Python基础语法

第一章 Python介绍

Python是一种解释型（区分于编译型）、强类型（区分于弱类型）、动态类型（区分于静态类型）的语言。

解释型语言：指其代码在运行时由解释器逐行翻译并执行，无需预先编译为机器码。

强类型语言：变量使用严格符合定义的程序设计语言，要求所有变量必须先定义后使用，且一旦指定数据类型，未经强制转换则始终保持该类型。

动态类型语言：指变量在使用之前不需要显式类型声明，其数据类型可在运行期间转换。

Python的下载可以到Python 3.14.0 for Windows直接下载（点击即可下载）

Python编辑器个人建议使用Visual Studio Code for Windows进行下载和安装

Mac用户请使用以下两个链接
Python 3.14.0 for macOS
Visual Studio Code for macOS

第二章 Hello, World in Python

Python里的Hello, World只需要一句话

print("Hello, World")

相比于C语言和Java语言中的输出，Python的输出要简单的多，这也和Python是解释型语言的特性有关。

第三章 Python的输入输出

Python的输入是由input()函数进行输入的，例如想输入一个整数

a = int(input())

另外，input()函数的括号里面是可以写东西的，写的东西直接输出到控制台用来提示输入内容，例如

a = int(input("请输入一个整数："))

控制台会输出

请输入一个整数：

然后结合输出语句

a = int(input("请输入一个整数："))
print(a)

运行代码，当你输入10后，你会得到：

请输入一个整数：10
10

第四章 Python其他前置知识

4.1 Python格式

Python是一个缩进严格的语言，其运行逻辑依赖缩进（即Tab键或空格键），例如：

i = 1
while i< 100:
	i += 1
print(i)

和

i = 1
while i < 100:
	i += 1
	print(i)

是不一样的（前者是在循环结束后打印i的值，后者是在每一次循环的过程中打印i的值）

4.2 Python数据类型

Python中的数据类型可以分为整型(int)、浮点型(float)和字符串类型(string)

Python数据类型用type()进行读取

注意：Python中变量本身是没有数据类型的，变量所引用的对象是有数据类型的

例如：

x = 42
print(type(x))  # <class 'int'>
x = 114.514
print(type(x))  # <class 'float'>
x = "Tianshang"
print(type(x))  # <class 'str'>

第五章 Python运算符

Python支持算术运算符和逻辑运算符，下面给出Python的各种运算符的作用及优先级。

5.1 算数运算符

+、-、*、/（加减乘除）
//（整除）
**（乘方）

当两个操作数都是整数时，加法运算返回整数；至少一个操作数为浮点数时，返回浮点数。例如：

3 + 5      # 返回整数 8
3 + 5.0    # 返回浮点数 8.0

减法运算的行为与加法一致：整数相减返回整数，涉及浮点数则返回浮点数。例如：

7 - 2      # 返回整数 5
7 - 2.0    # 返回浮点数 5.0

乘法运算遵循相同规则。纯整数乘法结果为整数，任何浮点数参与则结果为浮点数。例如：

2 * 4      # 返回整数 8
2 * 4.0    # 返回浮点数 8.0

除法运算（/）始终返回浮点数，即使操作数为整数。例如：

6 / 3      # 返回浮点数 2.0
6.0 / 3    # 返回浮点数 2.0

第六章 选择控制结构

6.1 if

if A:
	B

如果条件A为true，则执行语句B。

6.2 if-else

if A:
	B
else:
	C

如果条件A为true，则执行语句B，否则执行语句C。

6.3 if-elif-else

if A:
	B
elif C:
	D
elif ...
	...
else:
	E

如果条件A为true，则执行且仅执行语句B（跳过其它语句）；如果条件A为false ，则判断条件C……以此类推，直到所有条件都不满足，执行语句E。

第七章 循环语句

7.1 while

while循环语句格式如下：

while A:
	B

当A为true时，重复执行B，直到A的值为false。

例如：

x = 1
while x < 100:
	x += 1

7.2 for

for i in range(100):
	print(i)

其中，range()函数建立了一个0到99的自然数列表，然后通过for循环遍历列表中的每个元素

以下是range()函数的使用说明：

1. range(stop)：生成从0开始，到stop-1结束的整数序列，步长为1；
2. range(start, stop)：生成从start开始，到stop-1结束的整数序列，步长为1；
3. range(start, stop, step)：生成从start开始，到stop-1结束的整数序列，步长为step。

第八章 Python列表

列表是由一对中括号[]括起来的有序对象组，其中对象的数据类型可以不同

8.1 创建列表

test_int_list = [1, 2, 3]
test_float_list = [1.2, 3.4, 5.6]
test_string_list = ["Tian", "shang"]

不难看出，列表的赋值只需要把列表和变量名用赋值号=连接起来。

8.2 打印列表

列表的打印语句依旧是print()，例如，打印8.1所述的test_string_list只需要print(test_string_list)就行了。不过，打印出来的效果可能并不会如你所意：

['Tian', 'shang']

如果想逐行打印，那么可以这样

for i in range(len(test_string_list)):
	print(test_string_list[i])

或者直接

for i in test_string_list:
	print(i)

其中，test_string_list[i]是Python列表索引的格式。

8.3 列表索引

要想查找列表元素，可以通过索引进行查找，索引的返回值是列表中的第i个元素（从0起），例如：

test_list = [1, 2, 3, 4, 5]
print(test_list[1])

这里的test_list[1]指的是列表里的第1个元素（从0起），也就是2

另外，Python还支持负数索引，指的是从后往前数的第i个元素，例如这里的test_list[-1]就是倒数第1个元素，也就是5。（相当于test_list[len(test_list)-1]）

此外，和列表类似，Python的字符串也可以进行索引查找，Python字符串索引返回的是单个字符，例如：

str = "Hello"
print(str[1])

输出e

还有一个比较骚的操作，就是直接在字符串的后面加索引（顺带一提，Python单个字符也是字符串）

例如：

print("Hello"[1])

输出e

第九章 Python拓展库

Python的免费开源特性降低了生态参与门槛，促进了全球开发者协作，进而形成了丰富的拓展资源库。

以下简要介绍Python的一些库。

9.1 Python标准库

Python标准库是随Python解释器一起安装的，无需额外安装

9.1.1 内置库函数

内置库函数是指不需要导入，直接使用的函数
常见的函数有len()、max()、min()、abs()、sum()、round()

• len()：返回列表或字符串长度

例如：

test_list = [1, 3, 5]
print(len(test_list))

输出结果为3

• max()/min()：返回列表中元素的最大值/最小值

例如：

test_list = [1, 3, 5]
print(max(test_list))
print(min(test_list))

输出结果为

5
1

• abs()输出绝对值

例如：

print(abs(114))
print(abs(-514))

输出结果为

114
514

• round()：四舍五入至某小数位

例如：

print(round(3.14)) # 3（默认四舍五入到整数）
print(round(3.14159,2)) # 3.14（四舍五入到2位小数）

9.1.2 os

os是Python内置的标准库，在使用os之前必须导入，导入操作如下：

import os

os库常用函数如下：

import os

# 重命名文件/目录
os.rename('old.txt', 'new.txt')

# 删除文件
os.remove('file.txt')

# 创建目录
os.mkdir('new_dir')

# 递归创建目录
os.makedirs('path/to/dir', exist_ok=True)

# 删除目录
os.rmdir('empty_dir')

# 递归删除目录
os.removedirs('path/to/dir')

# 列出目录内容
files = os.listdir('.')
import os

# 重命名文件/目录
os.rename('old.txt', 'new.txt')

# 删除文件
os.remove('file.txt')

# 创建目录
os.mkdir('new_dir')

# 递归创建目录
os.makedirs('path/to/dir', exist_ok=True)

# 删除目录
os.rmdir('empty_dir')

# 递归删除目录
os.removedirs('path/to/dir')

# 列出目录内容
files = os.listdir('.')

# 获取当前工作目录
current_dir = os.getcwd()

# 改变当前目录
os.chdir('/path/to/dir')

# 获取绝对路径
abs_path = os.path.abspath('file.txt')

# 路径拼接
full_path = os.path.join('dir', 'subdir', 'file.txt')

# 检查路径是否存在
os.path.exists('/path/to/file')

# 检查是否为文件
os.path.isfile('/path/to/file')

# 检查是否为目录
os.path.isdir('/path/to/dir')

# 检查是否为链接
os.path.islink('/path/to/link')

# 获取文件大小
size = os.path.getsize('file.txt')

# 获取修改时间
mtime = os.path.getmtime('file.txt')

# 执行系统命令
os.system('ls -l')

# 获取环境变量
home_dir = os.environ.get('HOME')

# 设置环境变量
os.environ['MY_VAR'] = 'value'

# 退出Python程序
os._exit(0)

9.2 pip install

pip install命令是安装Python第三方库所需要的命令，几乎可以用于所有的第三方库。当出现ModuleNotFoundError: No module named 'xxx'错误时，就可以考虑采用pip install命令了。

Windows用户可以按Win+R键打开运行框并输入cmd，再输入pip install numpy命令安装numpy库。

Linux用户直接输入pip install numpy就行了。

9.3 第三方库简介

9.3.1 manim

manim库是由GitHub里的一位著名的开发者3Blue1Brown开发的，是一个十分方便的视频生成教学库。

9.3.2 numpy scipy

用于科学计算方面较多。

9.3.3 jieba

一个十分好用的中文分词库。