Python全面基础知识点

Python 全面基础知识点

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一、Python 语言概述

1.1 为什么学习 Python？

• 简单易学：语法接近自然语言，代码可读性强
• 生态强大：
  • 数据分析：pandas, numpy, matplotlib
  • 人工智能：tensorflow, pytorch, scikit-learn
  • Web 开发：Django, Flask
  • 自动化脚本、爬虫、测试等
• 跨平台：Windows / macOS / Linux 均可运行
• 社区活跃：全球开发者支持，文档丰富

1.2 历史与发展

• 诞生时间：1991 年
• 创始人：Guido van Rossum（“龟叔”）
• 命名来源：英国喜剧团体 Monty Python

1.3 版本演进

版本	状态	说明
Python 2.x	已停止维护（2020年终止）	不推荐新项目使用
Python 3.x	当前主流（3.8 ~ 3.13+）	所有新项目应基于 Python 3

⚠️ Python 2 与 3 不兼容（如 print 是语句 vs 函数）

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二、开发环境搭建

2.1 安装 Python

• 官网下载：https://www.python.org/downloads/
• Windows 安装注意：
  • ✅ 勾选 “Add Python to PATH”
  • 推荐安装路径：C:\Python39（无中文、空格、特殊字符）

2.2 验证安装

python --version    # 或 python3 --version

输出示例：

Python 3.11.9

2.3 包管理工具：pip

• 安装第三方库：pip install pandas
• 查看已安装包：pip list
• 升级 pip：python -m pip install --upgrade pip

2.4 IDE 选择

工具	特点	适用场景
IDLE	Python 自带	初学者快速测试
VS Code	轻量 + 插件丰富	中小型项目、脚本
PyCharm	功能全面（调试、Git、框架支持）	大型项目（推荐 Community 免费版）
Jupyter Notebook	交互式 + 支持图表	数据分析、教学

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三、基础语法

3.1 注释

# 单行注释

'''
多行注释（也可用 """ """）
用于函数/模块说明
'''

🔑 PyCharm 快捷键：Ctrl + / 切换单行注释

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3.2 变量

定义与赋值

name = "Alice"      # 字符串
age = 18            # 整数
height = 175.5      # 浮点数
is_student = True   # 布尔值

变量本质

• Python 中变量是 对象的引用（非存储值本身）
• 赋值操作：a = b 表示 a 指向 b 所指向的对象

命名规则（必须遵守）

1. 由字母、数字、下划线 _ 组成
2. 不能以数字开头（如 1name ❌）
3. 严格区分大小写（Name ≠ name）
4. 不能使用关键字（查看：import keyword; print(keyword.kwlist)）

命名规范（PEP8 推荐）

• 变量/函数：snake_case（如 user_name）
• 类名：PascalCase（如 StudentInfo）
• 常量：UPPER_SNAKE_CASE（如 MAX_SIZE = 100）

使用原则

• 先定义，后使用，否则抛出 NameError

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3.3 数据类型（7 种内置类型）

类型	示例	是否可变	是否有序
int	42	❌	—
float	3.14	❌	—
bool	True	❌	—
str	"hello"	❌	✅
list	[1, 2, 3]	✅	✅
tuple	(1, 2, 3)	❌	✅
dict	{"name": "Alice"}	✅	❌（Python 3.7+ 插入有序）
set	{1, 2, 3}	✅	❌

🔍 查看类型：type(x)
🔁 类型转换：int("123"), str(42), bool(1)

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四、输入与输出

4.1 输出：print()

print("Hello")
print("Name:", name, "Age:", age)

格式化输出（三种方式）

1. f-string（推荐，Python 3.6+）

   print(f"姓名：{name}，年龄：{age}，身高：{height:.2f}")
   

2. .format() 方法

   print("姓名：{}，年龄：{}".format(name, age))
   print("姓名：{n}，年龄：{a}".format(n=name, a=age))
   

3. % 格式化（旧式）

   print("姓名：%s，年龄：%d" % (name, age))
   

4.2 输入：input()

name = input("请输入姓名：")        # 返回 str
age = int(input("请输入年龄："))    # 转为 int

⚠️ input() 总是返回字符串，需手动转换类型

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五、运算符

5.1 算术运算符

运算符	说明	示例
+	加	5 + 3 → 8
-	减	5 - 3 → 2
*	乘	5 * 3 → 15
/	除（浮点）	5 / 2 → 2.5
//	整除	5 // 2 → 2
%	取余	5 % 2 → 1
**	幂	2 ** 3 → 8

5.2 比较运算符

返回 True 或 False：

• ==, !=, >, <, >=, <=

5.3 逻辑运算符

• and：全真为真
• or：一真为真
• not：取反

5.4 赋值运算符

• =, +=, -=, *=, /=, //=, %=, **=

5.5 成员与身份运算符

• in / not in：判断元素是否在容器中

  "a" in "abc"  # True
  1 in [1, 2, 3]  # True
  

• is / is not：判断是否为同一对象（内存地址相同）

  a = [1, 2]
  b = a
  print(a is b)  # True
  

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六、流程控制

6.1 条件语句（if）

score = 85

if score >= 90:
    print("优秀")
elif score >= 80:
    print("良好")
else:
    print("继续努力")

✅ 条件表达式可简化为一行（三元运算）：

result = "及格" if score >= 60 else "不及格"

6.2 循环语句

while 循环

i = 0
while i < 5:
    print(i)
    i += 1
else:
    print("循环正常结束")  # 可选，未被 break 时执行

for 循环

# 遍历字符串
for char in "Python":
    print(char)

# 遍历列表
fruits = ["apple", "banana"]
for f in fruits:
    print(f)

# 指定次数：range()
for i in range(3):        # 0, 1, 2
for i in range(1, 5):     # 1, 2, 3, 4
for i in range(0, 10, 2): # 0, 2, 4, 6, 8

循环控制

• break：立即退出整个循环
• continue：跳过本次，进入下一次
• pass：空语句（占位，保持结构完整）

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七、常用数据结构详解

7.1 字符串（str）

创建

s1 = 'hello'
s2 = "world"
s3 = '''多行
字符串'''

常用操作

• 索引：s[0] → 'h'
• 切片：s[1:4] → 'ell'（左闭右开）
• 拼接：s1 + s2
• 重复："a" * 3 → "aaa"

常用方法

方法	说明
len(s)	长度
s.upper() / s.lower()	大小写
s.strip()	去首尾空格
s.split(',')	分割为列表
s.replace('old', 'new')	替换
s.startswith('he')	是否以...开头

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7.2 列表（list）

创建

lst = [1, 2, 3]
lst = list((1, 2, 3))

增删改查

lst.append(4)        # 末尾添加
lst.insert(0, 0)     # 指定位置插入
lst[0] = 100         # 修改
lst.pop()            # 删除末尾并返回
lst.remove(2)        # 删除第一个匹配项
del lst[0]           # 按索引删除

其他操作

• 切片：lst[1:3]
• 遍历：for item in lst:
• 列表推导式：

  squares = [x**2 for x in range(5)]  # [0, 1, 4, 9, 16]
  

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7.3 元组（tuple）

• 不可变，一旦创建无法修改
• 适合存储固定数据（如坐标、RGB 值）

t = (1, 2, 3)
t = 1, 2, 3          # 可省略括号
x, y = (10, 20)      # 序列解包

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7.4 字典（dict）

创建

d = {"name": "Alice", "age": 18}
d = dict(name="Alice", age=18)

操作

d["gender"] = "F"    # 添加/修改
print(d["name"])     # 访问（KeyError 若不存在）
print(d.get("name")) # 安全访问（不存在返回 None）

# 遍历
for key in d:
    print(key, d[key])

for k, v in d.items():
    print(k, v)

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7.5 集合（set）

• 元素唯一、无序
• 支持数学集合运算

s1 = {1, 2, 3}
s2 = {2, 3, 4}

print(s1 & s2)  # 交集 → {2, 3}
print(s1 | s2)  # 并集 → {1, 2, 3, 4}
print(s1 - s2)  # 差集 → {1}
print(s1 ^ s2)  # 对称差集 → {1, 4}

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八、函数

8.1 定义与调用

def greet(name, greeting="Hello"):
    return f"{greeting}, {name}!"

print(greet("Alice"))           # Hello, Alice!
print(greet("Bob", "Hi"))       # Hi, Bob!

8.2 参数类型

• 位置参数：按顺序传入
• 默认参数：greeting="Hello"
• 关键字参数：greet(name="Alice")
• 不定长参数：

  def func(*args, **kwargs):
      print("位置参数:", args)      # 元组
      print("关键字参数:", kwargs)  # 字典
  
  func(1, 2, name="Tom", age=18)
  

8.3 匿名函数（lambda）

add = lambda a, b: a + b
print(add(3, 5))  # 8

# 常用于排序、映射
nums = [1, 3, 2]
sorted(nums, key=lambda x: -x)  # 降序

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九、模块与包

9.1 导入方式

import math
from math import sqrt
from math import sqrt as sq
import numpy as np

9.2 常用内置模块

• os：操作系统接口
• sys：系统参数
• math：数学函数
• random：随机数
• datetime：日期时间

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十、错误与异常处理

try:
    num = int(input("输入数字："))
except ValueError:
    print("输入无效！")
else:
    print("输入成功：", num)
finally:
    print("无论是否出错都会执行")

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十一、文件操作

# 读取
with open("file.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
    content = f.read()

# 写入
with open("output.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
    f.write("Hello, Python!")

✅ 使用 with 自动关闭文件，避免资源泄漏

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十二、其他重要概念

12.1 可变 vs 不可变对象

可变（Mutable）	不可变（Immutable）
list, dict, set	int, float, str, tuple

修改可变对象会影响所有引用；修改不可变对象会创建新对象

12.2 深拷贝 vs 浅拷贝

import copy

a = [[1, 2], [3, 4]]
b = a[:]             # 浅拷贝（外层新，内层共享）
c = copy.deepcopy(a) # 深拷贝（完全独立）

12.3 Python 之禅（The Zen of Python）

import this

“优美胜于丑陋，明了胜于隐晦……”