Python基础速通
Python基础速通Python是一门强大的编程语言，广泛应用于数据分析、主动化、网络安全等多个范畴。本文将系统地介绍Python的基础知识，包罗环境配置、基础语法、数据结构、函数、面向对象编程以及常见的文件操作和异常处理技巧。
Python 环境安装
在开始编写Python代码之前，首先必要设置好开发环境：
安装Python
Python 3.x 是目前的主流版本，推荐安装 Python 3.10 版本。可以在 Python官网 下载并安装对应版本。
配置IDE
推荐使用 PyCharm 作为Python开发的IDE，它提供了丰富的开发工具和功能，如代码主动补全、调试等，帮助你高效编程。
Python 基础语法
print() 函数
print() 是Python最常用的输出函数，用于将数据打印到控制台。例如：
print("Hello, World!")
格式化字符串
在Python中，格式化字符串是将变量的值以特定格式嵌入到字符串中的一种方法。格式化字符串提供了一种便捷的方式，可以用来输出更易读、更具表现力的文本，特殊是在处理数字、日期、百分比、对齐等需求时。
Python 提供了几种方式来格式化字符串：% 操作符、str.format() 方法和 f-string。下面我们将依次介绍这些方式。
1. 百分号 (%) 格式化
这是Python最早期的格式化字符串方法，类似于C语言的格式化。虽然这种方法在Python 3.x中已经不推荐使用，但它仍旧广泛存在于旧代码中。
name = "Alice"
age = 30
print("My name is %s and I am %d years old." % (name, age))
输出：
My name is Alice and I am 30 years old.
[*]%s 用于格式化字符串。
[*]%d 用于格式化整数。
[*]%f 用于格式化浮点数（默认保存6位小数）。
你还可以指定宽度和精度：
pi = 3.14159
print("Pi is approximately: %.2f" % pi)
输出：
Pi is approximately: 3.14
2. str.format() 方法
str.format() 是Python 2.7和3.0及以上版本中引入的格式化方法，它提供了比百分号格式化更多的灵活性和可读性。
name = "Alice"
age = 30
print("My name is {} and I am {} years old.".format(name, age))
输出：
My name is Alice and I am 30 years old.
你可以使用位置参数和关键字参数来指定输出的顺序：
print("My name is {0} and I am {1} years old. {0} loves Python.".format(name, age))
输出：
My name is Alice and I am 30 years old.
Alice loves Python.
[*]{0} 表示第一个参数（name）。
[*]{1} 表示第二个参数（age）。
你还可以通过关键字参数指定格式：
print("My name is {name} and I am {age} years old.".format(name="Alice", age=30))
输出：
My name is Alice and I am 30 years old.
str.format() 还支持高级格式化功能，如指定宽度、填充字符、对齐方式等：
# 设置宽度和对齐方式
print("{:<10} | {:>10}".format("Name", "Age"))# 左对齐和右对齐
print("{:^10} | {:^10}".format("Name", "Age"))# 居中对齐
输出：
Name | Age
Name | Age
3. f-string（格式化字符串字面量）
f-string 是Python 3.6及以上版本新增的格式化字符串方法，它是最简洁、最强大、最易读的方式之一。通过在字符串前加 f 或 F，可以将变量直接嵌入字符串中，并支持格式化表达式。
name = "Alice"
age = 30
print(f"My name is {name} and I am {age} years old.")
输出：
My name is Alice and I am 30 years old.
f-string 还允许在花括号内执行表达式和格式化操作。例如：
pi = 3.14159
print(f"Pi is approximately: {pi:.2f}")
输出：
Pi is approximately: 3.14
在这里，{pi:.2f} 格式化 pi 为保存两位小数的浮点数。
高级格式化选项
[*]数字格式化：通过:符号可以指定数字的显示格式。
[*]:d：十进制整数
[*]:f：浮点数
[*]:.2f：浮动点数保存两位小数
[*]:x：十六进制整数（小写字母）
[*]:X：十六进制整数（大写字母）
num = 255
print(f"Decimal: {num}, Hex: {num:x}, Hex (Upper): {num:X}")
输出：
Decimal: 255, Hex: ff, Hex (Upper): FF
[*]填充与对齐：可以指定字段宽度并界说填充字符。默认情况下，数字右对齐，字符串左对齐：
name = "Alice"
age = 30
print(f"{name:<10} | {age:>5}")
输出：
Alice | 30
在这里，< 表示左对齐，> 表示右对齐。你也可以使用 ^ 来进行居中对齐。
[*]精度控制：f-string 支持精度控制，特殊实用于浮点数格式化：
pi = 3.141592653589793
print(f"Pi to 4 decimal places: {pi:.4f}")
输出：
Pi to 4 decimal places: 3.1416
[*]日期和时间格式化：可以使用 datetime 模块结合 f-string 格式化日期和时间：
from datetime import datetime
now = datetime.now()
print(f"Current date and time: {now:%Y-%m-%d %H:%M:%S}")
输出：
Current date and time: 2024-11-26 15:30:45
总结
[*]百分号格式化：最早期的格式化方法，虽然功能简单，但不再推荐用于新项目。
[*]str.format()：较为灵活，支持位置参数、关键字参数和格式控制，实用于Python 2和3。
[*]f-string：最现代、最简洁的格式化方式，推荐用于Python 3.6及以上版本，支持嵌入表达式并具有高效的性能。
注释
单行注释
单行注释使用 # 符号，后面跟随注释的内容。# 后的内容直到行尾，都会被视为注释部分。
单行注释常用于对某行代码进行表明、标记大概临时禁用某行代码。也可以放在代码行的尾部，用于表明该行代码的作用。例如：
x = 10# 变量x被赋值为10
多行注释
多行注释在Python中没有专门的语法形式，但可以使用三引号 ''' 或 """ 来包裹注释内容。这种方法通常用于对一段代码进行详细的注释，大概在函数、类、模块中添加文档字符串（docstring）。例如：
"""
这是一个多行注释
你可以在这里写任何内容，注释会跨越多行
比如，解释函数、类或代码段的功能
"""
这种形式的注释通常用于包罗多行表明文本，方便描述复杂的算法、功能说明等内容。
文档字符串（Docstring）
文档字符串（docstring）是一种特殊的多行注释，通常用于描述模块、类、函数的功能。它们放置在模块、类、函数的第一行，而且通常被表明器用来天生文档。文档字符串使用三引号困绕，而且通常保存在代码中作为文档天生工具的输入。
例如：
def add(a, b):
"""
这是一个加法函数
:param a: 第一个加数
:param b: 第二个加数
:return: 返回两个数的和
"""
return a + b
此处的多行字符串是函数的文档字符串。它描述了函数的功能、参数和返回值，通常用于天生主动文档。
变量和命名规范
在Python中，变量是用来存储数据的命名空间。为确保代码清楚、易读且不与Python的内置关键字冲突，变量命名必要遵照肯定的规则和最佳实践。
变量命名规则
[*]变量名只能由字母、数字和下划线 _ 组成，且不能以数字开头。
[*]区分巨细写。
[*]不能使用Python关键字：Python的保存关键字（如 if、else、for、import 等）不能作为变量名。
常用的命名风格
在Python中，常用的命名风格有两种：驼峰命名法（Camel Case）和下划线命名法（Snake Case）。选择合适的命名风格，可以提高代码的可读性和一致性。
[*]驼峰命名法（Camel Case）：每个单词的首字母大写，且没有空格或下划线，常用于类名和某些函数或变量名。
[*]下划线命名法（Snake Case）：使用小写字母和下划线 _ 分隔单词，常用于函数名和变量名。
import 导入模块
Python的代码通常按功能构造成模块，每个文件就是一个模块。你可以通过 import 导入模块并使用此中的函数、类和变量。例如：
import math
print(math.sqrt(16))# 输出 4.0
数据范例
Python的常见数据范例有：数字、字符串、布尔值、列表、元组和字典。相识这些数据范例及其基本操尴尬刁难于编程至关重要。
数字范例
Python支持两种重要的数字范例：
[*]整数（int）：表示整数，例如：3、-5
[*]浮点数（float）：表示小数，例如：3.14、-0.5
字符串范例
字符串（str）是由字符组成的序列，支持多种操作，如查找、更换、拼接、切片等。例如：
string = "Hello, Python!"
print(string)# 输出 'Hello'
布尔范例
布尔范例（bool）只有两个值：True 和 False，常用于条件判断。
is_active = True
列表
列表（list）是一种有序且可变的数据结构，可以存储多个元素，支持索引、切片、添加、删除等操作。例如：
my_list =
my_list.append(4)# 添加元素
print(my_list)# 输出
元组
元组（tuple）是有序但不可修改的聚集，界说时使用小括号。例如：
my_tuple = (1, 2, 3)
print(my_tuple)# 输出 2
字典
字典（dict）是由键值对组成的无序聚集，常用于存储关联数据。例如：
my_dict = {'name': 'Alice', 'age': 25}
print(my_dict['name'])# 输出 'Alice'
控制结构
条件语句 (if, else)
Python使用 if、elif 和 else 来进行条件判断：
age = 18
if age >= 18:
print("成年人")
else:
print("未成年人")
循环语句
Python有两种循环语句：
[*]for 循环：用于遍历序列（如列表、字典）。for i in range(5):
print(i)
[*]while 循环：根据条件重复执行代码。count = 0
while count < 5:
print(count)
count += 1
break 和 continue
[*]break：用于制止循环。
[*]continue：跳过当前循环的剩余部分，继续下一次循环。
函数与匿名函数
界说函数
函数是可重复使用的代码块，可以通过 def 关键字来界说函数：
def greet(name):
return f"Hello, {name}!"
print(greet("Alice"))
匿名函数 (lambda)
lambda 用于创建匿名函数，只能包罗一个表达式：
add = lambda x, y: x + y
print(add(2, 3))# 输出 5
面向对象编程（OOP）
Python支持面向对象编程（OOP），它强调封装、继承和多态。
类和对象
[*]类：类是创建对象的蓝图，可以包罗属性（数据）和方法（举动）。
[*]对象：对象是类的实例，通过类创建。
class Dog:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
def bark(self):
print(f"{self.name} says woof!")
dog = Dog("Buddy", 3)
dog.bark()
封装、继承与多态
[*]封装：将数据和方法封装在类中，隐蔽实现细节。
[*]继承：子类可以继承父类的属性和方法。
[*]多态：同一方法在差别对象中表现出差别的举动。
魔术方法
[*]__init__()：构造方法，用于初始化对象。
[*]__str__()：用于返回对象的字符串表示。
文件操作
Python提供了强大的文件操作功能，使用 open() 方法可以打开文件进行读写操作。
打开文件
常见的文件模式包罗：
[*]'r'：只读模式
[*]'w'：写入模式（会覆盖文件内容）
[*]'a'：追加模式
[*]'rb' 和 'wb'：以二进制方式读写文件
with open('example.txt', 'r') as file:
content = file.read()
print(content)
写入文件
使用 file.write() 方法将数据写入文件：
with open('example.txt', 'w') as file:
file.write("Hello, World!")
上下文管理器
使用 with 语句可以确保文件在使用完后精确关闭，克制文件句柄泄漏。
异常处理
Python的异常处理通过 try...except 语句来捕捉和处理错误。如许可以克制程序在碰到错误时崩溃。
try:
x = 10 / 0
except ZeroDivisionError:
print("不能除以零")
字符串操作
常见字符串方法
[*] 切片：提取子字符串
string = "Python"
print(string[:3])# 输出 'Pyt'
[*] 查找：查找子字符串的位置
print(string.find('Py'))# 输出 0
[*] 更换：更换字符串中的部分内容
print(string.replace('P', 'J'))# 输出 'Jython'
[*] 拆分：将字符串拆分为多个子字符串
print(string.split('t'))# 输出 ['Py', 'hon']
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