## 1. Python初识 ### 1.1 Python起源 Python（英国发音：/ˈpaɪθən/ 美国发音：/ˈpaɪθɑːn/）是一门优雅而健壮的编程语言。

* **创始人**：Guido van Rossum（吉多·范罗苏姆），人称“龟叔”。 * **背景**：1989 年圣诞节期间，为了打发无聊的假期，龟叔开始编写一种新的脚本解释器。他希望这个新语言能像 C 语言那样全面调用计算机接口，又能像 Shell 那样轻松编程。 * **命名**：源于他喜爱的英国喜剧《Monty Python’s Flying Circus》（蒙提·派森的飞行马戏团）。 * **设计哲学**：“优雅、明确、简单”。Python 提倡：**最好只有一种方法来做一件事**。 **Java vs Python 核心对比** | 特性 | Java | Python | | :----------- | :------------------------------------------------------ | :-------------------------------------------------- | | **类型系统** | **静态类型**（Static）：编译时确定类型（`int a = 10;`） | **动态类型**（Dynamic）：运行时确定类型（`a = 10`） | | **运行机制** | **编译+解释**：`.java` -> `.class` (Bytecode) -> JVM | **解释型**：`.py` -> 解释器实时翻译执行 | | **代码风格** | **严谨繁琐**：大括号 `{}`，分号 `;`，类型声明 | **简洁优雅**：缩进表示层级，无分号，无类型声明 | | **应用领域** | 企业级后端、安卓开发、大数据平台 | AI/数据科学、脚本自动化、Web后端 | ### 1.2 Python特点 #### 1.2.1 优点 1. **易于学习**：语法简洁，关键字少，结构清晰，上手极快。 2. **广泛的标准库**：“自带电池”（Batteries Included），涵盖网络、文件、数据库、正则等丰富功能。 3. **强大的第三方库**：拥有庞大的社区（PyPI），在人工智能、数据分析、Web开发等领域有海量现成工具。 4. **互动模式**：支持终端实时输入代码并获取反馈（REPL），方便测试和调试。 5. **可移植性**：Write Once, Run Anywhere。在 Windows, Linux, Mac 上均可运行。 6. **可扩展性**：关键代码可用 C/C++ 编写以提升性能（胶水语言特性）。 7. **免费开源**：自由使用、分发和修改。 #### 1.2.2 缺点 1. **运行速度慢**：作为解释型语言，代码在运行时逐行翻译，比编译型语言（如 C/C++）慢。 2. **代码无法加密**：发布程序通常意味着发布源代码（虽然可以编译成字节码，但容易反编译）。 ### 1.3 Python版本对比 * **Python 2**：2020年1月1日官方已停止维护（End of Life）。历史包袱较重。 * **Python 3**：**当前主流版本**。设计时未考虑向下兼容，修正了许多旧版本的缺陷。 * 本教程使用版本：**Python 3.12.8**（2024年12月发布）。 ### 1.4 Python解释器 Python 代码（.py 文件）需要解释器来执行。 1. **CPython**（官方标准）： * 用 C 语言开发，使用最广。 * 命令行输入 `python` 启动的就是 CPython。 2. **IPython**： * 基于 CPython 的交互式增强版（提示符为 `In [1]:`）。 * Jupyter Notebook 的核心内核。 3. **PyPy**： * 追求运行速度，采用 JIT（即时编译）技术。 4. **Jython**： * 运行在 Java 平台，可直接调用 Java 类库。 5. **IronPython**： * 运行在 .Net 平台，可调用 .Net 类库。 --- ## 2. Python环境搭建 ### 2.1 原生Python环境安装 > 适合场景：只需要一个标准的 Python 环境，不涉及复杂的版本隔离。 #### 2.1.1 下载安装包 1. 访问官网：[https://www.python.org/](https://www.python.org/) 2. 点击 **Downloads** -> 选择操作系统。

3. 下载 **Windows installer (64-bit)**。

> **安装包类型说明**： > * **installer**（推荐）：完整安装包，包含标准库、pip、文档等，自动配置环境。 > * **embeddable**：嵌入式包，极简版，用于嵌入其他应用，不含标准库和pip。 #### 2.1.2 安装步骤 1. 双击安装包。

2. **关键步骤**： * 勾选 **Add python.exe to PATH**（自动配置环境变量）。 * 选择 **Customize installation**（自定义安装）或 **Install Now**。 3. 保持默认组件（pip, tcl/tk, IDLE 等），点击 Next。

4. 修改安装路径（建议路径简单，无中文无空格），点击 Install。

5. 安装完成，点击 **Disable path length limit**（解除路径长度限制）。

#### 2.1.3 验证安装 1. Win + R，输入 `cmd`。 2. 输入 `python --version`。

* **Conda**：核心工具（包管理器 + 环境管理器）。 * **Anaconda**：旗舰版（Conda + Python + 500+预装科学包 + 图形界面），体积大。 * **Miniconda**：**精简版**（Conda + Python + pip），体积小，按需安装。 ### 2.3 Miniconda安装 1. **下载**：[Miniconda官网](https://docs.conda.io/en/latest/miniconda.html)

2. 安装过程保持默认即可。

#### 2.5.2 创建项目与解释器配置这是新手最容易晕的地方，PyCharm 提供了三种解释器配置方式：

#### 3.1.2 脚本模式 (Script Mode) * **操作**：编写 `.py` 文件，在命令行用 `python hello.py` 运行。 * **特点**：标准开发方式，代码可保存。

#### 3.1.3 IDE模式 (PyCharm) * **操作**：在 PyCharm 中右键点击代码 -> `Run`。 * **特点**：工程化开发，集成调试、高亮、补全功能。使用IDE运行Python程序，也是日后我们最常用的方式。在python项目下创建一个新的目录chapter02

在chapter02目录下创建一个Python程序文件，输入

Pycharm工作区空白处右键，单击 Run‘01_Hello_World’。

可以在下方控制台看到程序执行结果，打印出了 hello world 。

### 3.2 注释 * **单行注释**：`#` 开头。 ```python # 这是一个注释 print("Hello") # 行末注释 ``` * **多行注释**：三个引号 `"""` 或 `'''`。 ```python """ 这是一个多行注释 """ ``` ### 3.3 变量&常量 * **定义**：`变量名 = 值`（无需声明类型）。 * **原理**：变量是**标签**，指向内存中的对象。 > **Java 对比**： > * **Java**：`int a = 10;` 声明类型，分配内存空间。 > * **Python**：`a = 10`。10 是一个对象，`a` 只是贴在 10 上面的标签。Python 中**一切皆对象**（包括整数）。 * **命名规范**： * 只能包含字母、数字、下划线，**不能以数字开头**。 * **区分大小写**。 * 常见的命名方法有三种： * 大驼峰命名法（upper camel case）：每个单词首字母大写，例如UpperCamelCase。 * 小驼峰命名法（lower camel case）：第一个单词首字母小写, 之后每个单词首字母大写，例如lowerCamelCase。 * 蛇形命名法（snake case）：单词间用下划线连接，例如snake_case（**Python官方推荐**）。 * **关键字**不能作为变量名（如 `if`, `class`, `def`）。

* **变量示例**： ```PYTHON # Python 不需要类型声明 name = "张三" # String age = 18 # int weight = 70.5 # float # 动态类型特性：同一个变量可以指向不同类型的对象 var = 10 # var 是 int var = "Hello" # var 变成了 str (Java中不允许 int a=10; a="Hello";) # 多变量赋值 a = b = c = 10 x, y, z = 10, 20, 30 ``` * 在程序中定义后就不再修改的值为常量，Python中没有内置的常量类型（无 `final` 关键字）。一般约定使用全大写变量名来表示**常量**。 ```python PI = 3.1415926 MAX_CONNECTION = 100 ``` ### 3.4 基本数据类型 Python 中一切皆对象，主要包含以下几种数据类型： #### 1. 数值类型 (Numeric) * **int (整数)**：无大小限制（Python 3），自动处理大整数溢出。 > **Java 对比**：Java `int` 范围是 -2^31 ~ 2^31-1，超出需用 `BigInteger`。Python `int` 自动扩容，相当于内置了 `BigInteger`。 * **float (浮点数)**：带小数点的数（双精度，类似 Java `double`）。 * **bool (布尔)**：`True` 和 `False`（注意首字母大写）。 > **Java 对比**：Java 是 `true`/`false`。Python 本质是整数 (`True==1`, `False==0`)，可直接参与数学运算（虽然不推荐）。 * **complex (复数)**：如 `3 + 4j`（科学计算常用）。 **类型查看与判断案例**： ```python num1 = True num2 = 1 print(type(num1)) # print(type(num2)) # print(isinstance(num1, int)) # True (bool是int的子类) ``` > 书写很大的数时，可使用下划线将其中的数字分组，使其更清晰易读（Java 7+ 也支持此特性）。 ```python num1 = 1_000_000_000 print(num1) # 1000000000 ``` #### 2. 字符串类型 (String) 见后文详解。 #### 3. 容器类型 (Container) * **list (列表)**：有序、可变序列。类似 Java `ArrayList`。 * **tuple (元组)**：有序、不可变序列。类似 Java 数组或 `List.of()`。 * **set (集合)**：无序、不重复集合。类似 Java `HashSet`。 * **dict (字典)**：键值对集合。类似 Java `HashMap`。 #### 4. 特殊类型 * **None**：表示空值。 > **Java 对比**：类似 Java 的 `null`。但 `None` 是一个单例对象（`NoneType`），不能像 Java 那样把 `null` 赋值给任意引用类型（虽然 Python 变量可以指向 None）。 #### 5. 可变性分类 * **不可变**：Number, String, Tuple 创建后，其**值**不能被修改。如果尝试 “修改”，实际上是创建了一个新的对象，内存地址会发生变化。 ```python # 1. 数字（Number） a = 10 print(f"修改前a的值: {a}, 内存地址: {id(a)}") # 比如地址是 140708467523296 a = a + 1 # 看似修改，实际是创建新对象 print(f"修改后a的值: {a}, 内存地址: {id(a)}") # 地址变成 140708467523328（新地址） ``` * **可变**：List, Dict, Set 创建后，其**值**可以被修改，且修改后内存地址保持不变（容器本身没换，只是内容变了）。 ```python # 1. 列表（List） lst = [1, 2, 3] print(f"修改前lst的值: {lst}, 内存地址: {id(lst)}") # 比如地址是 2205689748288 lst[0] = 100 # 直接修改列表元素 print(f"修改后lst的值: {lst}, 内存地址: {id(lst)}") # 地址还是 2205689748288（不变） ``` ### 3.5 字符串详解 (str) #### 3.5.1 字符串定义用单引号 `'` 或双引号 `"` 括起来即可，两者可互相嵌套（避免引号冲突）： ```python str1 = 'This is a "string"' # 单引号内嵌套双引号 str2 = "This is a 'string' too" # 双引号内嵌套单引号 print(str1) # 输出：This is a "string" print(str2) # 输出：This is a 'string' too ``` #### 3.5.2 多行字符串用三引号 `"""`（或 `'''`）包裹，可直接换行书写，无需额外转义： > **Java 对比**：类似 Java 13+ 的 **Text Blocks** (`"""..."""`)。 ```python str1 = """hello world HELLO WORLD 你好世界""" # 直接换行，保留格式 print(str1) # 输出： # hello world # HELLO WORLD # 你好世界 ``` #### 3.5.3 转义字符用于表示无法直接输入的特殊字符，核心常用转义符如下： | 转义符 | 说明 | 示例 | 输出效果 | | ------ | ------ | ----------------------- | ------------ | | `\n` | 换行 | `print("hello\nworld")` | helloworld | | `\t` | 制表符 | `print("name:\tTom")` | name: Tom | | `\\` | 反斜杠 | `print("C:\\Python")` | C:\Python | | `\'` | 单引号 | `print('I\'m Tom')` | I'm Tom | #### 3.5.4 字符串常用方法字符串方法是对字符串做处理的核心操作，以下 4 个是日常最常用的，均基于基础数据类型，无需复杂语法： ##### （1）split ()：拆分字符串（转成列表） **作用**：按指定分隔符把字符串拆分成列表，默认按 “空格 / 换行 / 制表符” 拆分。 **语法**：`字符串.split(分隔符, 拆分次数)`（拆分次数可选） ```python # 示例1：按逗号拆分（处理输入/数据解析） text = "苹果,香蕉,橙子" result = text.split(",") # 按逗号拆分 print(result) # 输出：['苹果', '香蕉', '橙子'] # 示例2：默认按空格拆分 text2 = "hello world python" result2 = text2.split() # 不写分隔符，默认按空格拆 print(result2) # 输出：['hello', 'world', 'python'] # 示例3：指定拆分次数（只拆1次） text3 = "a-b-c-d" result3 = text3.split("-", 1) # 按-拆分，只拆1次 print(result3) # 输出：['a', 'b-c-d'] ``` ##### （2）join ()：拼接列表为字符串（split 的反向操作） **作用**：用指定字符串把列表中的元素拼接成一个新字符串。 **语法**：`分隔符.join(列表)` ```python # 示例：把水果列表拼成“苹果|香蕉|橙子” fruits = ['苹果', '香蕉', '橙子'] result = "|".join(fruits) # 用|拼接列表元素 print(result) # 输出：苹果|香蕉|橙子 # 示例2：拼接成无分隔符的字符串 chars = ['h', 'e', 'l', 'l', 'o'] result2 = "".join(chars) print(result2) # 输出：hello ``` ##### （3）strip ()：去除首尾空白 / 指定字符 **作用**：默认去除字符串首尾的空格、换行、制表符；也可指定去除首尾的字符。 **语法**：`字符串.strip(指定字符)`（指定字符可选） ```python # 示例1：去除首尾空格（处理用户输入超实用） text = " hello world " result = text.strip() print(result) # 输出：hello world（首尾空格没了） # 示例2：去除首尾指定字符（比如首尾的#） text2 = "##python##" result2 = text2.strip("#") print(result2) # 输出：python # 补充：lstrip()只去左边，rstrip()只去右边 print(" abc ".lstrip()) # 输出：abc （只去左边空格） print(" abc ".rstrip()) # 输出： abc（只去右边空格） ``` ##### （4）replace ()：替换字符串中的指定内容 **作用**：把字符串中的某段内容替换成新内容，可指定替换次数。 **语法**：`字符串.replace(旧内容, 新内容, 替换次数)`（次数可选） ```python # 示例1：全部替换 text = "hello world, hello python" result = text.replace("hello", "hi") # 把所有hello换成hi print(result) # 输出：hi world, hi python # 示例2：指定替换次数（只替换1次） text2 = "a-b-a-b-a" result2 = text2.replace("a", "x", 2) # 只替换前2个a print(result2) # 输出：x-b-x-b-a # 示例3：替换为空（相当于删除指定内容） text3 = "123abc456" result3 = text3.replace("abc", "") # 删除abc print(result3) # 输出：123456 ``` ### 3.6 数据类型转换 * **隐式转换**：自动提升精度，如 `int + float -> float`。 ``` num1 = 2 num2 = 3.0 print(num1 + num2) # 5.0 ``` 特别的是，两个整数除法运算也是浮点 ```python num1 = 9 num2 = 1 print(num1 / num2) # 9.0 ``` 而整型和字符串相加会报错，此时Python无法进行隐式转换完成计算： ```python num1 = 123 str1 = "456" print(num1 + str1) # 报错 ``` * **显式转换**： 1. 转整数（int ()） **规则**：只能转纯数字字符串 / 浮点数 / 布尔值，浮点数转整数会直接去掉小数（不四舍五入） ```python # 示例 print(int("123")) # 字符串转整数 → 123 print(int(3.99)) # 浮点数转整数 → 3 print(int(True)) # 布尔值True转整数 → 1 print(int(False)) # 布尔值False转整数 → 0 ``` 2. 转字符串（str ()） **规则**：所有类型都能转，直接变成对应字符串形式 ``` # 示例 print(str(123)) # 整数转字符串 → "123" print(str(3.14)) # 浮点数转字符串 → "3.14" print(str(True)) # 布尔值转字符串 → "True" print(str([1,2])) # 列表转字符串 → "[1, 2]" ``` 3. 转布尔值（bool ()） **规则**：0 / 空值 / 空容器为 False，其他都是 True ``` # 示例 print(bool(0)) # 0 → False print(bool(123)) # 非0数字 → True print(bool("")) # 空字符串 → False print(bool("abc")) # 非空字符串 → True print(bool([])) # 空列表 → False print(bool([1])) # 非空列表 → True ``` * **编码与解码**： **encode("utf-8")**：把 Python 的字符串（str）转成二进制字节（bytes）—— 接口传输、跨系统通信时，只能传输二进制数据，不能直接传字符串，这一步是为了让字符串 “能被传输”。 **decode("utf-8")**：把接口接收到的二进制字节（bytes）转回字符串（str）—— 拿到二进制数据后，只有转成字符串才能正常阅读、处理（比如解析接口返回的中文内容）。 ```python text = "你好" data = text.encode("utf-8") # 转为 bytes print(data.decode("utf-8")) # 转回 str ``` ### 3.7 输入与输出 #### 3.7.1 输入获取用户在控制台的输入，相当于 Java 的 `Scanner`。 * **重要特性**：**`input()` 函数接收到的内容永远是字符串 (str)**。 * **类型转换**：如果需要数字，必须手动转换（如 `int()`）。 ```python # 提示用户输入（阻塞式） name = input("请输入姓名：") print("你好,", name) # 接收数值（需转换） # Java写法：int age = scanner.nextInt(); age_str = input("请输入年龄：") age = int(age_str) # 转换为整数 # 简写：age = int(input("请输入年龄：")) if age >= 18: print("成年人") else: print("未成年") ``` #### 3.7.2 输出 (Print) 将内容输出到控制台（Console），相当于 Java 的 `System.out.println()`。 1. **基础用法**： ```python print("hello world") # 自动换行 # 多参数输出（自动以空格分隔） print("name:", "Tom", "age:", 18) # 输出：name: Tom age: 18 # 自定义分隔符与结尾 print("a", "b", "c", sep="-", end="!") print("next line") # 输出：a-b-c!next line ``` 2. **格式化输出**： 1. % 占位符（基础老式写法） **核心用法**：用`%`加指定字符表示占位类型，末尾用`%`拼接要填充的值（多个值需用元组）。 **常用占位符**：`%s`（字符串 / 万能）、`%d`（整数）、`%f`（浮点数） ```python # 基础示例 print("name=%s, age=%d" % ("Tom", 18)) # 输出：name=Tom, age=18 # 补充：浮点数格式化（保留2位小数） print("身高=%.2f米" % 1.785) # 输出：身高=1.79米（自动四舍五入） # 补充：多个变量占位 name = "Jerry" score = 95.5 print("姓名：%s，分数：%d" % (name, score)) # 输出：姓名：Jerry，分数：95 ``` **特点**：兼容性好（适配老版本 Python），但写法繁琐，占位符和值容易对应错。 2. format 方法（通用写法） **核心用法**：用`{}`占位，通过`format()`传值，支持按位置 / 按名称取值，更灵活。 ```python # 基础示例（按位置） print("name={}, age={}".format("Tom", 18)) # 输出：name=Tom, age=18 # 补充1：按索引指定顺序（解决值顺序错的问题） print("age={1}, name={0}".format("Tom", 18)) # 输出：age=18, name=Tom # 补充2：按名称取值（更易读） print("name={n}, age={a}".format(n="Tom", a=18)) # 输出：name=Tom, age=18 # 补充3：浮点数保留2位小数 print("体重={:.2f}kg".format(65.892)) # 输出：体重=65.89kg ``` **特点**：比 % 占位符灵活，无需记占位符类型，但写法比 f-string 稍繁琐。 3. f-string（Python3.6 + 推荐写法） **核心用法**：字符串前加`f/F`，`{}`内直接写变量 / 表达式，简洁高效。 ```python # 基础示例 name = "Tom" age = 18 print(f"name={name}, age={age}") # 输出：name=Tom, age=18 # 补充1：直接写表达式（无需额外计算） print(f"明年年龄：{age + 1}") # 输出：明年年龄：19 # 补充2：浮点数格式化（保留2位，加千分位） salary = 12345.6789 print(f"月薪：{salary:,.2f}") # 输出：月薪：12,345.68 # 补充3：{变量=} 快速打印变量名+值（调试超实用） print(f"{name=}, {age=}") # 输出：name='Tom', age=18 ``` **特点**：写法最简洁、执行效率最高，支持表达式和灵活的格式控制，是日常开发首选。 ## 4. 运算符详解 ### 4.1 算术运算符用于数值的加减乘除、取余、幂运算等，是最基础的运算符。 | 运算符 | 含义 | 示例 (a=7, b=3) | 结果 | Java 对比 | | :----: | :------------: | :-------------: | :-------: | :--- | | `+` | 加法 | `a + b` | 10 | 同 Java | | `-` | 减法 | `a - b` | 4 | 同 Java | | `*` | 乘法 | `a * b` | 21 | 同 Java | | `/` | **真除法** | `a / b` | 2.333... | Java整数相除结果是整数，Python永远是浮点 | | `//` | **整除（地板除）** | `a // b` | 2 | 等价于 Java 的 `/` (整数相除) | | `%` | 取余（模运算） | `a % b` | 1 | 同 Java | | `**` | **幂运算** | `a ** b` | 343（7³） | 等价于 Java `Math.pow(a, b)` | ```python a = 7 b = 3 print(a / b) # 2.333... (注意：无论是否整除，结果都是float) print(a // b) # 2 (保留整数部分，向下取整) print(a % b) # 1 (余数) print(a ** b) # 343 (7的3次方) ``` ### 4.2 赋值运算符用于给变量赋值，复合赋值运算符（`+=`/`-=`等）可简化 “运算 + 赋值” 操作。 | 基础运算符 | 复合运算符 | 示例 | 等价写法 | | :--------: | :--------: | :-------: | :----------: | | `=` | - | `x = 5` | - | | `=` | `+=` | `x += 3` | `x = x + 3` | | `=` | `-=` | `x -= 3` | `x = x - 3` | | `=` | `*=` | `x *= 3` | `x = x * 3` | | `=` | `/=` | `x /= 3` | `x = x / 3` | | `=` | `//=` | `x //= 3` | `x = x // 3` | > **注意**：Python 不支持 Java 的 `++` / `--` 自增自减运算符（`i++` 是非法的），请使用 `i += 1`。 **海象运算符 (`:=`)**：Python 3.8+ 新增，核心优势是 “在表达式内部赋值”，避免重复计算。 ```python # 常规写法：先计算长度，再判断 text = "hello" length = len(text) if length > 3: print(f"长度是 {length}") # 海象运算符写法：一步完成赋值+判断 if (length := len(text)) > 3: print(f"长度是 {length}") # 输出：长度是 5 # 另一个实用场景：循环中减少重复调用 nums = [1,2,3,4] while (n := len(nums)) > 0: print(f"当前列表长度：{n}") nums.pop() # 每次删除最后一个元素 ``` ### 4.3 比较运算符用于比较两个值的大小 / 是否相等，**返回结果永远是布尔值（True/False）**。 ```python print(3 > 2) # True print(3 < 2) # False print(3 == 3) # True print(3 != 3) # False # 链式比较（Python 特有，Java 不支持） age = 20 print(18 <= age < 60) # True，等价于 age>=18 and age<60 # Java 写法： if (age >= 18 && age < 60) ``` ### 4.4 逻辑运算符用于组合多个布尔条件，核心是`and`（与）、`or`（或）、`not`（非），具有**短路特性**（提升执行效率）。 | 运算符 | 规则 | Java 对比 | 短路特性 | | :----: | :----------------------------------: | :--- | :--------------------------------: | | `and` | 所有条件为 True，结果才为 True | `&&` | 第一个条件为 False，直接返回 False | | `or` | 任意一个条件为 True，结果就为 True | `\|\|` | 第一个条件为 True，直接返回 True | | `not` | 取反（True 变 False，False 变 True） | `!` | 无短路特性 | ```python age = 20 # and：两个条件都满足才为True print(age >= 18 and age < 60) # True # or：满足一个就为True print(age < 18 or age > 60) # False # not：取反 print(not (age < 18)) # True # 短路特性示例（第二个表达式不会执行） print(False and (1/0)) # 不会报错，因为False and 直接返回False print(True or (1/0)) # 不会报错，因为True or 直接返回True ``` ### 4.5 成员运算符用于判断 “元素是否在容器中”，核心是`in`（存在）、`not in`（不存在），支持字符串、列表、元组、字典等。 > **Java 对比**： > * 字符串：等价于 `str.contains("sub")` > * 列表/集合：等价于 `list.contains(obj)` > * 字典：等价于 `map.containsKey(key)` ```python # 字符串中判断子串 text = "hello world" print("hello" in text) # True print("hi" not in text) # True # 列表/元组中判断元素 lst = [1, 2, 3] print(1 in lst) # True print(4 not in lst) # True # 字典中默认判断key（不是value） dic = {"name": "Tom", "age": 18} print("name" in dic) # True print("Tom" in dic) # False（判断value需用 dic.values()） ``` ### 4.6 身份运算符用于判断 “两个变量是否指向同一个内存地址”，核心是`is`、`is not`。 > **Java 核心差异（非常重要）**： > * **Python `is`** ≈ **Java `==`**：比较内存地址（Reference Equality）。 > * **Python `==`** ≈ **Java `equals()`**：比较值（Value Equality）。 > > 绝大多数情况下（判断数值、字符串内容），请使用 `==`。只有判断 `None` 时推荐使用 `is`。 ```python # 示例1：小整数池（Python优化，-5~256的整数共用地址） x = 10 y = 10 print(x == y) # True（值相等） print(x is y) # True（地址相同，类似 Java Integer 缓存池） # 示例2：大整数（超出小整数池，地址不同） a = 257 b = 257 print(a == b) # True（值相等） print(a is b) # False（地址不同，类似 new Integer(257)） # 示例3：None的判断（推荐用is） x = None print(x is None) # True（标准写法） print(x == None) # 不推荐 print(x is not None) # False ``` ### 4.7 运算符优先级当一个表达式中有多个运算符时，Python 会按优先级依次计算（优先级高的先算），优先级从高到低核心顺序： ```python **`（幂） > `* / % //`（乘除取余整除） > `+ -`（加减） > `> < >= <= == !=`（比较） > `not` > `and` > `or ``` ```python # 示例：按优先级计算 result = 2 + 3 * 4 **2 # 先算4²=16 → 再算3×16=48 → 最后算2+48=50 print(result) # 50 # 技巧：不确定优先级时，用()括号强制改变顺序（更易读） result = (2 + 3) * (4 **2) # 先算2+3=5、4²=16 → 再算5×16=80 print(result) # 80 ``` ## 5. 编码规范 (PEP 8) PEP 8 是 Python 官方推荐的编码规范，遵循它能让代码更易读、不易出错，以下是新手最易落地的 5 条核心规则： 1. **缩进**：统一用**4 个空格**（别用 Tab 键，也别空格 / Tab 混用），仅在循环、判断等代码块中缩进； 2. **行长**：单行代码别超过 79 个字符（太长就拆成多行，避免横向滚动）； 3. **空行**：不同功能的代码块之间空 1 行（比如 “输入数据” 和 “计算逻辑” 分开）； 4. **空格**：赋值、加减乘除等操作符两边各加 1 个空格（如 `a = b + c`），逗号后也加空格； 5. **分号**：行尾千万别加分号（Python 不用分号结束语句，加了纯属多余）。这个案例是 “计算学生 3 门科目平均分”，完全基于数字、字符串、列表和运算符，对比规范 / 不规范写法，新手能直接看懂： ✅ 符合 PEP 8 的正确写法 ```python # 1. 输入学生信息（功能块1，独立空行分隔） student_name = input("请输入学生姓名：") math_score = int(input("请输入数学成绩：")) chinese_score = int(input("请输入语文成绩：")) english_score = int(input("请输入英语成绩：")) # 空行分隔不同功能块（输入→计算） # 2. 计算总分和平均分（用算术运算符） total_score = math_score + chinese_score + english_score subject_count = 3 # 3门科目 avg_score = total_score / subject_count # 除法运算符，两边加空格 # 空行分隔计算→输出 # 3. 格式化输出结果（字符串+运算符） # 行长过长时拆分，每行不超79字符 print(f"学生：{student_name}") print(f"总分：{total_score} 分，平均分：{avg_score:.2f} 分") # 额外示例：判断是否及格（比较/逻辑运算符） if avg_score >= 60 and avg_score < 90: # 循环/判断内缩进4个空格 print(f"{student_name} 成绩合格，继续加油！") elif avg_score >= 90: print(f"{student_name} 成绩优秀！") else: print(f"{student_name} 成绩不及格，需要补考！") ``` ❌ 违反 PEP 8 的错误写法（新手常犯） ```python # 错误1：操作符两边无空格、行尾加分号 student_name=input("请输入学生姓名："); math_score=int(input("请输入数学成绩："));chinese_score=int(input("请输入语文成绩：")); # 错误2：无空行分隔功能块，代码挤在一起 total_score=math_score+chinese_score+english_score;subject_count=3; avg_score=total_score/subject_count; # 错误3：行长超79字符，缩进只用2个空格 print(f"学生：{student_name}，总分：{total_score} 分，平均分：{avg_score:.2f} 分"); if avg_score>=60 and avg_score<90: # 错误4：缩进只有2个空格（不是4个） print(f"{student_name} 成绩合格，继续加油！"); ``` ### 总结 1. 新手先掌握核心 3 条：4 空格缩进、操作符加空格、行尾不加冒号； 2. 用空行分隔 “输入、计算、输出” 不同功能块，代码更清晰； 3. 单行代码别写太长，拆分后读起来更轻松，完全适配运算符 + 基本数据类型的知识范围。再举一个符合 PEP 8 规范的代码案例如何让学生更好地理解和应用 PEP 8 规范？除了 PEP 8 规范，还有哪些常用的 Python 编码规范？ --- ## 6. 流程控制 ### 6.1 分支结构 (If) 分支结构用来 “根据条件执行不同代码”，是最基础的逻辑控制方式，核心是`if/elif/else`，满足哪个条件就执行对应的代码块。 ```python # 新手友好示例：根据成绩判断等级（仅用数字、比较运算符） score = 85 # 可替换成 input("请输入成绩：") 手动输入 if score >= 90: # 缩进4个空格，满足score≥90时执行 print("优秀") elif score >= 60: # 不满足上一个条件，但满足≥60时执行 print("及格") else: # 以上条件都不满足时执行 print("不及格") ``` #### Match-Case (Python 3.10+，简化版理解) 可以理解成 “升级版多分支”，适合按固定值匹配（比如状态码、固定选项），新手先了解即可： ```python # 示例：匹配HTTP状态码（仅用数字、赋值运算符） status = 404 # 可替换成200/500等测试 match status: case 200: print("请求成功（OK）") case 404: print("页面找不到（Not Found）") case _: # _ 表示“其他所有情况” print("未知状态码") ``` ### 6.2 循环结构循环用来 “重复执行一段代码”，新手重点掌握`while`（按条件循环）和`for`（按次数 / 遍历循环）。 #### 6.2.1 While 循环只要条件为 True，就一直执行循环体，直到条件为 False 才停止（注意设置 “终止条件”，避免死循环）。 ```python # ------------输出5次 Hello Python------------------ count = 1 while count <= 5: print("Hello Python") count += 1 # 示例：打印0-4的数字（仅用数字、赋值/比较运算符） count = 0 # 初始化计数器 while count < 5: # 条件：count小于5时循环 print(count) # 打印当前数字 count += 1 # 计数器+1（关键：让条件最终会变成False） else: # 循环正常结束（没被break打断）时执行 print("循环完成，count最终值：", count) ``` #### 6.2.2 For 循环更适合 “固定次数循环” 或 “遍历列表 / 字符串”，新手常用`range()`函数控制循环次数。 ```python for 临时变量 in 可迭代对象: 语句1 else: 语句2 # 示例1：遍历列表（仅用列表、基本遍历） nums = [1, 2, 3] for i in nums: # 依次取列表中的每个元素 print("列表元素：", i) # 示例2：用range()控制循环次数（核心用法） # range(起始, 结束, 步长)，注意“结束值不包含” # range(1, 10, 2) → 1,3,5,7,9（从1开始，到10前结束，每次+2） for i in range(1, 10, 2): print("步长2的数字：", i) # 新手简化版：只写一个参数（默认从0开始，步长1） for i in range(3): # 等价于range(0,3,1) → 0,1,2 print("简化版循环：", i) # -----------------遍历字符串--------------------- for s in "hello": print(s) # -------------打印乘法表--------------- for i in range(1, 10): for j in range(1, i + 1): print(f"{i} × {j} = {i * j}", end="\t") print() ``` ### 6.3 循环控制（修改循环执行流程）用来手动干预循环的执行，新手重点掌握`break`和`continue`，`pass`仅作占位了解。 ```python # 示例1：break（立即终止整个循环） print("===== break示例 =====") count = 0 while count < 5: if count == 3: # 当count=3时 break # 直接终止循环 print(count) count += 1 # 输出：0 1 2（循环提前结束） # 示例2：continue（跳过本次循环，执行下一次） print("===== continue示例 =====") for i in range(5): if i == 2: # 当i=2时 continue # 跳过本次print，直接进入下一次循环 print(i) # 输出：0 1 3 4（少了2） # 示例3：pass（空语句，仅占位，不影响循环） print("===== pass示例 =====") for i in range(2): pass # 暂时没想好写什么，用pass占位（不会报错） print("循环执行完成（pass仅占位）") ``` 总结 1. 分支结构：`if/elif/else`按条件执行代码，`match-case`适合固定值匹配（3.10+）； 2. 循环结构：`while`按条件循环（需设终止条件），`for`+`range()`适合固定次数循环； 3. 循环控制：`break`终止整个循环，`continue`跳过本次循环，`pass`仅作代码占位。 ## 7. 综合案例：猜数字游戏本案例综合运用了**变量、数据类型转换、输入输出、循环（while）、分支（if-elif-else）、break/continue** 等核心知识点。 **游戏规则**：程序随机生成一个 1-100 的数字，玩家通过输入数字进行猜测，程序会提示“大了”或“小了”，直到猜中为止。 ```python import random # 1. 生成 1 到 100 之间的随机数 target_num = random.randint(1, 100) count = 0 # 记录猜测次数 print("=" * 30) print("欢迎来到猜数字游戏！") print("我已经想好了一个 1 到 100 之间的数字。") print("=" * 30) while True: # 2. 获取用户输入 user_input = input("请输入你猜的数字（输入 'q' 退出）：") # 3. 退出机制 if user_input == 'q': print("游戏结束，欢迎下次再来！") break # 4. 校验输入是否为数字（防止程序报错） if not user_input.isdigit(): print("输入无效，请输入一个整数！") continue # 5. 核心逻辑判断 guess_num = int(user_input) count += 1 if guess_num > target_num: print("猜大了！再小一点。") elif guess_num < target_num: print("猜小了！再大一点。") else: print(f"恭喜你！猜对了！答案就是 {target_num}。") print(f"你总共猜了 {count} 次。") break ```

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