Python编程入门：从基础到实战

前言：

1. Python 的应用场景

Python 是应用广泛的编程语言，主要用途包括科学计算 / 数据分析、Web 开发、自动化运维、人工智能、爬虫、自动化测试等。数据分析是其最主流的应用场景（58%/50% 的开发者将其作为主 / 次要语言），其次是 Web 开发、自动化脚本等；而在游戏开发、移动端开发等领域的使用占比较低。

2. Python 的优缺点

• 优点：语法简洁易上手、功能 / 用途广泛、第三方库生态丰富、可调用 C/C++ 实现高性能操作；
• 缺点：执行效率弱、多核心开发支持不足、动态类型对大型项目不够友好。

3. Python 的实际定位

在工作中，Python 更多是辅助性工具：多数岗位（如 Java 开发、C/C++ 开发）将 Python 作为 "优先 / 可选技能"，用于快速解决问题，而非核心开发语言。同时提到：Python 并非 "不可替代"，和其他编程语言本质都是工具，不存在 "只能用 Python 完成" 的场景。

一、常量和表达式

可以把 Python 当计算器用，通过+、-、*、/、()这些运算符 做算术运算，运算规则是先乘除、后加减。

这里的1、2、3叫字面量常量 （直接写出来的固定值），print()是 Python 内置函数，用来把结果输出显示。

形如 1 + 2 - 3 这样是算式 , 在编程语言中称为表达式 , 算式的运算结果, 称为表达式的返回值 其中 1 , 2 , 3 这种称为 字面值常量, + - * / 这种称为 运算符 或者操作符

1. Python 除法的特点

   • 与 C/Java 不同，Python 中2/3会得到小数结果（约 0.666...），而非截断小数部分的 0，更符合日常计算直觉。

补充说明

Python 中还有 "整除" 运算符//，若用2//3则会得到 0（与 C/Java 的整数除法效果一致），可根据需求选择除法方式。

二、关于变量

2.1变量是什么

如果计算比较复杂（比如求方差），需要把中间结果存起来，这时候就要用变量------ 可以理解为 "内存里的一块存储空间"，用来保存数据。

比如求 4 个数的方差：

** 在 Python 中表示乘方运算. ** 2 即为求平方.

变量的本质

变量就像 "内存（硬件）里的一个房间"：

• 变量名（比如avg）是 "房间号"，用来找到这块空间；
• 变量里存的值（比如50.4）是 "房间里的东西"。

2.2变量的定义

1. 语法格式 ：通过变量名 = 数据创建，例如a = 10（=是赋值运算符，将右侧数据存入左侧变量）。
2. 变量名规则 ：
   • 硬性规则 （必须遵守）：
     • 由数字、字母、下划线构成；
     • 数字不能开头；
     • 不能与 Python 关键字重复；
     • 大小写敏感（如num和Num是不同变量）。
   • 软性规则 （建议遵守）：
     • 使用有描述性的单词（如age而非x）；
     • 多单词组合时用 "驼峰命名法"（如totalCount、personInfo）。

2.3变量的使用

1. 读取变量 ：直接使用变量名即可，例如print(a)可输出变量a的值。
2. 修改变量 ：同样用变量名 = 新数据，例如a = 20会覆盖原变量值。
3. 变量间赋值：可将一个变量的值赋给另一个变量，例如：

2.4Python 变量类型的特点

Python 是动态类型语言 ，变量类型无需显式声明，在赋值时自动确定（与 C++/Java 的静态类型不同）。

2.5常见变量类型

类型	描述与特性	示例代码及结果
整数（int）	表示整数，数据范围无上限（内存足够即可）； 用type()可查看类型。	a = 10 → type(a)结果为<class 'int'>
浮点数（float）	表示小数，等价于 C++/Java 的 double（双精度，精度约 15 位小数）。	a = 0.5 → type(a)结果为<class 'float'>
字符串（str）	用单引号 / 双引号包裹的文本，单双引号无区别 ；可通过len()获取长度，用+拼接（仅字符串间可拼接）。	a = 'hello' → type(a)结果为<class 'str'>；len(a)结果为 5
布尔（bool）	表示逻辑值，仅True（真）和False（假）两种取值，用于逻辑判断。	a = True → type(a)结果为<class 'bool'>

2.6变量类型的作用

1. 内存管理：类型决定数据占用的内存空间（例如 float 占 8 字节），合理分配内存资源。
2. 操作约束 ：类型约定了变量支持的操作（如 int 支持算术运算，str 仅支持拼接 /len()等操作）。

2.7Python 的动态类型特性

• 特性 ：变量类型可在程序运行中动态改变 （如a先为int后改为str），与 C++/Java 的静态类型（变量类型固定）不同。
• 利弊 ：
  • 利：中小型程序可减少代码量，支持多类型适配；
  • 弊：大型程序会增加模块交互成本，降低可读性。

三、Python 注释

1. 作用：不影响程序执行，用于解释代码逻辑，提升代码可读性（便于他人 / 后期自己理解）。
2. 语法：

1.注释行：以#开头；

2.文档字符串：用三引号（"""/'''）包裹，支持多行，常用于文件 / 函数开头。

• 规范：内容准确（与代码一致）、简洁合理、使用中文、避免负面内容。

四、输入输出

4.1输入输出的概念

• 输入：用户向程序传递信息的过程；
• 输出：程序向用户展示结果的过程；
• 交互方式：基础方式是控制台（如 PyCharm 的运行窗口、Windows 的 CMD），图形界面是更常见的交互形式。

4.2控制台输出（print函数）

1. 基础用法：输出字符串、变量（支持 int、bool 等类型），例如：

2.混合输出 ：用f-string （以f为前缀）嵌入变量 / 表达式，例如：

4.3控制台输入（input函数）

1. 基础用法：读取用户输入的内容，返回值为字符串类型，例如：

2.类型转换 ：若需对输入内容进行算术运算，需先转换类型（如int()转整数、float()转浮点数），例如：

五、运算符

5.1算术运算符

用于数值计算，常见运算符及特性：

运算符	作用	注意事项
+ - *	加、减、乘	常规运算
/	除	不能用 0 作除数；整数相除结果为小数（如1/2=0.5）
%	求余数	非 "百分数"，如7%2=1（商 3 余 1）
**	乘方	支持小数次幂（如4**0.5=2.0，即开平方）
//	取整除法（地板除）	舍弃小数部分并向下取整（如7//2=3，-7//2=-4）

5.2关系运算符

用于比较操作数的关系，结果为True/False：

1. 基本运算符 ：<（小于）、<=（小于等于）、>（大于）、>=（大于等于）、==（等于）、!=（不等于）。
2. 字符串比较 ：
   • 用==/!=直接比较内容（与 C/Java 不同）；
   • 按 "字典序"（类似英文词典的字母顺序）比较大小，靠前的字符串更小。
3. 浮点数比较 ：
   • 浮点数在计算机中表示不精确，避免用==判定相等；
   • 正确方式：判断差值在允许的误差范围内（如abs(a-b) < 0.00001）。

5.3逻辑运算符

用于逻辑判断，操作数为布尔值，结果为True/False：

运算符	作用	规则
and	并且	两侧均为True，结果才为True（一假则假）
or	或者	两侧均为False，结果才为False（一真则真）
not	逻辑取反	操作数为True则返回False，反之亦然

特殊规则：

• 连续比较简写 ：a < b and b < c可简写为a < b < c（Python 特有）；
• 短路求值 ：
  • and：左侧为False时，右侧表达式不执行；
  • or：左侧为True时，右侧表达式不执行。

六、语句

1.顺序语句

Python 代码默认按从上到下的顺序依次执行 ，执行结果由语句顺序唯一确定（如print("1")→print("2")→print("3")的结果固定为 "123"）。顺序是编程的基础，明确的执行顺序是计算机正确运行的前提。

2.条件语句（分支语句）

用于实现 "如果... 否则..." 的逻辑判定，根据条件的真假选择不同的执行分支，Python 中通过if/elif/else关键字实现，主要格式有 3 种：

(1) if

如果 expression 值为 True, 则执行 do_something1, do_something2, next_something

如果 expression 值为 False, 则只执行 next_something, 不执行 do_something1, do_something2

(2) if - else

如果 expression 值为 True, 则执行 do_something1

如果 expression 值为 False, 则执行 do_something2

(3) if - elif - else

如果 expression1 值为 True, 则执行 do_something1

如果 expression1 值为 False, 并且 expression2 为 True 则执行 do_something2

如果 expression1 值为 False, 并且 expression2 为 False 则执行 do_something3

Python 条件语句的语法特点：

1. if后直接跟条件表达式，无需括号，以冒号:结尾；
2. 分支内的语句需缩进 （通常 4 个空格或 1 个 Tab），代替其他语言的{}；
3. 多分支用elif（合并了 "else if"），而非分开写else if。

3.示例：输入选择的分支逻辑

七、

7.1缩进与代码块的关系

Python 中通过 ** 缩进（通常 4 个空格或 1 个 Tab）** 表示代码块（一组需一起执行的代码），缩进级别决定代码的归属关系：

代码示例区别	执行逻辑差异
代码 1 中print("world")有缩进	属于if内的代码块，仅当a == "1"成立时执行
代码 2 中print("world")无缩进	属于if外部代码，无论条件是否成立都会执行

7.2嵌套代码块

代码块内部可嵌套多级缩进，每级缩进对应更内层的代码块：例如：

缩进的优缺点

• 优点：强制规范代码格式，提升可读性（对比 C++/Java 不强制缩进的情况）；缩进错误会直接报错，避免语法歧义。
• 缺点：嵌套层级过多时，易混淆代码归属（因此有 "写 Python 需要游标卡尺" 的梗，调侃缩进层级难区分）。

梗的解释

"写 Python 需要自备游标卡尺"：调侃 Python 缩进对层级的严格要求，当嵌套层级复杂时，需像用游标卡尺测量一样精准区分缩进级别。

八、循环

8.1while 循环

用于根据条件重复执行代码，语法格式为：

• 条件为True时，执行循环体；条件为False时，结束循环。
• 需在循环体内修改条件相关变量，避免无限循环。

示例场景：

• 打印 1-10 的整数；
• 计算 1-100 的和、5 的阶乘；
• 嵌套循环（如求 1!+2!+...+5!）。

8.2for 循环

Python 的 for 循环通过遍历可迭代对象 （如range生成的序列）执行，语法格式为：

• 无需手动初始化 / 更新循环变量，比其他语言更简洁。
• 常用range()生成可迭代序列，格式为range(起始, 结束, 步长)（结束值不包含）：
  • range(1,11)：生成 1-10 的序列；
  • range(2,12,2)：生成 2、4、6、8、10；
  • range(10,0,-1)：生成 10-1 的倒序序列。

示例场景：打印指定序列、计算数值和等。

8.3循环控制语句

用于调整循环执行流程：

语句	作用	示例（模拟吃包子）
continue	结束本次循环，进入下一次循环	吃第 3 个包子时遇到虫，跳过本次，继续吃后续包子
break	结束整个循环	吃第 3 个包子时遇到虫，直接停止吃所有包子

综合案例