〇、学习顺序

认识（面熟）
了解（分辨）
掌握（使用）
底层（进阶）

建议的学习习惯：

  • "认识"了就应当学会"使用"，带着"目的"（任务）学才能高效率学习【干中学】
  • 编程是一片巨大的英文土壤，必须学会或者至少看懂英文及其简写，并且是以专业术语构建的知识领域

一、Python 简介

前言：仅供了解，但是要对后面的学习有启发。

1.0 一切皆为对象【记住这句话】

Python是一个面向对象的语言【编程术语】，内心记住一切皆为对象才能不断理解Python

1.1 Python的应用领域

  • 语法简洁，低学习成本，近人类语感性，萌新可快速上手（纯IT萌新也能一个月内完全入门）

  • Python极其强大的生态系统

    • Numpy：高性能数据计算库，几乎所有数据科学工具的底层基石
    • Pandas：极强的数据清洗分析库，数据分析的必备法宝
    • matplotlib、seaborn、pyecharts：数据绘图可视化分析，兼具多功能性和美观性
    • scikit-learn、scipy、pytorch、tensorflow：机器学习与AI的钦定语言
    • opencv-python：极强的视觉处理库（photoshop的底层）
    • openai、langchain：openai官方提供了 Python SDK，并让你使用如千问、kimi、chatGPT、deepseek等提供的API

  • 实现项目【仅介绍，不局限于这一小部分】：

    • 数据分析【根据历史数据通过多维度可视化分析，发现数字背后的秘密】
    • 机器学习
    • Agents智能体开发
    • Web 开发：快速构建网站与后端服务
    • 网络爬虫： requests、BeautifulSoup、Scrapy 等，高效采集与解析网页数据【爬虫学得好，牢饭吃到饱】
    • 小游戏开发
    • 自动化脚本

1.2 版本更新变化（主要更新）

Python 2

  • Python 3 不向下兼容 Python 2，强烈建议不再使用 Python 2（已于 2020 年停止官方支持）。

Python 3 ：2008年12月3日发布

Python 3.3

  • PEP 405：虚拟环境支持（ pyvenv ，后被 venv 替代）
  • Unicode 标识符支持（如变量名可用中文）

Python 3.5

  • async / await 语法（PEP 492）：原生协程支持
  • 矩阵乘法运算符 @（PEP 465）：用于 NumPy 等库
  • typing 模块加入标准库（类型提示支持，如 List[int]）
  • % 字符串格式化支持 {} 占位符转义

Python 3.6

  • f-string格式化输出（PEP 498）：将变量名嵌入字符串中转义，x=42.0;f"x={x}" → "x=42.0"

    • 文本对齐控制（在花括号内使用）：

      • {文本:>n}：右对齐，总宽度为 n 个字符。
      • {文本:<n}：左对齐，总宽度为 n 个字符。

    • 浮点数格式化（保留小数）：

      • {浮点数:.nf}：保留 n 位小数（四舍五入），n ≥ 0。
        • 若 n=0，则不显示小数部分。

  • 变量注解语法（PEP 526）

  • 更快的 dict 实现（内存减少 20–25%）

Python 3.8

  • 海象运算符（Walrus Operator）（PEP 572）：:= ，允许在表达式内部进行赋值操作。

    if (n := len(data)) > 10:...

  • typing 增强：Literal, TypedDict, Final, Protocol

  • f-string 支持 = 调试：x=42;print(f"{x=}")" → "x=42"

Python 3.9

  • 合并运算符 |：
    • 整数相加：3|4 → 7
    • 字典合并：{2:3}|{4:5} → {2: 3, 4: 5}
    • 集合合并：{5,6}|{6,7} → {5, 6, 7}
  • 字符串前缀/后缀移除方法（PEP 616）：
    • "Test<>Test".removeprefix("Test") → "<>Test"
    • "Test<>Test".removesuffix("Test") → "Test<>"
  • 类型提示泛型内置类型（PEP 585）：
    • list[int] 代替 List[int]
    • dict[str, int] 代替 Dict[str, int]

Python 3.10

  • 结构模式匹配（match-case）（PEP 634/635/636）：

  • 联合类型运算符 |（PEP 604）：

    def f(x: int | str): ...

Python 3.11

  • 显著性能提升（平均快 10–25%）：通过“自适应解释器”和“零开销异常”

1.3 Python的维护【仅了解】

Python的维护由Python 软件基金会（PSF） 和 核心开发团队 管理，管理规则：

  • 主版本更新：每年 10月 发布新版本
  • 每个版本提供 5 年总支持 ：
    • 前 ~18–24 个月：接收功能更新 + Bug 修复 + 安全补丁
    • 后 ~30–36 个月：仅接收关键安全修复（Security fixes only）
  • EOL（End-of-Life） 后官方不再提供任何更新，包括安全补丁。
    • 因此EOL之后的版本不建议再 学习 使用。【学习就应当优先学习新东西】
    • Python 3.9 于 2025-10-06 停止更新【本入门笔记更新时间为2025年12月】
    • 新库开发者也会逐步放弃对旧Python的支持

PEP：Python Enhancement Proposal，Python增强提案，Python 社区用来提案、讨论和标准化语言演进的核心机制。

  • 根据 PEP 1 定义，PEP 分为三类：Standard Track PEPs、Informational PEPs、Process PEPs
  • 我们最常看到的是 Standard Track PEPs，主要提议新功能、语法、标准库模块等
  • PEP将经历以下阶段：
    • Draft（草稿）：作者提交初稿，开放讨论。
    • Accepted（接受）：核心团队同意实施。
    • Final（最终）：特性已合并到 CPython，文档完成。
    • Rejected（拒绝）：社区或核心团队否决（如 PEP 572 最初被 Guido 拒绝，后重新设计通过）。
    • Withdrawn（撤回）：作者主动放弃。
  • 只有 Final 状态的 PEP 才会在正式版 Python 中出现。

二、Python安装

✅ 推荐版本：3.12

  • 推荐理由【看不懂就无脑装】
    • 性能显著提升（CPython 3.11 起引入新解释器优化）
    • 官方支持周期长（3.12 支持至 2028 年）
    • 兼容主流库
    • 生产环境友好、稳定
  • 安装就能用？
    • 确实可以直接用，但非常不推荐。
  • 解释器？IDE？cmd？命令行？它们是什么？
    • 解释器（Interpreter）：将类似Python的高级语言转换成机器代码
    • IDE：编程语言的集成开发环境
    • cmd
    • 命令行，即命令行窗口，或命令提示符等。

print("hello word")

安装IDE【推荐VScode、Trae】

  • 安装汉化插件
  • 环境管理
    • 项目文件夹
    • 虚拟环境
    • 依赖管理

关于是否安装anacondo的意见：

使用虚拟环境：

包管理器

  • pip
  • uv

三、变量与命名规则

3.0 变量名与值

变量名是值的容器，用于存储数值。实际上，数值存储在内存中，变量名是数值内存的访问地址的别名（可理解为名称），

3.1 变量命名规范（PEP 8）

必须遵守（硬性要求）

  • 长度建议 不超过 256 个字符（虽无强制限制，但过长影响可读性）。
  • 不能包含空格。
  • 只能包含：字母（a-z, A-Z）、数字（0-9）、下划线（_）。
  • 区分大小写：name 和 Name 是两个不同变量。
  • 不能以数字开头：如 1var 是非法的。

建议（良好编程习惯）

  • 变量名应有意义：能反映其用途（如 user_age 比 x 更好），方便其他人或后期阅读（后期维护）。
  • 不要使用 Python 关键字、函数名、调用的库名、模块名作为变量名：会导致错误或难以调试。

举例：

a = 1
print(a)
# 我们将1赋值给变量名a，

3.2 关键字与函数名

关键字与函数名实际上是特殊的变量名，内置了魔法方法 __call__ 使其可以调用。关键字是强制性的，函数名不是强制性的。魔法方法在类、对象区域【暂时了解即可】

Python 关键字

  • 这些词有特殊语法含义，不能用作变量名，否则报错为语法错误 SyntaxError 。

  • 完整列表（共 35 个，截至 Python 3.11）：

    'False', 'None', 'True', 'and', 'as', 'assert', 'async', 'await',
'break', 'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except',
'finally', 'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 'in', 'is',
'lambda', 'nonlocal', 'not', 'or', 'pass', 'raise', 'return',
'try', 'while', 'with', 'yield'

  • 查看关键字列表的方法：

    import keyword
print(keyword.kwlist)

函数名

  • 函数分为两类：
    1. 内置函数：Python内置定义的函数，如 print(), len(), type() 等。
    2. 自定义函数：由用户使用 def 定义。

四、注释

4.1 单行注释

  • 使用 #：

    # 这是一条单行注释
x = 1  # 行尾也可以加注释

  • 也可用字符串（不推荐，仅作了解）：

    "这其实不是标准注释，只是未使用的字符串"
'同上'

4.2 多行注释

  • 使用三对引号："""...""" 或 '''...'''

    '''
这是多行注释
可以写很多行
通常用于函数或模块说明
'''

建议：每行注释不超过 120 个字符，保持代码整洁。

4.3 函数说明

五、数据结构

5.1 数字型

类型 说明 示例
int 整数 42, -7
float 浮点数（带小数） 3.14, -0.001, 0.
bool 布尔值（逻辑值） True, False
complex 复数 3+4j, complex(3, 4)

关于布尔型 bool

  • 在 Python 3 中，bool 是 int 的子类：
    • True == 1 → True
    • False == 0 → True
  • 哪些值转为 False？：
    • None
    • False
    • 数字零：0, 0.0, 0j
    • 空容器：''（空字符串）、()（空元组）、[]（空列表）、{}（空字典/集合）
  • 其他所有值转为 True

复数 complex

  • 两种写法：

    z1 = 3 + 4j
z2 = complex(3, 4)  # 实部=3，虚部=4

  • 注意：实部和虚部在内部都存储为 float 类型。

5.2 非数字型

类型 英文名 说明
字符串 str 文本数据，如 "Hello"
列表 list 有序、可变序列，如 [1, 2, 3]
元组 tuple 有序、不可变序列，如 (1, 2, 3)
字典 dict 键值对映射，如 {"name": "Alice",}，"name"为键，"Alice" 为值
集合 set 无序、不重复元素集合，如 {1, 2, 3}

空值：None

  • 表示“无值”或“空”，是 NoneType 类型的唯一实例。
  • 常用于函数无返回值时的默认返回。

5.3 数据类型转换

函数 作用
int(x) 转为整数
float(x) 转为浮点数
complex(x, y) 转为复数（x 为实部，y 为虚部）
str(x) 转为字符串
list() 转为列表
tuple() 转为元组
set() 转为集合
dict() 转为字典
repr(x) 返回对象的“官方”字符串表示（常用于调试）

示例：

str(123)     # '123'
int("45")    # 45
float(True)  # 1.0

5.4 查询数据类型

方法 说明
type(value) 返回 value 的具体类型
isinstance(value, 类型) 判断 value 是否属于指定类型（支持继承判断）

示例：

x = 100
print(type(x))               # <class 'int'>
print(isinstance(x, int))    # True
print(isinstance(x, (int, float)))  # True（检查是否为 int 或 float）

七、运算符

7.1 赋值运算符

运算符 说明 示例
= 基本赋值 a = 5
a = b = c = 1 多变量同值（共享同一内存地址） 任意变量值改变，其他变量值也会改变
a, b, c = 1, '2', [2,3] 多变量分别赋值（解包）

增强赋值（复合赋值）

运算符 等价形式
+= a = a + b
-= a = a - b
*= a = a * b
/= a = a / b
%= a = a % b
**= a = a ** b
//= a = a // b
:= 海象运算符（表达式内赋值）

7.2 算术运算符

符号 含义
+ 加法
- 减法
* 乘法
** 幂运算（如 2**3 = 8）
/ 除法（结果为 float）
// 整除（向下取整）
% 取模（余数）

运算优先级（遵循数学规则）：** > * = / = // = % > + = -

7.3 比较运算符

运算符 含义（返回 bool 型）
== 等于
!= 不等于
> / >= 大于 / 大于等于
< / <= 小于 / 小于等于

7.4 逻辑运算符

运算符 含义（返回 bool 型） 优先级
not 非 最高
and 与 中
or 或 最低

示例：

条件1 or 条件2

7.5 成员运算符

运算符 含义 示例
in 是否在容器中 'a' in 'abc' → True
not in 是否不在容器中 5 not in [1,2,3] → True

7.6 身份运算符（比较内存地址）

运算符 含义 示例
is 是否为同一个对象（内存地址相同） a is b
is not 是否不是同一个对象

⚠️ 注意：is 与 == 不同！

a = [1, 2]
b = [1, 2]
print(a == b)    # True（值相等）
print(a is b)    # False（不同对象）

八、Python 函数基础

8.1 常用内置函数（粗略认识）

函数 常用参数 解释 示例
print() 字符型打印
len()

8.2 参数类型

形参（定义时）

  • 必要参数：调用时必须提供。

  • *args：接收任意数量的非关键字参数，打包成 元组。

    def func(*args):
    print(args)  # args 是一个 tuple
func(1, 2, 3)  # (1, 2, 3)

  • **kwargs：接收任意数量的关键字参数，打包成 字典。

    def func(**kwargs):
    print(kwargs)  # kwargs 是一个 dict
func(name="Alice", age=25)  # {'name': 'Alice', 'age': 25}

💡 * 和 ** 也用于“拆包”（unpacking）。

8.2 内置函数底层实现【进阶内容，入门跳过】

iter()：

底层对象含有 __iter__

next():底层对象含有 __next__

obj
len(obj) is obj.__len__()
srt(obj) is obj.__str__()

iter(obj) is obj.__iter__()

def func():return
func() is func.__call__()
函数 用途
iter(obj) 返回对象的迭代器
next(iterator) 获取迭代器的下一个元素

8.3 函数定义增强语法

返回值类型提示（Type Hint）

def greet(name: str) -> str:
    return f"Hello, {name}"
  • -> str：表示预期返回字符串。
  • 注意：这只是提示，Python 不会强制检查类型。

省略号 ...

  • 是内置对象 Ellipsis 的字面量。

  • 常用于占位（如抽象方法）：

    def todo_function():
    ...

九、面向对象

类

对象

魔法方法

十、字符串（str）详解

10.1 多行字符串

text = """
这是
多行
字符串
"""

10.2 索引（Indexing）

  • 字符串是序列类型，支持索引。
  • 正向索引：从 0 开始（s[0] 是第一个字符）。
  • 反向索引：从 -1 开始（s[-1] 是最后一个字符）。

10.3 切片（Slicing）

  • 语法：s[start:stop:step]

    • start：起始位置（包含）
    • stop：结束位置（不包含）
    • step：步长（可省略，默认为 1）

  • 常见用法：

    s = "abcdef"
s[:]        # "abcdef"（复制整个字符串）
s[::-1]     # "fedcba"（反转字符串）
s[1:4]      # "bcd"

10.4 常用字符串方法

方法 说明
.lower() 转小写
.upper() 转大写
.strip() 去除首尾空白
.lstrip() 去除左侧空白
.rstrip() 去除右侧空白
.split(sep) 按 sep 分割为列表
.find(sub) 查找子串位置（未找到返回 -1）
.replace(old, new) 替换子串
len(s) 获取字符串长度（字符数）

10.5 转义字符

转义符 含义
\n 换行
\t 制表符（Tab）
\' 单引号
\" 双引号
\\ 反斜杠本身

常用函数

容器类型
列表
字典
元组
集合

条件语句

嵌套

循环语句
for循环
while循环
任务目标：手写气泡排序法，杨辉三角

十一、库

常用必会的Python内置库：（至少需要了解）

库名 用途
time 获取时间戳、延迟等
datetime 处理日期和时间
random 生成随机数
os 与操作系统交互（文件、路径、环境变量等）
re 正则表达式，自定义规则提取或检查字符【AI 问一下就知道是什么了】
tkinter 简易 UI 界面【学会了可以给自己的对象写一个表白动画】

第三方库：
安装库【建议使用 uv 包管理器来安装】

自定义库：

十二、变量作用域（Scope）

Python 中变量的作用域按 LEGB 规则查找：

  1. Local（局部）：函数内部定义的变量。
  2. Enclosing（嵌套）：外层函数的变量（闭包）。
  3. Global（全局）：模块级别定义的变量。
  4. Built-in（内建）：Python 内置名称（如 len, print）。

12.1 局部作用域

  • 在 def 内定义的变量。
  • 一旦在函数内对变量赋值，它就被视为局部变量。
  • 若只读取未赋值，则会查找全局变量。

12.2 全局变量声明

  • 使用 global 声明，可在函数内修改全局变量：

    x = 10
def func():
    global x
    x = 20

12.3 嵌套作用域与 nonlocal

  • 在嵌套函数中，若要修改外层函数的变量，使用 nonlocal：

    def outer():
    x = 1
    def inner():
        nonlocal x
        x = 2
    inner()
    print(x)  # 输出 2

十三、异常处理

基本结构：try-except

try:
    # 可能出错的代码
    risky_code()
except ValueError:
    # 捕获特定异常
    print("值错误！")
except Exception as e:
    # 捕获其他所有异常
    print("发生错误：", e)
  • try：尝试执行可能引发异常的代码块。
  • except：当异常发生时执行的处理代码。
    • 可指定异常类型（如 ValueError, TypeError）。
    • 也可捕获通用异常 Exception。

✅ 良好实践：尽量捕获具体异常类型，而非笼统使用 except:。

九、占位符

代码结构占位符
表示“此处待实现”。【将来可能会实现，但要保证结构完整】

  • ... ：python内置Ellipsis对象，省略号。
  • pass
  • """TODO"""

值占位

  • None：空值
  • NotImplemented：让 Python 尝试 other 的 __radd__

格式化占位【已被新式输出取代，现较不常用】

  • %
    • %s：输出字符串
    • %d：输出int类型数字
    • %f：输出浮点数 %.nf：可以保留n位小数，n=0则不保留小数，四舍五入
    • %x：输出16进制数字
    • ： 使用方式：print('%s_%d_%f_%x', %(a,b,c,d))
  • "{ }".format()
    • 命名占位符
      • ： "{} {}".format("hello", 123) #-> "hello 123"
    • 位置占位符
      • ： "{name} {value} {}".format(2, name="id", value=123)#->"id 123 2"
  • f"{ }" 【格式化输出】

约定占位符

  • _：for循环不调用【推荐】
    • ： for _ in range(10):循环体