1. Python 基础语法与概念
1.1 变量与数据类型
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变量命名规则和最佳实践
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基本数据类型：
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数值类型 (int, float, complex)
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字符串 (str)
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布尔值 (bool)
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类型转换和检查
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Python 的动态类型特性
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# 数值类型示例
age = 25 # 整数
price = 19.99 # 浮点数
complex_num = 3 + 4j # 复数
# 字符串示例
name = "Python 学习者"
message = '''这是一个
多行字符串示例'''
# 布尔值示例
is_student = True
is_working = False
# 类型检查和转换
print(type(age)) # <class 'int'>
str_num = "100"
num = int(str_num) # 字符串转整数
1.2 运算符
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算术运算符 (+, -, *, /, //, %, **)
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比较运算符 (==, !=, >, <, >=, <=)
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逻辑运算符 (and, or, not)
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赋值运算符 (=, +=, -=等)
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位运算符 (&, |，^, >>, <<)
# 算术运算符示例
a = 10
b = 3
print(a + b) # 13 (加法)
print(a - b) # 7 (减法)
print(a * b) # 30 (乘法)
print(a / b) # 3.3333... (除法)
print(a // b) # 3 (整除)
print(a % b) # 1 (取余)
print(a ** b) # 1000(幂运算)
# 比较和逻辑运算符
x = 5
y = 10
print(x < y and y < 15) # True
print(x > y or y < 15) # True
1.3 条件语句
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if 语句的基本结构
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elif 和 else 的使用
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嵌套条件语句
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三元运算符
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match-case 语句 (Python 3.10+)
# if-elif-else 示例
score = 85
if score >= 90:
print("优秀")
elif score >= 80:
print("良好")
elif score >= 60:
print("及格")
else:
print("不及格")
# 三元运算符
age = 20
status = "成年" if age >= 18 else "未成年"
# match-case 示例 (Python 3.10+)
def check_status(status_code):
match status_code:
case 200:
return "成功"
case 404:
return "未找到"
case _:
return "未知状态"
1.4 循环结构
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for 循环
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range() 函数的使用
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遍历序列和集合
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enumerate() 的应用
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while 循环
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循环条件设计
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break 和 continue
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else 子句
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循环嵌套和控制
# for 循环示例
for i in range(5):
print(i) # 打印 0 到 4
fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子"]
for fruit in fruits:
print(fruit)
# enumerate 示例
for index, fruit in enumerate(fruits):
print(f"第{index+1}个水果是：{fruit}")
# while 循环示例
count = 0
while count < 5:
print(count)
count += 1
if count == 3:
continue # 跳过本次循环
if count == 4:
break # 结束循环
2. 函数与模块
2.1 函数基础
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函数定义与调用
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参数类型：
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位置参数
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关键字参数
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默认参数
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可变参数 (*args, **kwargs)
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返回值处理
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函数文档字符串
# 基本函数定义
def greet(name, greeting="你好"):
"""
向指定的人打招呼
参数：
name (str): 人名
greeting (str): 问候语，默认为"你好"
返回：
str: 完整的问候语
"""
return f"{greeting}, {name}!"
# 函数调用
print(greet("小明")) # 你好，小明！
print(greet("小红", "早安")) # 早安，小红！
# 可变参数示例
def sum_numbers(*args):
return sum(args)
print(sum_numbers(1, 2, 3, 4)) # 10
# 关键字参数示例
def print_info(**kwargs):
for key, value in kwargs.items():
print(f"{key}: {value}")
print_info(name="张三", age=20, city="北京")
2.2 模块使用
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模块导入方式
-
包的概念和结构
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常用内置模块使用示例
# 常用模块示例
import math
import random
import datetime
import os
# math 模块
print(math.pi) # 圆周率
print(math.sqrt(16)) # 平方根
# random 模块
print(random.randint(1, 10)) # 随机整数
print(random.choice(['苹果', '香蕉', '橙子'])) # 随机选择
# datetime 模块
now = datetime.datetime.now()
print(f"当前时间：{now}")
print(f"明天：{now + datetime.timedelta(days=1)}")
# os 模块
print(os.getcwd()) # 当前工作目录
print(os.listdir()) # 目录内容列表
3. 数据处理基础
3.1 数据结构
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列表 (List)
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元组 (Tuple)
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集合 (Set)
-
字典 (Dict)
# 列表示例
fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子"]
fruits.append("葡萄") # 添加元素
fruits.insert(1, "梨") # 插入元素
fruits.remove("香蕉") # 删除元素
print(fruits[1:3]) # 切片操作
# 元组示例
point = (3, 4)
x, y = point # 元组解包
# 集合示例
numbers = {1, 2, 3, 4, 5}
more_numbers = {4, 5, 6, 7, 8}
print(numbers & more_numbers) # 交集
print(numbers | more_numbers) # 并集
# 字典示例
student = {
"name": "张三",
"age": 20,
"scores": {
"数学": 90,
"英语": 85
}
}
print(student.get("grade", "未知")) # 安全获取值
3.2 字符串操作
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字符串方法
-
格式化方式
-
正则表达式
# 字符串方法示例
text = " Python 编程 "
print(text.strip()) # 去除空白
print(text.upper()) # 转大写
print(text.lower()) # 转小写
# 字符串格式化
name = "小明"
age = 20
# f-string
print(f"{name}今年{age}岁")
# format 方法
print("{}今年{}岁".format(name, age))
# %-格式化
print("%s今年%d岁" % (name, age))
# 正则表达式
import re
text = "我的电话是 123-4567-8900"
phone = re.search(r"\d{3}-\d{4}-\d{4}", text)
if phone:
print(f"找到电话号码：{phone.group()}")
3.3 文件操作
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文件读写
-
JSON 处理
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CSV 处理
# 文件读写示例
with open("example.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
f.write("这是一个示例文件\n")
f.write("包含多行文本")
with open("example.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
content = f.read()
print(content)
# JSON 处理
import json
data = {
"name": "Python 教程",
"version": "2025",
"topics": ["基础", "进阶", "实战"]
}
# 写入 JSON
with open("data.json", "w", encoding="utf-8") as f:
json.dump(data, f, ensure_ascii=False, indent=2)
# 读取 JSON
with open("data.json", "r", encoding="utf-8") as f:
loaded_data = json.load(f)
4. 错误处理
-
异常处理机制
-
自定义异常
# 异常处理示例
def divide(a, b):
try:
result = a / b
except ZeroDivisionError:
print("错误：除数不能为 0")
return None
except TypeError:
print("错误：参数类型必须是数字")
return None
else:
return result
finally:
print("计算完成")
# 自定义异常
class ValidationError(Exception):
def __init__(self, message):
self.message = message
super().__init__(self.message)
def validate_age(age):
if not isinstance(age, int):
raise ValidationError("年龄必须是整数")
if age < 0 or age > 150:
raise ValidationError("年龄必须在 0-150 之间")
return True
# 异常处理示例
try:
validate_age("20")
except ValidationError as e:
print(f"验证失败：{e.message}")
5. 面向对象编程 (OOP)
5.1 类和对象
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类的定义和实例化
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属性和方法
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构造函数和析构函数
-
访问修饰符
-
属性装饰器 (@property)
class Student:
# 类变量
school = "Python 大学"
def __init__(self, name: str, age: int):
# 实例变量
self.name = name # 公有属性
self._age = age # 受保护属性
self.__score = 0 # 私有属性
def __del__(self):
print(f"{self.name}对象被销毁")
# 实例方法
def study(self, course: str) -> None:
print(f"{self.name}正在学习{course}")
# 属性装饰器 - getter
@property
def score(self) -> int:
return self.__score
# 属性装饰器 - setter
@score.setter
def score(self, value: int) -> None:
if not isinstance(value, int):
raise TypeError("分数必须是整数")
if 0 <= value <= 100:
self.__score = value
else:
raise ValueError("分数必须在 0-100 之间")
# 类方法
@classmethod
def get_school(cls) -> str:
return cls.school
# 静态方法
@staticmethod
def is_adult(age: int) -> bool:
return age >= 18
# 使用示例
if __name__ == "__main__":
# 创建实例
student = Student("张三", 20)
# 访问公有属性和方法
print(student.name) # 张三
student.study("Python") # 张三正在学习 Python
# 使用属性装饰器
student.score = 95 # 设置分数
print(student.score) # 95
# 使用类方法和静态方法
print(Student.get_school()) # Python 大学
print(Student.is_adult(20)) # True
5.2 继承与多态
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单继承和多继承
-
方法重写
-
super() 函数
-
抽象类和接口
-
混入类 (Mixins)
from abc import ABC, abstractmethod
from typing import List
# 抽象基类
class Animal(ABC):
def __init__(self, name: str):
self.name = name
@abstractmethod
def make_sound(self) -> str:
pass
def introduce(self) -> str:
return f"我是{self.name}, {self.make_sound()}"
# Mixin 类
class FlyableMixin:
def fly(self) -> str:
return "我可以飞行"
class SwimmableMixin:
def swim(self) -> str:
return "我可以游泳"
# 具体类 - 单继承
class Dog(Animal):
def make_sound(self) -> str:
return "汪汪汪！"
def fetch_ball(self) -> str:
return "我可以接球"
# 具体类 - 多继承
class Duck(Animal, FlyableMixin, SwimmableMixin):
def make_sound(self) -> str:
return "嘎嘎嘎！"
# 使用示例
def animal_chorus(animals: List[Animal]) -> None:
"""演示多态性"""
for animal in animals:
print(animal.introduce())
if __name__ == "__main__":
dog = Dog("旺财")
duck = Duck("唐老鸭")
# 测试继承和多态
animal_chorus([dog, duck])
# 测试多继承
print(duck.fly()) # 我可以飞行
print(duck.swim()) # 我可以游泳
# 测试方法重写
print(dog.make_sound()) # 汪汪汪！
print(duck.make_sound()) # 嘎嘎嘎！
5.3 特殊方法
-
str__和__repr
-
len__和__getitem
-
call
-
运算符重载
-
上下文管理器协议
class Vector:
def __init__(self, x: float, y: float):
self.x = x
self.y = y
# 字符串表示
def __str__(self) -> str:
return f"Vector({self.x}, {self.y})"
def __repr__(self) -> str:
return f"Vector(x={self.x}, y={self.y})"
# 运算符重载
def __add__(self, other: 'Vector') -> 'Vector':
return Vector(self.x + other.x, self.y + other.y)
def __sub__(self, other: 'Vector') -> 'Vector':
return Vector(self.x - other.x, self.y - other.y)
def __mul__(self, scalar: float) -> 'Vector':
return Vector(self.x * scalar, self.y * scalar)
# 可调用对象
def __call__(self) -> float:
return (self.x ** 2 + self.y ** 2) ** 0.5 # 返回向量长度
class MathList:
def __init__(self, data: List[int]):
self.data = data
# 长度
def __len__(self) -> int:
return len(self.data)
# 索引访问
def __getitem__(self, index: int) -> int:
return self.data[index]
# 切片支持
def __setitem__(self, index: int, value: int) -> None:
self.data[index] = value
class FileManager:
def __init__(self, filename: str):
self.filename = filename
# 上下文管理器协议
def __enter__(self):
print(f"打开文件：{self.filename}")
self.file = open(self.filename, 'w', encoding='utf-8')
return self.file
def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
print(f"关闭文件：{self.filename}")
if self.file:
self.file.close()
return False # 返回 False 则异常会继续传播
# 使用示例
if __name__ == "__main__":
# 测试 Vector 类
v1 = Vector(1, 2)
v2 = Vector(3, 4)
print(str(v1)) # Vector(1, 2)
print(repr(v2)) # Vector(x=3, y=4)
v3 = v1 + v2 # 运算符重载
print(v3) # Vector(4, 6)
length = v1() # 调用对象
print(f"向量长度：{length}") # 向量长度：2.236...
# 测试 MathList 类
numbers = MathList([1, 2, 3, 4, 5])
print(len(numbers)) # 5
print(numbers[2]) # 3
numbers[2] = 10
print(numbers[2]) # 10
# 测试文件管理器
try:
with FileManager('test.txt') as f:
f.write('测试上下文管理器')
raise Exception("测试异常")
except Exception as e:
print(f"捕获到异常：{e}")最后，我精心筹备了一份全面的Python学习大礼包，完全免费分享给每一位渴望成长、希望突破自我现状却略感迷茫的朋友。无论您是编程新手还是希望深化技能的开发者，都欢迎加入我们的学习之旅，共同交流进步！
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