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：

1. print("Hello, World!")

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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。

1. name = "Alice"
2. age = 30
3. print("My name is %s and I am %d years old." % (name, age))

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输出：

1. My name is Alice and I am 30 years old.

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• %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：

1. pi = 3.14159
2. print("Pi is approximately: %.2f" % pi)

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输出：

1. Pi is approximately: 3.14

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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。

1. name = "Alice"
2. age = 30
3. print("My name is {} and I am {} years old.".format(name, age))

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输出：

1. My name is Alice and I am 30 years old.

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你可以使用位置参数和关键字参数来指定输出的顺序：

1. print("My name is {0} and I am {1} years old. {0} loves Python.".format(name, age))

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输出：

1. My name is Alice and I am 30 years old.
5. Alice loves Python.

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• {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：

1. print("My name is {name} and I am {age} years old.".format(name="Alice", age=30))

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输出：

1. My name is Alice and I am 30 years old.

复制代码

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：

1. # 设置宽度和对齐方式
2. print("{:<10} | {:>10}".format("Name", "Age"))  # 左对齐和右对齐
3. print("{:^10} | {:^10}".format("Name", "Age"))  # 居中对齐

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输出：

1. Name       |        Age
2.     Name    |    Age   

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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。

1. name = "Alice"
2. age = 30
3. print(f"My name is {name} and I am {age} years old.")

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输出：

1. My name is Alice and I am 30 years old.

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f-string 还允许在花括号内执行表达式和格式化操作。例如：

1. pi = 3.14159
2. print(f"Pi is approximately: {pi:.2f}")

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输出：

1. Pi is approximately: 3.14

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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）
    
  
  

1. num = 255
2. print(f"Decimal: {num}, Hex: {num:x}, Hex (Upper): {num:X}")

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输出：

1. Decimal: 255, Hex: ff, Hex (Upper): FF

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• 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：
  

1. name = "Alice"
2. age = 30
3. print(f"{name:<10} | {age:>5}")

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输出：

1. Alice      |    30

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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：
  

1. pi = 3.141592653589793
2. print(f"Pi to 4 decimal places: {pi:.4f}")

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输出：

1. Pi to 4 decimal places: 3.1416

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• 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：
  

1. from datetime import datetime
2. now = datetime.now()
3. print(f"Current date and time: {now:%Y-%m-%d %H:%M:%S}")

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输出：

1. Current date and time: 2024-11-26 15:30:45

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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：

1. x = 10  # 变量x被赋值为10

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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：

1. """
2. 这是一个多行注释
3. 你可以在这里写任何内容，注释会跨越多行
4. 比如，解释函数、类或代码段的功能
5. """

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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：

1. def add(a, b):
2.     """
3.     这是一个加法函数
4.     :param a: 第一个加数
5.     :param b: 第二个加数
6.     :return: 返回两个数的和
7.     """
8.     return a + b

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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：

1. import math
2. print(math.sqrt(16))  # 输出 4.0

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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：

1. string = "Hello, Python!"
2. print(string[0:5])  # 输出 'Hello'

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布尔范例

布尔范例（bool）只有两个值：True 和 False，常用于条件判断。

1. is_active = True

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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：

1. my_list = [1, 2, 3, 'a', 'b']
2. my_list.append(4)  # 添加元素
3. print(my_list[2:])  # 输出 [3, 'a', 'b', 4]

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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：

1. my_tuple = (1, 2, 3)
2. print(my_tuple[1])  # 输出 2

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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：

1. my_dict = {'name': 'Alice', 'age': 25}
2. print(my_dict['name'])  # 输出 'Alice'

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控制结构

条件语句 (if, else)

Python使用 if、elif 和 else 来进行条件判断：

1. age = 18
2. if age >= 18:
3.     print("成年人")
4. else:
5.     print("未成年人")

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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）。
  1. for i in range(5):
  2.     print(i)

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• while 循环：根据条件重复执行代码。
  1. count = 0
  2. while count < 5:
  3.     print(count)
  4.     count += 1

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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：

1. def greet(name):
2.     return f"Hello, {name}!"
3. print(greet("Alice"))

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匿名函数 (lambda)

lambda 用于创建匿名函数，只能包罗一个表达式：

1. add = lambda x, y: x + y
2. print(add(2, 3))  # 输出 5

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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。
  

1. class Dog:
2.     def __init__(self, name, age):
3.         self.name = name
4.         self.age = age
6.     def bark(self):
7.         print(f"{self.name} says woof!")
9. dog = Dog("Buddy", 3)
10. dog.bark()

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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
  

1. with open('example.txt', 'r') as file:
2.     content = file.read()
3.     print(content)

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写入文件

使用 file.write() 方法将数据写入文件：

1. with open('example.txt', 'w') as file:
2.     file.write("Hello, World!")

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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。

1. try:
2.     x = 10 / 0
3. except ZeroDivisionError:
4.     print("不能除以零")

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字符串操作

常见字符串方法

• 切片：提取子字符串
  
  1. string = "Python"
  2. print(string[:3])  # 输出 'Pyt'

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• 查找：查找子字符串的位置
  
  1. print(string.find('Py'))  # 输出 0

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• 更换：更换字符串中的部分内容
  
  1. print(string.replace('P', 'J'))  # 输出 'Jython'

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• 拆分：将字符串拆分为多个子字符串
  
  1. print(string.split('t'))  # 输出 ['Py', 'hon']

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