一、编写Python基本程序
1.1Python的特点
（1）解释性语言：Python代码在运行时由Python解释器逐行解释执行，无需编译成机器码。
（2）面向对象：程序由数据和功能组合而成的对象构建起来的。
（3）简单：易于学习、易于维护、易于阅读。
（4）丰富的库：标准库庞大。
（5）跨平台：支持多种系统。
（6）开源免费：Python语言无需付费。
1.2Python基础语法
（1）创建Python类：所有Python文件都以.py为扩展名。
（2）行和缩进：使用缩进来写模块。
（3）Python引号：使用单引号（')双引号（")三引号（'''或""")来表示字符串。
（4）Python注释：单行注释采用#开头，多行注释使用'''或"""
（5）Python标识符规则：
组成元素：标识符由字母（a-z,A-Z)、数字(0-9)、下划线(_)组成。且标识符不能以数字开头。
关键字限制：不能使用Python中的关键字作为标识符。
大小写敏感：Python中的大小写是十分敏感的。
下划线开头的标识符是有特殊意义的：
以单下划线开头代表不能直接访问的类属性；
以双划线开头的__foo代表类的私有成员；
以双划线开头和结尾的代表Python里特殊方法专用的标识；
1.3基本的编程语句
|-----------------|----------------------------|--------------------------|
| 你想实现的效果 | 解释 | 示例 |
| 变量等于数字包括小数和整数 | 变量=数字 | a=3 |
| 变量等于文字 | 变量='文字'或变量="文字" | a='文字'或a="文字" |
| 变量等于键盘输入的文字 | 变量=input（"提示输入的文字") | a=input("请输入你名字") |
| 变量等于键盘输入的整数 | 变量=int（input（"提示输入的文字")) | 变量=int（input（"请输入整数")) |
| 变量等于键盘输入的小数 | 变量=float（input（"提示输入的文字")) | 变量=float（input（"请输入小数")) |
| 程序输出文字、变量或式子的结果 | print("文字") print(变量或式子) | print(a) |
1.4基本的数学运算
|-------|-------------|-------------------|
| 符号 | 解释 | 示例 |
| + | 加法 | c=a+b |
| - | 减法 | c=a-b |
| * | 乘法 | c=a*b |
| / | 除法 | c=a/b |
| // | 取整 | c=a//b |
| % | 取余 | c=a%b |
| ** | 幂运算符 | c=a**b |
| pow | 幂运算 | c=pow(a,b) |
| abs | 绝对值 | l=abs(-10) |
| round | 四舍五入 | c=round(3.1415,2) |
| max | 最大值 | c=max(a,b) |
| min | 最小值 | c=min(a,b) |
| int | 强制转换为int型 | c=int("2") |
| float | 强制转换为float型 | c=float("2") |
|---------------------------------------|--------------------------------------|
| 字符串操作 | 示例 |
| 截取字符串 | var1[0]取第一个字符 var2[1:5]取第2到第5个字符 |
| 字符串连接 | var1='你好' var2='有啥事' var3=var1+var2 |
| 成员运算符，如果字符串中包含给定的字符串，返回Ture,否则返回False | a="hello" "h"in a Ture |
| 计算字符串的长度 | a="hello" print(en(a)) 5 |
1.5输入输出操作
1.5.1输入语句input()
基本用法：用入从用户获取输入，用户输入完成后按回车键，input()函数会将输入内容作为字符串返回。
python
user_input=input("请输入相关内容")
print("你输入的内容是：",user_input)类型转换
python
user_input=int(input("请输入一个整数"))
print("你输入的整数是：",user_input)1.5.2输出语句print()
python
name="Orchid"
age=18
print("姓名",name,"年龄",age)格式化输出:
（1)%操作符
|------|---------------------------|
| 符号 | 解释 |
| %s | 格式化字符串 |
| %d | 格式化整数 |
| %f | 格式化浮点数（默认保留 6 位小数） |
| %.2f | 格式化浮点数并保留 2 位小数（可自定义小数位数） |
python
name = "张三"
print("姓名：%s" % name)
age = 25
score = 98.7654
print("姓名：%s，年龄：%d，成绩：%.2f" % (name, age, score))
student_id = 12
print("学生编号：%04d" % student_id)（2）str.format()方法
使用{}作为占位符，通过str.format()方法传入带格式化数据，灵活性比%操作符更强。
python
# 基础用法：按位置匹配
name = "李四"
age = 23
print("姓名：{}，年龄：{}".format(name, age))
# 进阶1：指定索引（可重复使用数据）
print("年龄：{1}，姓名：{0}，再次打印姓名：{0}".format(name, age))
# 进阶2：关键字匹配（推荐，可读性更高）
score = 92.345
print("姓名：{n}，成绩：{s:.2f}".format(n=name, s=score))
# 进阶3：格式化字典数据（** 解包字典）
student_info = {"name": "王五", "age": 24, "score": 89.9}
print("姓名：{name}，年龄：{age}，成绩：{score:.1f}".format(** student_info))（3）f-string
python
# 基础用法：直接嵌入变量
name = "赵六"
age = 22
print(f"姓名：{name}，年龄：{age}")
# 进阶1：嵌入表达式（直接运算，无需额外定义变量）
print(f"明年年龄：{age + 1}，姓名长度：{len(name)}")
# 进阶2：数值格式化（保留小数、补零等，与format()兼容）
score = 78.5678
student_id = 9
print(f"成绩：{score:.2f}，学生编号：{student_id:04d}")
# 进阶3：格式化日期（需导入datetime模块，体现灵活性）
import datetime
now = datetime.datetime.now()
print(f"当前时间：{now:%Y-%m-%d %H:%M:%S}")1.6 原码，反码和补码
1.6.1原码，反码和补码详解
三者是计算机表示有符号整数的核心编码方式（计算机底层仅能识别二进制0和1，无法直接识别正负号），其中补码是现代计算机最终采用的存储和运算编码，原码和反码是补码的铺垫。
（1）原码
原码是最直观、最容易理解的编码方式，直接对应"符号位+绝对值二进制"
正数的原码：符号位为0，数值位为该绝对值的二进制表示；
负数的原码：符号位为1，数值位为该绝对值的二进制表示；
零的原码：两种表示形式。
正数示例
+0 → 0000 0000
+5 → 0000 0101
+127 → 0111 1111
负数示例
-0 → 1000 0000
-5 → 1000 0101
-127 → 1111 1111
优点：直观易懂，转换简单（与十进制的对应关系清晰）；
缺点：无法直接进行减法运算，若直接用原码计算5+（-3），结果错误。
（2）反码
反码是为了解决原码减法运算的问题而引入的中间编码，分为正数反码和负数反码。
正数的反码：与原码完全相同（符号位为0，数值位不变）；
负数的反码：符号位保持为1（不变），数值位按位取返（0变1，1变0）；
零的反码：两种表示。
正数：反码 = 原码
+5 原码 → 0000 0101 → 反码 → 0000 0101
+127 原码 → 0111 1111 → 反码 → 0111 1111
负数：符号位不变，数值位取反
-5 原码 → 1000 0101 → 反码 → 1111 1010
-127 原码 → 1111 1111 → 反码 → 1000 0000
优点：可以实现减法运算
缺点：仍存在两个零的表示
（3）补码
补码是现代计算机唯一采用的有符号整数存储和运算编码，解决了原码和反码的所有缺陷，是三者中最重要的编码。
正数的补码：与原码和反码完全相同（符号位为0，数值位不变）
负数的补码：两种方式先求负数的原码->再求其反码->最后反码加一；
直接对负数的绝对值进行按位取反，再加一；
零的补码：只有唯一一种表示；
示例1：+5（正数，补码=原码=反码）
原码：0000 0101
反码：0000 0101
补码：0000 0101
示例2：-5（负数，原码→反码→加1）
步骤1：求原码 → 1000 0101（符号位1，数值位5的二进制）
步骤2：求反码 → 1111 1010（符号位不变，数值位取反）
步骤3：反码加1 → 1111 1011（这就是-5的补码）
示例3：-3（快捷方式：绝对值取反加1）
步骤1：绝对值3的二进制 → 0000 0011
步骤2：按位取反 → 1111 1100
步骤3：加1 → 1111 1101（-3的补码，与原码→反码→加1结果一致）
示例4：零的补码（唯一）
+0 和 -0 的补码均为 0000 0000
优点：
消除冗余0；减法转加法；运算无额外进位处理
运算示例
5+（-3）=2为例
5的补码：0000 0101
-3的补码：1111 1101
补码相加：0000 0101+1111 1101=1 0000 0010
结果：8位二进制仅保留8位，舍弃高位进位1，最终结果为0000 0010,对应十进制的2
1.6.2 8 位二进制补码的数值范围
正数范围：0000 0000 ~0111 1111->对应十进制0~127
负数范围：1000 0000~1111 1111->对应十进制-128~-1
整体范围：-128~127（共计256个值）
注：1000 0000是补码的特殊值，对应十进制-128，该值无对应原码和反码
二、条件语句
2.1条件语句的核心基础
2.1.1判断关键字与语法格式
Python条件语句的核心是根据条件表达式的布尔值（Ture/False)决定是否执行某段代码，核心关键字为if、elif、else，语法有严格要求
（1）条件表达式后必须加冒号：
（2）满足条件时要执行的代码（语句体）必须缩进（通常为一个制表符，Python通过缩进区分代码块归属）
（3）布尔值判断：非0字、非空字符串/列表等数据结构视为Ture，0、""、[]、None等视为False。
2.1.2基本比较与逻辑运算符
|-------|---------------|---------------------------|
| 类型 | 运算符 | 说明 |
| 比较运算符 | ==、!= | 等于、不等于 |
| 比较运算符 | >、<、>=、<= | 大于、小于、大于等于、小于等于 |
| 逻辑运算符 | and | 逻辑与（所有条件都为Ture，结果才为Ture) |
| 逻辑运算符 | or | 逻辑或（任意一个条件为Ture,结果就为Ture） |
| 逻辑运算符 | not | 逻辑非（反转条件的布尔值） |
2.2三种核心条件语句结构
2.2.1单分支结构：if语句
最基础的条件语句，仅当条件为Ture 时，执行对应的代码块，条件为False时直接跳过。
if 条件表达式:
满足条件时执行的代码块（缩进）
python
# 示例1：基本数值判断
score = 85
if score >= 60:
print("考试合格，顺利通过！")
# 示例2：字符串判断（结合逻辑运算符）
name = "张三"
if len(name) == 2 and name.startswith("张"):
print("这是一个2字的张姓姓名！")
# 示例3：非空判断（非空列表视为True）
fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子"]
if fruits:
print(f"水果列表中有 {len(fruits)} 种水果")2.2.2双分支结构：if-else语句
解决 "二选一" 的逻辑场景，条件为Ture时执行if代码块，为False时执行else代码块（二者必选其一）。
if 条件表达式:
满足条件时执行的代码块（缩进）
else: 不满足条件时
执行的代码块（缩进，与if代码块缩进一致）
python
# 示例1：考试合格/不合格判断
score = 58
if score >= 60:
print("考试合格，顺利通过！")
else:
print("考试不合格，需要补考！")
# 示例2：判断奇偶性
num = 17
if num % 2 == 0:
print(f"{num} 是偶数")
else:
print(f"{num} 是奇数")
# 示例3：用户登录简单判断（固定密码）
input_pwd = "123456"
correct_pwd = "123456"
if input_pwd == correct_pwd:
print("密码正确，登录成功！")
else:
print("密码错误，登录失败！")2.2.3多分支结构：if-elif-else语句
解决 "多选一" 的复杂逻辑场景，支持多个条件依次判断，elif可以有多个，else 可选（作为最终兜底）
if 条件表达式1:
满足条件1时执行的代码块
elif 条件表达式2:
不满足条件1，但满足条件2时执行的代码块
elif 条件表达式3:
不满足条件1、2，但满足条件3时执行的代码块
...（可添加更多elif）
else:
所有条件都不满足时执行的代码块（可选）
python
# 示例1：成绩等级评定（典型多分支场景）
score = 92
if score >= 90:
print("成绩等级：优秀")
elif score >= 80:
print("成绩等级：良好")
elif score >= 70:
print("成绩等级：中等")
elif score >= 60:
print("成绩等级：及格")
else:
print("成绩等级：不及格")
# 示例2：年龄阶段判断
age = 35
if age < 18:
print("身份：未成年人")
elif 18 <= age < 60:
print("身份：成年人（劳动年龄）")
else:
print("身份：老年人")三、循环结构
3.1两种循环结构
3.1.1for循环
for循环是 Python 中最常用的循环结构，主要用于遍历可迭代对象（依次取出对象中的每个元素），无需手动控制循环次数，简洁高效。
可迭代对象：Python中支持遍历的对象，常见有字符串、列表、元组、字典、range（）等
for 变量名 in 可迭代对象:
每次循环要执行的代码块
（1）遍历字符串
python
str1 = "Python"
for char in str1:
print(char, end=" ") # end=" " 表示输出后不换行，用空格分隔（2）遍历列表/元组
python
# 遍历列表
fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子", "葡萄"]
for fruit in fruits:
print(f"我喜欢吃：{fruit}")
# 遍历元组
nums = (1, 3, 5, 7)
sum_num = 0
for num in nums:
sum_num += num # 累加元组中的所有元素
print(f"元组元素总和：{sum_num}")（3）使用range（）生成数字序列
python
# 场景1：循环5次（打印0~4）
for i in range(5):
print(f"循环第 {i+1} 次，当前i值：{i}")
# 场景2：指定起始和结束值（打印1~10）
for num in range(1, 11):
if num % 2 == 0:
print(f"{num} 是偶数")
# 场景3：指定步长（打印1~10的奇数，步长为2）
for odd in range(1, 11, 2):
print(f"奇数：{odd}")（4）遍历字典
python
student_scores = {"张三": 90, "李四": 85, "王五": 95}
# 方式1：遍历字典的键（默认）
for name in student_scores:
print(f"姓名：{name}，成绩：{student_scores[name]}")
# 方式2：明确遍历键（keys()方法）
for name in student_scores.keys():
print(f"姓名：{name}")
# 方式3：同时遍历键和值（items()方法，推荐）
for name, score in student_scores.items():
print(f"姓名：{name}，成绩：{score}")3.1.2while循环
while循环只要表达式为Ture，就会重复执行代码块，直到条件表达式为Flase时终止循环，适合无法提前确定循环次数的场景。
注意：确保变量能够被更新，最终条件表达式变为False，否则会陷入死循环。
python
# 初始化变量
sum_total = 0
i = 1
# while循环：只要i<=100，就继续循环
while i <= 100:
sum_total += i
i += 1 # 更新循环变量（i自增1），否则会无限循环
print(f"1~100的总和：{sum_total}")
python
# 需求：让用户输入"python"，直到输入正确才退出循环
correct_input = "python"
user_input = ""
while user_input != correct_input:
user_input = input("请输入正确的字符串（提示：python）：")
if user_input != correct_input:
print("输入错误，请重新尝试！")
print("输入正确，退出循环！")3.2循环控制语句（break、continue）
在循环执行过程中，可通过break和continue手动干预循环流程，实现更灵活的逻辑控制。
3.2.1break语句：终止整个循环
break用于立即终止当前所有的循环（跳出整个循环），循环一旦被终止，后续的循环体代码和末遍历的元素都不再处理，直接退出循环。
python
# 示例1：for循环中使用break（找到目标值后立即退出）
nums = [1, 3, 5, 7, 9, 10]
for num in nums:
if num % 2 == 0:
print(f"找到第一个偶数：{num}")
break # 终止整个for循环，后续元素不再遍历
print(f"当前遍历：{num}")
# 示例2：while循环中使用break（输入"q"退出循环）
while True: # 无限循环（条件永远为True）
user_input = input("请输入内容（输入q退出）：")
if user_input.lower() == "q": # lower() 转为小写，兼容大写Q
print("退出循环！")
break # 终止无限循环
print(f"你输入的内容是：{user_input}")3.2.2continue语句：跳过当前次循环
continue用于跳过当前次循环的剩余代码，直接进入下一次循环（不会终止整个循环，仅跳过本次）。
python
# 示例1：for循环中使用continue（跳过奇数，只打印偶数）
for num in range(1, 11):
if num % 2 != 0:
continue # 跳过当前奇数，直接进入下一次循环
print(f"偶数：{num}")
# 示例2：while循环中使用continue（跳过数字5）
i = 0
while i < 10:
i += 1
if i == 5:
continue # 跳过i=5，直接进入下一次循环
print(f"当前i值：{i}")3.2.3循环的else子句（扩展用法）
else子句的代码块，仅在循环正常结束时执行（即循环没有被break语句终止，遍历完所有元素 / 条件变为Flase），如果循环被breal语句终止，则else子句的代码块不会执行。
python
# 示例1：for循环 + else（正常遍历结束，执行else）
nums = [1, 3, 5, 7, 9]
for num in nums:
print(f"遍历元素：{num}")
else:
print("循环正常结束（所有元素遍历完毕），执行else子句")
# 示例2：for循环 + break + else（被break终止，不执行else）
nums = [1, 3, 5, 7, 9, 10]
for num in nums:
if num % 2 == 0:
print(f"找到偶数：{num}，终止循环")
break
print(f"遍历元素：{num}")
else:
print("循环正常结束，执行else子句") # 此句不会被执行
# 示例3：while循环 + else（正常结束，执行else）
i = 1
while i <= 5:
print(f"循环第 {i} 次")
i += 1
else:
print("while循环正常结束，执行else子句")3.2.4循环嵌套
在一个循环的循环体中，可以嵌套另一个完整的循环（for嵌套for、for嵌套while、while嵌套while），用于处理需要多层重复的逻辑（如打印九九乘法表、遍历二维列表）。
python
# for循环嵌套（推荐，简洁清晰）
for i in range(1, 10): # 外层循环：控制行数（1~9）
for j in range(1, i+1): # 内层循环：控制每行的列数（1~当前行数）
print(f"{j} × {i} = {i*j}", end="\t") # \t 制表符，对齐格式
print() # 换行，打印下一行