公开笔记：Python语法和常用函数介绍

Python是一种高级编程语言，以其简洁、易读和强大的功能而闻名。以下是对Python语法和常用函数的详细介绍，包括大量示例。

1. 基本语法

1.1 注释

• 单行注释：使用#

• 多行注释：使用'''或"""

# 这是一个单行注释

'''
这是一个多行注释
可以写多行内容
'''

"""
这也是一个多行注释
"""

1.2 变量和数据类型

• 变量不需要声明类型，直接赋值即可。

• 常见数据类型：整数（int）、浮点数（float）、字符串（str）、布尔值（bool）、列表（list）、元组（tuple）、字典（dict）、集合（set）等。

a = 10          # 整数
b = 3.14        # 浮点数
c = "Hello"     # 字符串
d = True        # 布尔值
e = [1, 2, 3]   # 列表
f = (1, 2, 3)   # 元组
g = {'key': 'value'}  # 字典
h = {1, 2, 3}   # 集合

1.3 输入输出

• 输入：input()

• 输出：print()

name = input("请输入你的名字: ")
print("你好, " + name)

1.4 条件语句

• if、elif、else

age = 18
if age < 18:
    print("未成年")
elif age == 18:
    print("刚成年")
else:
    print("成年")

1.5 循环语句

• for循环

• while循环

# for循环
for i in range(5):
    print(i)

# while循环
count = 0
while count < 5:
    print(count)
    count += 1

1.6 函数定义

• 使用def关键字定义函数

def greet(name):
    return "Hello, " + name

print(greet("Alice"))

1.7 类和对象

• 使用class关键字定义类

class Dog:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def bark(self):
        return "Woof!"

my_dog = Dog("Buddy")
print(my_dog.bark())

2. 常用函数

2.1 字符串操作

• len()：返回字符串长度

• str.upper()：将字符串转换为大写

• str.lower()：将字符串转换为小写

• str.strip()：去除字符串两端的空白字符

• str.split()：将字符串按指定分隔符分割成列表

• str.join()：将列表中的元素连接成字符串

s = "  Hello, World!  "
print(len(s))           # 输出: 15
print(s.upper())        # 输出: "  HELLO, WORLD!  "
print(s.lower())        # 输出: "  hello, world!  "
print(s.strip())        # 输出: "Hello, World!"
print(s.split(","))     # 输出: ['  Hello', ' World!  ']
print("-".join(["a", "b", "c"]))  # 输出: "a-b-c"

2.2 列表操作

• len()：返回列表长度

• list.append()：在列表末尾添加元素

• list.insert()：在指定位置插入元素

• list.remove()：移除列表中第一个匹配的元素

• list.pop()：移除并返回列表中指定位置的元素

• list.sort()：对列表进行排序

• list.reverse()：反转列表中的元素

my_list = [1, 2, 3]
my_list.append(4)       # [1, 2, 3, 4]
my_list.insert(1, 5)    # [1, 5, 2, 3, 4]
my_list.remove(2)       # [1, 5, 3, 4]
my_list.pop(1)          # 返回5, 列表变为[1, 3, 4]
my_list.sort()          # [1, 3, 4]
my_list.reverse()       # [4, 3, 1]

2.3 字典操作

• len()：返回字典中键值对的数量

• dict.keys()：返回字典中所有的键

• dict.values()：返回字典中所有的值

• dict.items()：返回字典中所有的键值对

• dict.get()：返回指定键的值，如果键不存在则返回默认值

• dict.update()：更新字典中的键值对

my_dict = {'name': 'Alice', 'age': 25}
print(len(my_dict))            # 输出: 2
print(my_dict.keys())          # 输出: dict_keys(['name', 'age'])
print(my_dict.values())        # 输出: dict_values(['Alice', 25])
print(my_dict.items())         # 输出: dict_items([('name', 'Alice'), ('age', 25)])
print(my_dict.get('name'))     # 输出: Alice
print(my_dict.get('gender', 'Unknown'))  # 输出: Unknown
my_dict.update({'age': 26})    # 更新age为26

2.4 集合操作

• len()：返回集合中元素的数量

• set.add()：向集合中添加元素

• set.remove()：移除集合中的元素

• set.union()：返回两个集合的并集

• set.intersection()：返回两个集合的交集

• set.difference()：返回两个集合的差集

my_set = {1, 2, 3}
my_set.add(4)           # {1, 2, 3, 4}
my_set.remove(2)        # {1, 3, 4}
new_set = {3, 4, 5}
print(my_set.union(new_set))         # 输出: {1, 3, 4, 5}
print(my_set.intersection(new_set))  # 输出: {3, 4}
print(my_set.difference(new_set))    # 输出: {1}

2.5 文件操作

• open()：打开文件

• file.read()：读取文件内容

• file.write()：向文件写入内容

• file.close()：关闭文件

# 写入文件
with open("example.txt", "w") as file:
    file.write("Hello, World!")

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

2.6 数学函数

• abs()：返回绝对值

• round()：四舍五入

• min()：返回最小值

• max()：返回最大值

• sum()：返回求和结果

• pow()：返回幂运算结果

print(abs(-10))          # 输出: 10
print(round(3.14159, 2)) # 输出: 3.14
print(min(1, 2, 3))      # 输出: 1
print(max(1, 2, 3))      # 输出: 3
print(sum([1, 2, 3]))    # 输出: 6
print(pow(2, 3))         # 输出: 8

2.7 时间和日期

• time.time()：返回当前时间的时间戳

• time.sleep()：暂停程序执行指定的秒数

• datetime.datetime.now()：返回当前日期和时间

import time
from datetime import datetime

print(time.time())          # 输出: 当前时间戳
time.sleep(2)               # 暂停2秒
print(datetime.now())       # 输出: 当前日期和时间

2.8 随机数

• random.randint()：返回指定范围内的随机整数

• random.choice()：从序列中随机选择一个元素

• random.shuffle()：将序列中的元素随机排序

import random

print(random.randint(1, 10))  # 输出: 1到10之间的随机整数
print(random.choice([1, 2, 3]))  # 输出: 随机选择1, 2, 或3
my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
random.shuffle(my_list)
print(my_list)  # 输出: 随机排序后的列表

3. 高级特性

3.1 列表推导式

• 用于快速生成列表

squares = [x**2 for x in range(10)]
print(squares)  # 输出: [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

3.2 生成器

• 使用yield关键字生成迭代器

def my_generator():
    yield 1
    yield 2
    yield 3

gen = my_generator()
print(next(gen))  # 输出: 1
print(next(gen))  # 输出: 2
print(next(gen))  # 输出: 3

3.3 装饰器

• 用于修改或扩展函数的行为

def my_decorator(func):
    def wrapper():
        print("Before function call")
        func()
        print("After function call")
    return wrapper

@my_decorator
def say_hello():
    print("Hello!")

say_hello()
# 输出:
# Before function call
# Hello!
# After function call

3.4 上下文管理器

• 使用with语句管理资源

with open("example.txt", "r") as file:
    content = file.read()
    print(content)

4. 异常处理

• 使用try、except、finally处理异常

try:
    result = 10 / 0
except ZeroDivisionError:
    print("不能除以零")
finally:
    print("执行完毕")

5. 模块和包

• 使用import导入模块

• 使用from ... import ...导入特定函数或类

import math
from math import sqrt

print(math.sqrt(16))  # 输出: 4.0
print(sqrt(16))       # 输出: 4.0

6. 常用内置模块

• os：操作系统接口

• sys：系统相关的参数和函数

• json：处理JSON数据

• re：正则表达式操作

import os
import sys
import json
import re

print(os.getcwd())  # 输出: 当前工作目录
print(sys.argv)     # 输出: 命令行参数
data = '{"name": "Alice", "age": 25}'
parsed_data = json.loads(data)
print(parsed_data['name'])  # 输出: Alice
match = re.search(r'\d+', 'abc123def')
print(match.group())  # 输出: 123

总结

Python的语法简洁明了，功能强大，适合各种编程任务。通过掌握基本语法和常用函数，你可以快速上手Python编程，并利用其丰富的库和框架进行开发。