Python 核心语法 —— 数据、流程与容器

目录

一、字面量与变量

[1.1 字面量（Literal）](#1.1 字面量（Literal）)

[1.2 变量（Variable）](#1.2 变量（Variable）)

[1.3 标识符命名规则](#1.3 标识符命名规则)

[1.4 变量交换（Python 独门绝技）](#1.4 变量交换（Python 独门绝技）)

二、数据类型

[2.1 基本类型一览](#2.1 基本类型一览)

[2.2 类型检查与转换](#2.2 类型检查与转换)

[2.3 字符串操作](#2.3 字符串操作)

[2.4 输入输出](#2.4 输入输出)

三、运算符

[3.1 运算符家族](#3.1 运算符家族)

[3.2 运算符实战](#3.2 运算符实战)

[3.3 综合练习](#3.3 综合练习)

[四、流程控制 ------ 让程序"有脑子"](#四、流程控制 —— 让程序"有脑子")

[4.1 条件判断](#4.1 条件判断)

[4.2 模式匹配（Python 3.10+）](#4.2 模式匹配（Python 3.10+）)

[4.3 循环](#4.3 循环)

[4.4 嵌套循环与九九乘法表](#4.4 嵌套循环与九九乘法表)

[4.5 break 与 continue](#4.5 break 与 continue)

[五、数据容器 ------ 存放数据的"盒子"](#五、数据容器 —— 存放数据的"盒子")

[5.1 容器对比总览](#5.1 容器对比总览)

[5.2 列表（List）------ 最常用的容器](#5.2 列表（List）—— 最常用的容器)

[5.3 字典（Dict）------ 键值对存储](#5.3 字典（Dict）—— 键值对存储)

[5.4 集合（Set）------ 自动去重](#5.4 集合（Set）—— 自动去重)

[5.5 元组（Tuple）------ 不可修改的列表](#5.5 元组（Tuple）—— 不可修改的列表)

六、综合案例：教务管理系统

七、小结

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变量是数据的容器，容器是变量的集合------搞懂这三者，你就掌握了 Python 的骨架。

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一、字面量与变量

1.1 字面量（Literal）

字面量就是程序中直接书写的固定值：

18              # 整数字面量
3.1415          # 浮点数字面量
"Hello World"   # 字符串字面量
True            # 布尔字面量
None            # 空值字面量

1.2 变量（Variable）

变量是程序中存储数据的容器，数据会变，容器不变：

# 定义格式：变量名 = 值
play_count = 20.7          # 当前播放量
​
# 数据变化，变量可以重新赋值
play_count = play_count + 50   # 新增50万播放
print(f"播放量：{play_count} 万")   # 70.7 万
​
play_count = play_count + 50
print(f"播放量：{play_count} 万")   # 120.7 万

1.3 标识符命名规则

# ✅ 规范命名
user_name = "张三"
total_price = 99.99
max_retry_count = 3
​
# ❌ 不规范
a = "张三"       # 不知道 a 代表什么
username = "张三"  # 没有用下划线分隔
6name = "张三"     # 数字不能开头（会直接报错）
and = "张三"       # 关键字不能用作变量名

1.4 变量交换（Python 独门绝技）

# 经典方式（其他语言）
a, b = 10, 20
temp = a
a = b
b = temp
​
# Python 方式 ------ 一行搞定！
a, b = b, a
print(a, b)  # 20 10
​
# 三个变量交换也不在话下
a, b, c = 100, 200, 300
a, b, c = b, c, a   # a=200, b=300, c=100

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二、数据类型

2.1 基本类型一览

类型	关键字	示例	说明
整数	int	18, -5	无小数点
浮点数	float	3.14, -0.5	带小数点
字符串	str	"Python"	三种引号均可
布尔	bool	True, False	首字母大写
空值	NoneType	None	表示"什么都没有"

2.2 类型检查与转换

# 查看类型
print(type(18))        # <class 'int'>
print(type("Hello"))   # <class 'str'>
​
# 类型检查
print(isinstance(18, int))     # True
print(isinstance("18", int))   # False
​
# 类型转换
num_str = "123"
num = int(num_str)          # str → int
price = float("99.99")      # str → float
text = str(999)             # int → str
flag = bool(1)              # int → bool (非0即True)

2.3 字符串操作

# 三种定义方式
s1 = 'Hello'            # 单引号
s2 = "Python"           # 双引号（等效）
s3 = """多行
字符串"""               # 三引号
​
# 转义字符
print("It's a good day")           # 内外引号不同，无需转义
print('It\'s a good day')          # 转义单引号
print("第一行\n第二行")            # \n 换行
print("姓名\t年龄\t城市")          # \t 制表符
​
# 字符串格式化 ------ 推荐 f-string
name = "小李"
age = 25
hobby = "Python"
print(f"大家好，我是{name}，今年{age}岁，热爱{hobby}")
​
# 传统 % 格式化（了解即可）
print("大家好，我是%s，今年%d岁" % (name, age))

2.4 输入输出

# input() ------ 获取用户输入（返回的始终是字符串！）
name = input("请输入您的姓名：")
age_str = input("请输入您的年龄：")
age = int(age_str)  # 转为整数才能计算
​
# print() ------ 输出到控制台
print("Hello", "World", sep="-")   # Hello-World
print("Loading", end="...")        # 不换行

实战：ATM 取款机模拟

balance = 10000.00
password = input("请输入密码：")

if password == "123456":
    amount = float(input("请输入取款金额："))
    if amount <= balance:
        balance -= amount
        print(f"取款成功！余额：{balance:.2f} 元")
    else:
        print("余额不足！")
else:
    print("密码错误！")

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三、运算符

3.1 运算符家族

3.2 运算符实战

# 算术运算
print(10 / 3)    # 3.3333333333333335  普通除法
print(10 // 3)   # 3  整除（去尾）
print(10 % 3)    # 1  取余
print(2 ** 10)   # 1024  2的10次方

# ⚠️ 浮点数精度陷阱
print(0.1 + 0.2)  # 0.30000000000000004（不是0.3!）
# 原因：计算机用二进制无法精确表示所有小数

# 比较运算 ------ 判断偶数
num = 42
print(num % 2 == 0)  # True

# 逻辑运算 ------ 登录验证
username = "admin"
password = "666888"
input_user = input("用户名：")
input_pwd = input("密码：")
if input_user == username and input_pwd == password:
    print("登录成功！")
else:
    print("用户名或密码错误")

3.3 综合练习

import math

# 案例 1：计算梯形面积
top = float(input("上底："))
bottom = float(input("下底："))
height = float(input("高："))
area = (top + bottom) * height / 2
print(f"梯形面积：{area:.2f}")

# 案例 2：计算圆的周长和面积
r = float(input("半径："))
circumference = 2 * math.pi * r
area = math.pi * r ** 2
print(f"周长：{circumference:.2f}，面积：{area:.2f}")

# 案例 3：BMI 指数
weight = float(input("体重(kg)："))
height_m = float(input("身高(m)："))
bmi = weight / height_m ** 2
print(f"BMI 指数：{bmi:.1f}")

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四、流程控制 ------ 让程序"有脑子"

4.1 条件判断

# if...elif...else 多分支判断
score = int(input("请输入成绩："))

if score >= 85:
    grade = "优秀"
elif score >= 60:
    grade = "及格"
else:
    grade = "不及格"

print(f"成绩等级：{grade}")

实战：阶梯电价计算

degree = float(input("用电度数："))

if degree <= 2880:
    fee = degree * 0.4883
elif degree <= 4800:
    fee = 2880 * 0.4883 + (degree - 2880) * 0.5383
else:
    fee = 2880 * 0.4883 + 1920 * 0.5383 + (degree - 4800) * 0.7883

print(f"电费：{fee:.2f} 元")

4.2 模式匹配（Python 3.10+）

# match...case ------ 多固定值匹配更清晰
operator = input("输入运算符(+-*/)：")
a, b = 10, 5

match operator:
    case "+":
        print(f"{a}+{b}={a+b}")
    case "-":
        print(f"{a}-{b}={a-b}")
    case "*":
        print(f"{a}×{b}={a*b}")
    case "/":
        print(f"{a}÷{b}={a/b}")
    case _:
        print("不支持的运算符")

4.3 循环

# while 循环 ------ 不知道具体次数
count = 0
while count < 5:
    print(f"第 {count+1} 次：人生苦短，我用 Python")
    count += 1

# for 循环 ------ 遍历已知数据集
for ch in "Python":
    print(ch, end=" ")
# 输出：P y t h o n

# range() ------ 生成数字序列
# range(end)             0 到 end-1
# range(start, end)      start 到 end-1
# range(start, end, step)  带步长

# 计算 1-100 偶数之和
total = 0
for i in range(2, 101, 2):
    total += i
print(f"1-100 偶数之和：{total}")  # 2550

实战：猜数字游戏

import random

target = random.randint(1, 100)
attempts = 0

while True:
    guess = int(input("猜一个 1-100 的数字："))
    attempts += 1

    if guess > target:
        print("猜大了！")
    elif guess < target:
        print("猜小了！")
    else:
        print(f"恭喜！猜对了，用了 {attempts} 次")
        break

4.4 嵌套循环与九九乘法表

# 经典：九九乘法表
for i in range(1, 10):          # 外层：行
    for j in range(1, i + 1):   # 内层：列
        print(f"{j}×{i}={i*j:2}", end="  ")
    print()  # 换行

# 输出效果：
# 1×1= 1
# 1×2= 2  2×2= 4
# 1×3= 3  2×3= 6  3×3= 9
# ...

4.5 break 与 continue

# break：直接跳出循环
for i in range(10):
    if i == 5:
        break       # 遇到5就停
    print(i, end=" ")  # 0 1 2 3 4

# continue：跳过本次，继续下一次
for i in range(10):
    if i % 2 == 0:
        continue    # 跳过偶数
    print(i, end=" ")  # 1 3 5 7 9

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五、数据容器 ------ 存放数据的"盒子"

5.1 容器对比总览

5.2 列表（List）------ 最常用的容器

# 定义与索引
scores = [85, 92, 78, 90, 88]
#  正向索引  0   1   2   3   4
#  反向索引 -5  -4  -3  -2  -1

print(scores[0])    # 85
print(scores[-1])   # 88

# 切片：s[start:end:step]
print(scores[1:4])     # [92, 78, 90]
print(scores[::2])     # [85, 78, 88]  隔一个取一个
print(scores[::-1])    # [88, 90, 78, 92, 85]  反转

# 常用方法
scores.append(95)           # 追加
scores.insert(2, 100)       # 指定位置插入
scores.remove(78)           # 删除指定元素
scores.sort(reverse=True)   # 降序排列

# 列表推导式 ------ Python 的精髓
squares = [x**2 for x in range(1, 11)]
print(squares)  # [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

# 带条件的列表推导式
even_squares = [x**2 for x in range(1, 21) if x % 2 == 0]
print(even_squares)  # [4, 16, 36, 64, 100, 144, 196, 256, 324, 400]

5.3 字典（Dict）------ 键值对存储

# 场景：存储学生成绩
scores = {
    "王林": 670,
    "韩立": 556,
    "李慕婉": 582,
    "紫灵": 435,
    "许立国": 608
}

# 增删改查
scores["南宫婉"] = 645          # 新增
scores["紫灵"] = 450           # 修改
del scores["许立国"]            # 删除
print(scores["王林"])           # 查询：670
print(scores.get("张三", 0))    # 安全查询：不存在返回0

# 遍历
for name, score in scores.items():
    print(f"{name}: {score} 分")

实战：购物车管理系统

cart = {}  # {商品名: {"price": 价格, "qty": 数量}}

while True:
    print("\n===== 购物车管理系统 =====")
    print("1. 添加  2. 修改  3. 删除  4. 查看  5. 退出")
    choice = input("请选择：")

    if choice == "1":
        name = input("商品名：")
        price = float(input("价格："))
        qty = int(input("数量："))
        cart[name] = {"price": price, "qty": qty}
        print(f"已添加 {name}")

    elif choice == "2":
        name = input("要修改的商品名：")
        if name in cart:
            cart[name]["price"] = float(input("新价格："))
            cart[name]["qty"] = int(input("新数量："))
            print(f"已修改 {name}")
        else:
            print("商品不存在")

    elif choice == "3":
        name = input("要删除的商品名：")
        if cart.pop(name, None):
            print(f"已删除 {name}")
        else:
            print("商品不存在")

    elif choice == "4":
        for name, info in cart.items():
            print(f"{name}: 单价{info['price']}元, 数量{info['qty']}")

    elif choice == "5":
        print("再见！")
        break

5.4 集合（Set）------ 自动去重

# 集合非常适合去重和交并差运算
a = {1, 2, 3, 4, 5}
b = {4, 5, 6, 7, 8}

print(a & b)   # 交集：{4, 5}
print(a | b)   # 并集：{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}
print(a - b)   # 差集：{1, 2, 3}

# 实战：找出同时选修两门课的学生
python_students = {"张三", "李四", "王五", "赵六"}
ai_students = {"李四", "赵六", "孙七", "周八"}

both = python_students & ai_students
print(f"两门都选的：{both}")   # {'李四', '赵六'}

5.5 元组（Tuple）------ 不可修改的列表

# 元组 = 只读列表
point = (3, 5)
rgb = (255, 128, 0)

print(point[0])    # 3
# point[0] = 10    # ❌ 报错！元组不能修改

# 单元素元组注意加逗号
single = ("A",)    # ✅ 这才是元组
not_tuple = ("A")  # ❌ 这只是字符串

# 组包与解包
a, b = 10, 20           # 元组组包再解包
a, b = b, a             # 交换（本质就是解包）
print(a, b)             # 20 10

# * 收集剩余元素
first, *middle, last = [1, 2, 3, 4, 5]
print(first)    # 1
print(middle)   # [2, 3, 4]
print(last)     # 5

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六、综合案例：教务管理系统

students = {}  # {姓名: {"语文": x, "数学": y, "英语": z}}

while True:
    print("\n====== 教务管理系统 ======")
    print("1.添加 2.修改 3.删除 4.查询 5.列表 6.统计 7.退出")
    op = input("请选择：")

    if op == "1":
        name = input("姓名：")
        students[name] = {
            "语文": int(input("语文：")),
            "数学": int(input("数学：")),
            "英语": int(input("英语："))
        }

    elif op == "2":
        name = input("姓名：")
        if name in students:
            students[name] = {
                "语文": int(input("语文：")),
                "数学": int(input("数学：")),
                "英语": int(input("英语："))
            }

    elif op == "3":
        students.pop(input("姓名："), None)

    elif op == "4":
        name = input("姓名：")
        if name in students:
            s = students[name]
            print(f"{name}: 语文{s['语文']}, 数学{s['数学']}, 英语{s['英语']}")

    elif op == "5":
        for name, s in students.items():
            total = sum(s.values())
            print(f"{name}: 总分{total}")

    elif op == "6":
        for subject in ["语文", "数学", "英语"]:
            scores = [s[subject] for s in students.values()]
            print(f"{subject}: 最高{max(scores)}, 最低{min(scores)}, 平均{sum(scores)/len(scores):.1f}")

    elif op == "7":
        break

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七、小结

💡 核心心法：变量存单个，容器存多个。列表最通用，字典最强大。循环处理重复，条件实现分支。这些就是你编程的"基本功"------基本功扎实了，后面学什么都快。

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下一篇预告：Python 核心语法 ------ 函数与面向对象