Python 编程第一课：快速上手 Python

Python 环境搭建

为了开始 Python 编程之旅，首先需要搭建 Python 环境。以下是简洁的环境搭建步骤：

1. 安装 Python

   • 访问 Python 官方网站 下载最新版本的 Python 安装包。
   • 按照安装向导完成安装，确保勾选“Add Python to PATH”选项。

2. 安装集成开发环境 (IDE)

   • PyCharm：功能强大，适合大型项目开发，有社区版和专业版。
   • VS Code：轻量级但功能丰富，可通过插件扩展功能，适合各种规模项目。
   • Jupyter Notebook：适合数据科学和机器学习，支持交互式编程。

3. 验证安装

   • 打开命令提示符或终端，输入 python --version 检查 Python 是否安装成功。
   • 输入 pip --version 检查 pip 是否可用，pip 是 Python 的包管理工具。

4. 安装常用库

   • 使用 pip install 命令安装所需库，如 numpy、pandas 等。

推荐开发工具：

• PyCharm：适合初学者和专业开发者，提供智能代码补全、调试工具等功能。
• VS Code：轻量且灵活，支持多种编程语言，拥有丰富的插件生态系统。
• Jupyter Notebook：专为数据科学家设计，支持代码、文本、图表的混合编写。

基础语法

变量与数据类型

• 变量：无需声明类型，直接赋值。

name = "Alice"
age = 25
height = 1.68
is_student = True

• 数据类型：

整数：int（如 10）

浮点数：float（如 3.14）

字符串：str（如 "Hello"）

布尔值：bool（如 True、False）

列表：list（如 [1, 2, 3]）

元组：tuple（如 (1, 2, 3)）

字典：dict（如 {"name": "Alice", "age": 25}）

集合：set（如 {1, 2, 3}）

输入与输出

• 输出

  print("Hello, World!")

• 输入

name = input("Enter your name: ")
print(f"Hello, {name}!")

运算符

• 算术运算符：+, -, , /, //（整除）, %（取余）, *（幂）
• 比较运算符：==, !=, >, <, >=, <=
• 逻辑运算符：and, or, not
• 赋值运算符：=, +=, -=, *=, /=

控制流

• 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")

• 循环

  • for 循环：

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

  • while 循环：

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

函数

• 定义函数:

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

• 调用函数:

print(greet("Bob"))

• 默认参数:

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

• Lambda 函数:

square = lambda x: x ** 2
print(square(5))  # 输出: 25

数据结构

列表（List）

• 创建列表:

  fruits = ["apple", "banana", "cherry"]

• 常用操作:

fruits.append("orange")  # 添加元素
fruits.remove("banana")  # 删除元素
print(fruits[0])         # 访问元素

字典（Dictionary）

• 创建字典:

person = {"name": "Alice", "age": 25}

• 常用操作:

print(person["name"])  # 访问值
person["age"] = 26     # 修改值
person["city"] = "New York"  # 添加键值对

集合（Set）

• 创建集合:

numbers = {1, 2, 3}

• 常用操作:

numbers.add(4)  # 添加元素
numbers.remove(2)  # 删除元素

元组（Tuple）

• 创建元组(不可变特性):

tup1 = (1, "a", [2, 3]) 
tup3 = 10, "b", True  # 等价于 (10, "b", True)‌

• 常用操作:

print(tup1)   # 输出: 1, 索引从 0 开始访问
subtup2 = tup1[1:3]   # 切片操作 输出：("a", [2, 3])‌
length = len(tup1) # 元素总数 输出: 3
idx = tup1.index("a") # 获取元素的索引 输出: 1
cnt = tup1.count("a") # 统计元素出现的次数 输出: 1

文件操作

基础语法

• open函数

  open(file, mode='r', buffering=-1, encoding=None)

名称	用法
file	文件路径（支持绝对路径和相对路径）‌
mode	打开模式，默认 'r'（只读）
buffering	设置缓存区 ('-1': 默认系统自动分配)
encoding	指定编码（如 'utf-8'，处理中文文件必填）‌

读取文件

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

写入文件

with open("file.txt", "w") as file:
    file.write("Hello, World!")

异常处理

try-except

• 常见报错类型

名称	类型
语法与结构错误	SyntaxError
变量与类型错误	NameError/TypeError
数据容器错误	IndexError‌/KeyError
运算与输入输出错误	ZeroDivisionError‌
模块与编码错误	ImportError/ModuleNotFoundError‌

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

模块与包

导入模块

import math # 系统模块
print(math.sqrt(16))  # 输出: 4.0

安装第三方包

pip install requests

使用第三方包

import requests
response = requests.get("https://www.example.com")
print(response.status_code)

面向对象编程（OOP）

定义类

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def greet(self):
        return f"Hello, my name is {self.name}."

创建对象

person = Person("Alice", 25)
print(person.greet())

三大特性

• 封装

  将数据（属性）和操作（方法）封装在类中，通过访问控制（如私有属性 _var）隐藏实现细节‌

• 继承

class Bob(Person):
    _hobby = "music"  # 类似有属性
    def sing(self):
        print("sing.")

• 多态

  • 基于类继承的多态示例

# 基类定义  
class Animal:  
    def make_sound(self):  
        pass  

# 子类重写方法  
class Dog(Animal):  
    def make_sound(self):  
        print("汪汪！")  

class Cat(Animal):  
    def make_sound(self):  
        print("喵喵！")  

# 多态调用函数  
def animal_sound(animal_obj):  
    animal_obj.make_sound()  

# 使用示例  
dog = Dog()  
cat = Cat()  

animal_sound(dog)  # 输出：汪汪！‌ 
animal_sound(cat)  # 输出：喵喵！‌

• 函数多态示例（鸭子类型）

class Car:  
    def run(self):  
        print("汽车行驶")  

class Bicycle:  
    def run(self):  
        print("自行车骑行")  

def start(vehicle):  
    vehicle.run()  

# 调用示例  
start(Car())      # 输出：汽车行驶  
start(Bicycle())  # 输出：自行车骑行  

‌核心逻辑‌：只要对象实现了 run 方法，即可传入 start 函数，无需强制继承同一基类‌

实践练习

• 练习 1： 编写一个程序，计算列表中所有数字的平均值。
• 练习 2： 编写一个函数，判断一个字符串是否是回文。
• 练习 3： 使用面向对象编程，设计一个简单的“学生管理系统”。

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