1. Python3 基础语法

缩进：Python 使用缩进来表示代码块，通常使用 4 个空格。

语句：一行代码就是一个语句。

变量：不需要声明类型，直接赋值即可。

2. Python3 基本数据类型

Python 中的基本数据类型包括整数、浮点数、字符串、布尔值等。

整数 (int)

整数是没有小数部分的数字。Python 中的整数可以是正数、负数或零。

# 创建整数
a = 10
b = -5
# 基本运算
sum_ab = a + b  # 加法
diff_ab = a - b  # 减法
product_ab = a * b  # 乘法
quotient_ab = a // b  # 整除
remainder_ab = a % b  # 取模（余数）
power_ab = a ** b  # 幂
print(sum_ab)       # 输出: 5
print(diff_ab)      # 输出: 15
print(product_ab)   # 输出: -50
print(quotient_ab)  # 输出: -2
print(remainder_ab) # 输出: 0
print(power_ab)     # 输出: 0.0001
# 类型检查
print(type(a))  # 输出: <class 'int'>

浮点数 (float)

浮点数是有小数部分的数字。Python 中的浮点数可以表示非常大或非常小的数值。

# 创建浮点数
x = 3.14
y = -2.718
# 基本运算
sum_xy = x + y  # 加法
diff_xy = x - y  # 减法
product_xy = x * y  # 乘法
quotient_xy = x / y  # 除法
power_xy = x ** y  # 幂
print(sum_xy)       # 输出: 0.422
print(diff_xy)      # 输出: 5.858
print(product_xy)   # 输出: -8.53952
print(quotient_xy)  # 输出: -1.155506858130294
print(power_xy)     # 输出: 0.04305006074309672
# 类型检查
print(type(x))  # 输出: <class 'float'>

字符串 (str)

字符串是由字符组成的序列。在 Python 中，字符串是不可变的，可以通过单引号 (') 或双引号 (") 来定义。

# 创建字符串
greeting = "Hello, World!"
name = 'Alice'
# 字符串拼接
full_greeting = greeting + " My name is " + name
print(full_greeting)  # 输出: Hello, World! My name is Alice
# 字符串格式化
age = 25
formatted_string = f"My name is {name} and I am {age} years old."
print(formatted_string)  # 输出: My name is Alice and I am 25 years old.
# 使用 .format()
formatted_string_2 = "My name is {} and I am {} years old.".format(name, age)
print(formatted_string_2)  # 输出: My name is Alice and I am 25 years old.
# 访问字符
print(greeting[0])  # 输出: H
# 切片
print(greeting[7:])  # 输出: World!
print(greeting[:5])  # 输出: Hello
print(greeting[3:9]) # 输出: lo, Wo
# 字符串长度
print(len(greeting))  # 输出: 13
# 字符串方法
upper_greeting = greeting.upper()  # 转换为大写
lower_greeting = greeting.lower()  # 转换为小写
title_greeting = greeting.title()  # 每个单词首字母大写
print(upper_greeting)  # 输出: HELLO, WORLD!
print(lower_greeting)  # 输出: hello, world!
print(title_greeting)  # 输出: Hello, World!

# 替换子字符串
replaced_greeting = greeting.replace("World", "Python")
print(replaced_greeting)  # 输出: Hello, Python!
# 类型检查
print(type(greeting))  # 输出: <class 'str'>

布尔值 (bool)

布尔值用于表示真或假。在 Python 中，布尔值只有两个：True 和 False。

# 创建布尔值
is_true = True
is_false = False

# 布尔运算
and_result = is_true and is_false  # 逻辑与
or_result = is_true or is_false    # 逻辑或
not_result = not is_true           # 逻辑非
print(and_result)  # 输出: False
print(or_result)   # 输出: True
print(not_result)  # 输出: False
# 与其他类型的转换
zero = 0
non_zero = 10
empty_list = []
non_empty_list = [1, 2, 3]
print(bool(zero))         # 输出: False
print(bool(non_zero))     # 输出: True
print(bool(empty_list))   # 输出: False
print(bool(non_empty_list))  # 输出: True

# 类型检查
print(type(is_true))  # 输出: <class 'bool'>

类型转换

有时需要将一个数据类型转换为另一个。Python 提供了多种内置函数来实现这一目的：

int()：将其他类型转换为整数。
float()：将其他类型转换为浮点数。
str()：将其他类型转换为字符串。
bool()：将其他类型转换为布尔值。
# 类型转换
num_str = "100"
num_int = int(num_str)  # 转换为整数
num_float = float(num_str)  # 转换为浮点数

print(num_int)  # 输出: 100
print(num_float)  # 输出: 100.0
# 布尔值转换
zero = 0
non_zero = 1
empty_list = []
non_empty_list = [1, 2, 3]
print(bool(zero))         # 输出: False
print(bool(non_zero))     # 输出: True
print(bool(empty_list))   # 输出: False
print(bool(non_empty_list))  # 输出: True
# 字符串转换
number = 123
string_number = str(number)
print(string_number)  # 输出: 123

3. Python3 数据类型转换

可以使用内置函数进行数据类型转换。

int()：将其他类型转换为整数。

float()：将其他类型转换为浮点数。

str()：将其他类型转换为字符串。

bool()：将其他类型转换为布尔值。

num_str = "100"
num_int = int(num_str)  # 转换为整数
num_float = float(num_str)  # 转换为浮点数
print(type(num_int))  # 输出:
print(type(num_float))  # 输出:
bool_value = bool(0)  # 转换为布尔值
print(bool_value)  # 输出: False

4. Python3 解释器

Python 解释器是运行 Python 代码的程序。可以通过命令行或集成开发环境（IDE）使用。

python -c "print('Hello, World!')"

交互模式：

>>> print("Hello, World!")
Hello, World!

5. Python3 注释

注释用于解释代码，不会被解释器执行。

单行注释：使用 #。

多行注释：使用三引号 ''' 或 """。

# 这是一个单行注释
print("Hello, World!")
"""
这是多行注释
可以跨越多行
"""
print("这是一个多行注释的例子")

6. Python3 运算符

运算符用于执行各种操作，如算术运算、比较、逻辑运算等。

算术运算符：+, -, *, /, %, //, **

比较运算符：==, !=, >, <, >=, <=

逻辑运算符：and, or, not

位运算符：&, |, ^, ~, <<, >>

a = 10
b = 3
# 算术运算符
print(a + b)  # 加法
print(a - b)  # 减法
print(a * b)  # 乘法
print(a / b)  # 除法
print(a % b)  # 取模
print(a // b)  # 整除
print(a ** b)  # 幂
# 比较运算符
print(a == b)  # 等于
print(a != b)  # 不等于
print(a > b)   # 大于
print(a < b)   # 小于
print(a >= b)  # 大于等于
print(a <= b)  # 小于等于
# 逻辑运算符
print(a > 0 and b > 0)  # 与
print(a > 0 or b > 0)   # 或
print(not (a > 0))      # 非

7. Python3 数字 (Number)

数字类型包括整数、浮点数和复数。

整数 (int)：

浮点数 (float)：

复数 (complex)：

数字类型包括整数、浮点数和复数。

整数 (int)：

浮点数 (float)：

复数 (complex)：

8. Python3 字符串

字符串是由字符组成的序列，支持多种操作。

创建字符串：使用单引号 ' ' 或双引号 " "。

访问字符：通过索引访问。

切片：获取子字符串。

常用方法：len(), upper(), lower(), strip(), split(), join() 等。

s = "Hello, World!"
# 访问字符
print(s[0])  # 输出: H
# 切片
print(s[0:5])  # 输出: Hello
# 字符串长度
print(len(s))  # 输出: 13
# 转换大小写
print(s.upper())  # 输出: HELLO, WORLD!
print(s.lower())  # 输出: hello, world!
# 去除空白
s_with_spaces = "  Hello, World!  "
print(s_with_spaces.strip())  # 输出: Hello, World!
# 分割字符串
words = s.split(", ")
print(words)  # 输出: ['Hello', 'World!']
# 连接字符串
joined = "-".join(words)
print(joined)  # 输出: Hello-World!

9. Python3 列表

列表是有序的可变集合。

创建列表：使用方括号 []。

访问元素：通过索引访问。

修改元素：通过索引修改。

常用方法：append(), extend(), insert(), remove(), pop(), sort(), reverse() 等。

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
# 访问元素
print(fruits[0])  # 输出: apple
# 修改元素
fruits[0] = "orange"
print(fruits)  # 输出: ['orange', 'banana', 'cherry']
# 添加元素
fruits.append("grape")
print(fruits)  # 输出: ['orange', 'banana', 'cherry', 'grape']
# 插入元素
fruits.insert(1, "kiwi")
print(fruits)  # 输出: ['orange', 'kiwi', 'banana', 'cherry', 'grape']
# 删除元素
fruits.remove("banana")
print(fruits)  # 输出: ['orange', 'kiwi', 'cherry', 'grape']
# 排序
fruits.sort()
print(fruits)  # 输出: ['cherry', 'grape', 'kiwi', 'orange']

10. Python3 元组

元组是有序的不可变集合。

创建元组：使用圆括号 ()。

访问元素：通过索引访问。

元组是不可变的：不能修改、添加或删除元素。

coordinates = (10, 20)
# 访问元素
print(coordinates[0])  # 输出: 10
# 元组解包
x, y = coordinates
print(x, y)  # 输出: 10 20或删除元素。

11. Python3 字典

字典是键值对的无序集合。

创建字典：使用花括号 {}。

访问元素：通过键访问。

修改元素：通过键修改。

常用方法：keys(), values(), items(), get(), update(), pop(), clear() 等。

person = {
    "name": "Alice",
    "age": 25,
    "city": "New York"
}
# 访问元素
print(person["name"])  # 输出: Alice
# 修改元素
person["age"] = 26
print(person)  # 输出: {'name': 'Alice', 'age': 26, 'city': 'New York'}
# 添加元素
person["email"] = "alice@example.com"
print(person)  # 输出: {'name': 'Alice', 'age': 26, 'city': 'New York', 'email': 'alice@example.com'}
# 删除元素
del person["city"]
print(person)  # 输出: {'name': 'Alice', 'age': 26, 'email': 'alice@example.com'}
# 获取所有键
print(person.keys())  # 输出: dict_keys(['name', 'age', 'email'])
# 获取所有值
print(person.values())  # 输出: dict_values(['Alice', 26, 'alice@example.com'])
# 获取所有键值对
print(person.items())  # 输出: dict_items([('name', 'Alice'), ('age', 26), ('email', 'alice@example.com')])

12. Python3 集合

集合是无序的不重复元素集合。

创建集合：使用花括号 {} 或 set() 函数。

添加元素：使用 add() 方法。

删除元素：使用 remove() 或 discard() 方法。

常用方法：union(), intersection(), difference(), issubset(), issuperset() 等。

fruits = {"apple", "banana", "cherry"}
# 添加元素
fruits.add("orange")
print(fruits)  # 输出: {'banana', 'cherry', 'apple', 'orange'}
# 删除元素
fruits.remove("banana")
print(fruits)  # 输出: {'cherry', 'apple', 'orange'}
# 集合运算
set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}
# 并集
print(set1.union(set2))  # 输出: {1, 2, 3, 4, 5}
# 交集
print(set1.intersection(set2))  # 输出: {3}
# 差集
print(set1.difference(set2))  # 输出: {1, 2}

13. Python3 条件控制

条件控制用于根据条件执行不同的代码块。

if 语句：
elif 语句：
else 语句：
age = 20
if age < 18:
    print("未成年")
elif age >= 18 and age < 60:
    print("成年")
else:
    print("老年")

14. Python3 循环语句

循环用于重复执行一段代码。

for 循环：遍历序列（如列表、元组、字符串等）。

while 循环：在条件为真时重复执行。

# for 循环
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)
# while 循环
count = 0
while count < 5:
    print(count)
    count += 1

15. Python3 编程第一步

编写一个简单的程序，打印 "Hello, World!"。

print("Hello, World!")

16. Python3 推导式

推导式是一种简洁的方式，用于生成列表、字典和集合。

列表推导式：

字典推导式：

集合推导式：

# 列表推导式
squares = [x ** 2 for x in range(10)]
print(squares)  # 输出: [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
# 字典推导式
squares_dict = {x: x ** 2 for x in range(10)}
print(squares_dict)  # 输出: {0: 0, 1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16, 5: 25, 6: 36, 7: 49, 8: 64, 9: 81}
# 集合推导式
squares_set = {x ** 2 for x in range(10)}
print(squares_set)  # 输出: {0, 1, 64, 4, 36, 9, 16, 81, 49, 25}

17. Python3 迭代器与生成器

迭代器和生成器用于处理大量数据时节省内存。

迭代器：实现了 iter 和 next 方法的对象。

生成器：使用 yield 关键字定义的函数

# 迭代器
my_list = [1, 2, 3]
my_iter = iter(my_list)
print(next(my_iter))  # 输出: 1
print(next(my_iter))  # 输出: 2
print(next(my_iter))  # 输出: 3
# 生成器
def generate_numbers(n):
    for i in range(n):
        yield i
gen = generate_numbers(5)
for num in gen:
    print(num)  # 输出: 0 1 2 3 4

18. Python3 函数

函数是组织代码的一种方式，可以重用代码。

定义函数：使用 def 关键字。

调用函数：使用函数名加括号。

参数：可以传递参数给函数。

返回值：使用 return 语句返回值。

def greet(name):
    return f"你好, {name}!"
print(greet("Alice"))  # 输出: 你好, Alice!

19. Python3 lambda

lambda 表达式是一种简洁的定义匿名函数的方式。

# 定义 lambda 函数
add = lambda x, y: x + y
print(add(3, 5))  # 输出: 8

20. Python3 装饰器

装饰器是一种特殊类型的函数，用于修改其他函数的功能或行为。

def my_decorator(func):
    def wrapper():
        print("Something is happening before the function is called.")
        func()
        print("Something is happening after the function is called.")
    return wrapper
@my_decorator
def say_hello():
    print("Hello!")
say_hello()

21. Python3 数据结构

Python 提供了多种内置的数据结构，如列表、元组、字典和集合。

列表：有序的可变集合。

元组：有序的不可变集合。

字典：键值对的无序集合。

集合：无序的不重复元素集合。‍

列表 (List)

列表是有序的可变集合。可以包含不同类型的元素，并且支持索引和切片操作。

# 创建列表
my_list = [1, 2, 3, 'four', 5.0]
# 访问元素
print(my_list[0])  # 输出: 1
print(my_list[-1])  # 输出: 5.0

# 修改元素
my_list[3] = 'FOUR'
print(my_list)  # 输出: [1, 2, 3, 'FOUR', 5.0]
# 添加元素
my_list.append('six')
print(my_list)  # 输出: [1, 2, 3, 'FOUR', 5.0, 'six']
# 插入元素
my_list.insert(2, 'two-and-a-half')
print(my_list)  # 输出: [1, 2, 'two-and-a-half', 3, 'FOUR', 5.0, 'six']

# 删除元素
del my_list[2]
print(my_list)  # 输出: [1, 2, 3, 'FOUR', 5.0, 'six']
# 切片
sliced_list = my_list[1:4]
print(sliced_list)  # 输出: [2, 3, 'FOUR']

# 列表推导式
squares = [x ** 2 for x in range(5)]
print(squares)  # 输出: [0, 1, 4, 9, 16]

元组 (Tuple)

元组是有序的不可变集合。一旦创建，其内容不能被修改。通常用于表示固定的数据集。

# 创建元组
my_tuple = (1, 2, 3, 'four', 5.0)

# 访问元素
print(my_tuple[0])  # 输出: 1
print(my_tuple[-1])  # 输出: 5.0
# 元组解包
a, b, c, d, e = my_tuple
print(a, b, c, d, e)  # 输出: 1 2 3 four 5.0
# 合并元组
tuple1 = (1, 2)
tuple2 = (3, 4)
combined_tuple = tuple1 + tuple2
print(combined_tuple)  # 输出: (1, 2, 3, 4)

# 元组中的嵌套
nested_tuple = ((1, 2), (3, 4))
print(nested_tuple[0][1])  # 输出: 2
# 元组推导式（生成器表达式）
squares = tuple(x ** 2 for x in range(5))
print(squares)  # 输出: (0, 1, 4, 9, 16)

字典 (Dictionary)

字典是键值对的无序集合。每个键都是唯一的，并且关联着一个值。

# 创建字典
my_dict = {
    'name': 'Alice',
    'age': 25,
    'city': 'New York'
}

# 访问元素
print(my_dict['name'])  # 输出: Alice

# 修改元素
my_dict['age'] = 26
print(my_dict)  # 输出: {'name': 'Alice', 'age': 26, 'city': 'New York'}

# 添加元素
my_dict['email'] = 'alice@example.com'
print(my_dict)  # 输出: {'name': 'Alice', 'age': 26, 'city': 'New York', 'email': 'alice@example.com'}

# 删除元素
del my_dict['city']
print(my_dict)  # 输出: {'name': 'Alice', 'age': 26, 'email': 'alice@example.com'}

# 检查键是否存在
if 'email' in my_dict:
    print("Email exists")  # 输出: Email exists

# 获取所有键、值和项
keys = my_dict.keys()
values = my_dict.values()
items = my_dict.items()

print(keys)   # 输出: dict_keys(['name', 'age', 'email'])
print(values) # 输出: dict_values(['Alice', 26, 'alice@example.com'])
print(items)  # 输出: dict_items([('name', 'Alice'), ('age', 26), ('email', 'alice@example.com')])

# 字典推导式
squares_dict = {x: x ** 2 for x in range(5)}
print(squares_dict)  # 输出: {0: 0, 1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16}

集合 (Set)

集合是无序的不重复元素集合。常用于数学上的集合操作，如并集、交集和差集等。

# 创建集合
my_set = {1, 2, 3, 4, 5}

# 访问元素
# 注意：集合是无序的，不能通过索引访问元素

# 添加元素
my_set.add(6)
print(my_set)  # 输出: {1, 2, 3, 4, 5, 6}
# 删除元素
my_set.remove(3)
print(my_set)  # 输出: {1, 2, 4, 5, 6}
# 集合运算
set1 = {1, 2, 3, 4}
set2 = {3, 4, 5, 6}

# 并集
union_set = set1.union(set2)
print(union_set)  # 输出: {1, 2, 3, 4, 5, 6}
# 交集
intersection_set = set1.intersection(set2)
print(intersection_set)  # 输出: {3, 4}
# 差集
difference_set = set1.difference(set2)
print(difference_set)  # 输出: {1, 2}

# 对称差集
symmetric_difference_set = set1.symmetric_difference(set2)
print(symmetric_difference_set)  # 输出: {1, 2, 5, 6}
# 子集和超集
print(set1.issubset(union_set))  # 输出: True
print(union_set.issuperset(set1))  # 输出: True
# 集合推导式
squares_set = {x ** 2 for x in range(5)}
print(squares_set)  # 输出: {0, 1, 4, 9, 16}

22. Python3 模块

模块是包含 Python 代码的文件，可以导入并在其他文件中使用。

导入模块：使用 import 关键字。

从模块导入特定内容：使用 from ... import ...。

# 导入整个模块
import math
print(math.sqrt(16))  # 输出: 4.0
# 从模块导入特定内容
from datetime import datetime
now = datetime.now()
print(now)  # 输出: 当前日期和时间

23. Python3 输入和输出

输入：使用 input() 函数获取用户输入。

输出：使用 print() 函数输出内容。

name = input("请输入你的名字: ")
print(f"你好, {name}!")

24. Python3 File

文件操作用于读写文件。

打开文件：使用 open() 函数。

读取文件：使用 read() 或 readline() 方法。

写入文件：使用 write() 方法。

关闭文件：使用 close() 方法。

# 写入文件
with open("example.txt", "w") as file:
    file.write("Hello, World!\n")
# 读取文件
with open("example.txt", "r") as file:
    content = file.read()
    print(content)  # 输出: Hello, World!

25. Python3 OS

os 模块提供了许多操作系统相关的功能。

获取当前工作目录：使用 os.getcwd()。

列出目录中的文件：使用 os.listdir()。

创建目录：使用 os.mkdir()。

删除目录：使用 os.rmdir()。

import os
# 获取当前工作目录
current_dir = os.getcwd()
print(current_dir)
# 列出目录中的文件
files = os.listdir(".")
print(files)
# 创建目录
os.mkdir("new_folder")
# 删除目录
os.rmdir("new_folder")

26. Python3 错误和异常

错误和异常处理用于捕获和处理程序中的错误。

try-except：捕获异常。

finally：无论是否发生异常，都会执行。

raise：手动抛出异常。

try:
    result = 10 / 0
except ZeroDivisionError:
    print("除零错误")
finally:
    print("无论是否发生异常，都会执行这里")
# 手动抛出异常
raise ValueError("这是一个自定义的错误")

27. Python3 面向对象

面向对象编程（OOP）是一种编程范式，通过类和对象来组织代码。

类：使用 class 关键字定义。

对象：类的实例。

属性：类的变量。

方法：类的函数。

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    def greet(self):
        print(f"Hello, my name is {self.name} and I am {self.age} years old.")
# 创建对象
person = Person("Alice", 25)
# 访问属性
print(person.name)  # 输出: Alice
# 调用方法
person.greet()  # 输出: Hello, my name is Alice and I am 25 years old.

28. Python3 命名空间/作用域

命名空间和作用域决定了变量的可见性和生命周期。

全局命名空间：全局变量。

局部命名空间：局部变量。

嵌套作用域：内部函数可以访问外部函数的变量。

x = 10  # 全局变量
def outer_function():
    y = 20  # 局部变量
    def inner_function():
        z = 30  # 局部变量
        print(z)  # 输出: 30
        print(y)  # 输出: 20
        print(x)  # 输出: 10
    inner_function()
outer_function()

29. Python3 标准库概览

Python 标准库提供了大量的模块和函数，涵盖了各种常见的任务。

os：操作系统接口。

sys：系统相关功能。

math：数学函数。

datetime：日期和时间处理。

random：随机数生成。

re：正则表达式。

json：JSON 编码和解码。

import os
import sys
import math
import datetime
import random
import re
import json
# 示例
print(os.getcwd())
print(sys.version)
print(math.pi)
print(datetime.datetime.now())
print(random.randint(1, 10))
print(re.match(r'\d+', '123abc'))
print(json.dumps({"name": "Alice", "age": 25}))

---

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