Python基础入门

一、Python 3 简介

Python 的 3.0 版本，常被称为 Python 3000，或简称 Py3k。相对于 Python 的早期版本，这是一个较大的升级。为了不带入过多的累赘，Python 3.0 在设计的时候没有考虑向下兼容。
Python 3 是一种高级编程语言，可以运行在各种操作系统中。它是Guido van Rossum 在1989年底发布的，现在由 Python 软件基金会维护。与其前身 Python 2 相比，有很多重要的改进和新特性。最明显的是 Python 3 在语法和标准库上有很多变化，这些变化使得 Python 3 更加现代化、易于学习和使用。

为什么选择 Python 3？

Python 3 的一个重要特征是它的代码易于阅读和维护。Python 3 的语法设计清晰简洁，代码可读性强，这使得 Python 3 成为了教学和实践的理想语言。

Python 3 拥有丰富的标准库和第三方库，涵盖了几乎所有应用领域。这使得 Python 3 成为了数据科学、Web开发、自动化测试、机器学习等领域的首选语言之一

Python 3 的特点

Python 3 具有许多独特的特性，使得它成为最受欢迎的编程语言之一。以下是 Python 3 最重要的特点之一：

面向对象编程： Python 3 是一种面向对象的语言，它支持面向对象编程的所有特性，如封装、继承、多态等。
动态类型：在 Python 3 中，变量的类型不需要事先声明，Python 3 解释器会自动确定它们的类型。
解释型语言： Python 3 是一种解释型语言，它不需要编译器将代码转换成机器码。这使得 Python 3 更加灵活和易于开发和调试。
易于学习： Python 3 的语法简单明了，易于学习和理解。即使是没有编程经验的人，也可以很快上手。

总之，Python 3 是一种功能强大、易于学习和使用的编程语言，它有着广泛的应用场景和强大的生态系统。如果你想学习一门新的编程语言，Python 3 绝对值得一试！

二、环境搭建

2.1、下载 Python 3

首先，需要从官方网站下载 Python 3 的安装程序。打开 Python 官方网站，选择适合你的操作系统版本下载安装程序。

2.2、安装 Python 3

下载完成后，双击安装程序并按照提示进行安装。在安装过程中，需要注意以下几点：

安装路径：建议选择默认安装路径，即 C:\Python3x，这样可以避免一些问题。
添加到 PATH：勾选 "Add Python 3.x to PATH" 选项，这样可以让 Python 3 在命令行中直接可用。
安装选项：默认安装即可。

安装完成后，可以在命令行中输入以下命令来检查 Python 3 是否正确安装：

python --version

如果显示 Python 的版本号，说明 Python 3 已经成功安装。

2.3、配置开发环境

安装好 Python 3 后，还需要配置开发环境。以下是一些常用的开发环境：

Visual Studio Code：是一款免费的开源代码编辑器，支持多种编程语言，包括 Python 3。
PyCharm：是一款流行的 Python IDE，提供了丰富的功能和插件，适合专业开发者。
Sublime Text：是一款轻量级的代码编辑器，可以通过插件来支持 Python 3。

在本文中，以 Visual Studio Code 为例介绍如何配置开发环境。安装 Visual Studio Code

首先需要从官方网站下载 Visual Studio Code 的安装程序。打开 Visual Studio Code 官方网站，选择适合你的操作系统版本下载安装程序。这里就不做介绍了

安装好 Visual Studio Code 后，需要安装 Python 扩展。打开 Visual Studio Code，点击左侧的扩展图标，搜索 "Python" 并点击安装按钮。安装完成后，需要重启 Visual Studio Code。

创建一个 Python 代码文件

输入代码

print ("hello,world")

点击保存运行

三、基础语法

Python 3 是一种高级编程语言，它的语法简单明了、易于学习和理解。Python 3 具有很多重要的基础语法，包括变量、运算符、条件语句、循环语句等。在本文中，将介绍 Python 3 的基础语法，以帮助初学者快速入门。

3.1、标识符

第一个字符必须是字母表中字母或下划线 _ 。
标识符的其他的部分由字母、数字和下划线组成。
标识符对大小写敏感。

在 Python 3 中，可以用中文作为变量名，非 ASCII 标识符也是允许的了。

3.2、python保留字

保留字即关键字，我们不能把它们用作任何标识符名称。Python 的标准库提供了一个 keyword 模块，可以输出当前版本的所有关键字：

>>> import keyword
>>> keyword.kwlist
['False', 'None', 'True', 'and', 'as', 'assert', 'break', 'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except', 'finally', 'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda', 'nonlocal', 'not', 'or', 'pass', 'raise', 'return', 'try', 'while', 'with', 'yield']

3.3、注释

Python中单行注释以 # 开头，实例如下：

#!/usr/bin/python3

# 第一个注释
print ("Hello, Python!") # 第二个注释

执行以上代码，输出结果为：

Hello, Python!

多行注释可以用多个 # 号，还有 ''' 和 """：

#!/usr/bin/python3

# 第一个注释
# 第二个注释

'''
第三注释
第四注释
'''

"""
第五注释
第六注释
"""
print ("Hello, Python!")

3.4、行与缩进

python最具特色的就是使用缩进来表示代码块，不需要使用大括号 {} 。

缩进的空格数是可变的，但是同一个代码块的语句必须包含相同的缩进空格数。实例如下：

if True:
    print ("True")
else:
    print ("False")

以下代码最后一行语句缩进数的空格数不一致，会导致运行错误：

if True:
    print ("Answer")
    print ("True")
else:
    print ("Answer")
  print ("False")    # 缩进不一致，会导致运行错误

以上程序由于缩进不一致，执行后会出现类似以下错误：

 File "test.py", line 6
    print ("False")    # 缩进不一致，会导致运行错误
                                      ^
IndentationError: unindent does not match any outer indentation level

3.5、多行语句

Python 通常是一行写完一条语句，但如果语句很长，我们可以使用反斜杠 \ 来实现多行语句，例如：

total = item_one + \
        item_two + \
        item_three

在 [], {}, 或 () 中的多行语句，不需要使用反斜杠 \，例如：

total = ['item_one', 'item_two', 'item_three',
        'item_four', 'item_five']

3.6、空行

函数之间或类的方法之间用空行分隔，表示一段新的代码的开始。类和函数入口之间也用一行空行分隔，以突出函数入口的开始。

空行与代码缩进不同，空行并不是 Python 语法的一部分。书写时不插入空行，Python 解释器运行也不会出错。但是空行的作用在于分隔两段不同功能或含义的代码，便于日后代码的维护或重构。

记住：空行也是程序代码的一部分。

3.7、等待用户输入

执行下面的程序在按回车键后就会等待用户输入：

#!/usr/bin/python3

input("\n\n按下 enter 键后退出。")

以上代码中，\n\n 在结果输出前会输出两个新的空行。一旦用户按下 enter 键时，程序将退出。

3.8、同一行显示多条语句

Python 可以在同一行中使用多条语句，语句之间使用分号 ; 分割，以下是一个简单的实例：

#!/usr/bin/python3

import sys; x = 'runoob'; sys.stdout.write(x + '\n')

使用脚本执行以上代码，输出结果为：

runoob

使用交互式命令行执行，输出结果为：

>>> import sys
>>> x = 'runoob'
>>> sys.stdout.write(x + '\n')
runoob
7

此处的 7 表示字符数，runoob 有 6 个字符，\n 表示一个字符，加起来 7 个字符。

>>> import sys
>>> sys.stdout.write(" hi ")    # hi 前后各有 1 个空格
 hi 4

3.9、多个语句构成代码组

缩进相同的一组语句构成一个代码块，我们称之代码组。
像if、while、def和class这样的复合语句，首行以关键字开始，以冒号( : )结束，该行之后的一行或多行代码构成代码组。
我们将首行及后面的代码组称为一个子句(clause)。
如下实例：

if expression : 
   suite
elif expression : 
   suite 
else : 
   suite

3.10、print 输出

print 默认输出是换行的，如果要实现不换行需要在变量末尾加上 end=""：

#!/usr/bin/python3

x="a"
y="b"
# 换行输出
print( x )
print( y )

print('---------')
# 不换行输出
print( x, end=" " )
print( y, end=" " )
print()

3.11、import 与 from...import

在 python 用 import 或者 from...import 来导入相应的模块。
将整个模块(somemodule)导入，格式为： import somemodule
从某个模块中导入某个函数,格式为： from somemodule import somefunction
从某个模块中导入多个函数,格式为： from somemodule import firstfunc, secondfunc, thirdfunc
将某个模块中的全部函数导入，格式为： from somemodule import *

导入 sys 模块

import sys
print('================Python import mode==========================')
print ('命令行参数为:')
for i in sys.argv:
    print (i)
print ('\n python 路径为',sys.path)

导入 sys 模块的 argv,path 成员

from sys import argv,path  #  导入特定的成员

print('================python from import===================================')
print('path:',path) # 因为已经导入path成员，所以此处引用时不需要加sys.path

3.12、命令行参数

很多程序可以执行一些操作来查看一些基本信息，Python可以使用-h参数查看各参数帮助信息：

$ python -h
usage: python [option] ... [-c cmd | -m mod | file | -] [arg] ...
Options and arguments (and corresponding environment variables):
-c cmd : program passed in as string (terminates option list)
-d     : debug output from parser (also PYTHONDEBUG=x)
-E     : ignore environment variables (such as PYTHONPATH)
-h     : print this help message and exit

[ etc. ]

3.13、变量

在 Python 3 中，可以使用变量来存储数据。变量是一个占位符，它的值可以随时改变。在 Python 3 中，变量名必须以字母或下划线开头，可以包含字母、数字和下划线。以下是一个简单的示例：

x = 10
y = "Hello, world!"
print(x)
print(y)

在上面的示例中，定义了两个变量 x 和 y，分别赋值为 10 和 "Hello, world!"。然后使用 print() 函数输出变量的值。

3.14、运算符

Python 3 支持多种运算符，包括算术运算符、比较运算符、逻辑运算符等。以下是一些常用的运算符：

算术运算符： +（加）、-（减）、*（乘）、/（除）、%（取模）、**（幂次方）、//（整除）。
比较运算符： ==（等于）、!=（不等于）、>（大于）、<（小于）、>=（大于等于）、<=（小于等于）。
逻辑运算符： and（逻辑与）、or（逻辑或）、not（逻辑非）。

以下是一个简单的示例：

a = 10
b = 20
print(a + b)    # 输出 30
print(a == b)   # 输出 False
print(a > b or b < 100) # 输出 True

在上面的示例中，定义了两个变量 a 和 b，分别赋值为 10 和 20。然后使用算术运算符和比较运算符对它们进行操作，并使用逻辑运算符将结果组合起来。

3.15、if条件语句

条件语句用于根据不同的条件执行不同的操作。在 Python 3 中，if语句是最常用的条件语句，它的语法如下：

if condition:
    statement1
else:
    statement2

其中，condition 是一个表达式，如果它的值为 True，则执行 statement1，否则执行 statement2。以下是一个简单的示例：

a = 10
b = 20
if a > b:
    print("a > b")
else:
    print("a <= b")

在上面的示例中，我们定义了两个变量 a 和 b，分别赋值为 10 和 20。然后使用 if 语句判断 a 是否大于 b，并输出相应的信息。

3.16、循环语句

循环语句用于重复执行一段代码，直到满足某个条件为止。在 Python 3 中，for 和 while 是最常用的循环语句。

3.16.1、for 循环

for 循环用于遍历一个序列（如列表、元组等）中的每个元素，然后执行相应的操作。for 循环的语法如下：

for variable in sequence:
    statement

其中，variable 是一个变量名，用于存储 sequence 中的每个元素。以下是一个简单的示例：

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)

在上面的示例中，我们定义了一个列表 fruits，其中包含三个元素。然后使用 for 循环遍历列表中的每个元素，并使用 print() 函数输出它们的值。

3.16.2、while 循环

while 循环用于重复执行一段代码，直到满足某个条件为止。while 循环的语法如下：

while condition:
    statement

其中，condition 是一个表达式，如果它的值为 True，则执行 statement，然后重复执行直到 condition 的值为 False。以下是一个简单的示例：

i = 1
while i < 5:
    print(i)
    i += 1

在上面的示例中，我们使用 while 循环输出从 1 到 4 的整数。

四、基本数据类型

在 Python 3 中，有几种基本的数据类型，包括数字、字符串、布尔值、列表、元组和字典。本文将介绍这些数据类型及其用法。

4.1、数字

Python 3 支持整数、浮点数和复数三种数字类型。其中，整数包括正整数、负整数和零，浮点数是带有小数点的数字，而复数则是由实数和虚数组成的数字。以下是一些数字类型的示例：

x = 5  # 整数
y = 3.14  # 浮点数
z = 2 + 3j  # 复数

Python 3 支持多种数学运算符，可以对数字进行加、减、乘、除、取模、幂等操作。以下是一些数字运算符的示例：

a = 10
b = 3
print(a + b)  # 加法，输出 13
print(a - b)  # 减法，输出 7
print(a * b)  # 乘法，输出 30
print(a / b)  # 除法，输出 3.3333333333333335
print(a % b)  # 取模，输出 1
print(a ** b)  # 幂，输出 1000

4.2.、字符串

Python 中单引号 ' 和双引号 " 使用完全相同。
使用三引号(''' 或 """)可以指定一个多行字符串。
转义符 \。
反斜杠可以用来转义，使用 r 可以让反斜杠不发生转义。如 r"this is a line with \n" 则 \n 会显示，并不是换行。
按字面意义级联字符串，如 "this " "is " "string" 会被自动转换为 this is string。
字符串可以用 + 运算符连接在一起，用 ***** 运算符重复。
Python 中的字符串有两种索引方式，从左往右以 0 开始，从右往左以 -1 开始。
Python 中的字符串不能改变。
Python 没有单独的字符类型，一个字符就是长度为 1 的字符串。
字符串的截取的语法格式如下：变量[头下标:尾下标:步长]

字符串是一种由字符组成的序列，可以用单引号、双引号或三重引号来表示。以下是一些字符串类型的示例：

s1 = 'Hello, world!'
s2 = "Python is awesome!"
s3 = """This is a multiline string.
It can contain multiple lines of text."""

Python 3 支持多种字符串操作符，如 + 可以用于连接字符串，* 可以用于重复字符串。字符串还支持多种方法，如 len() 可以用于获取字符串长度，upper() 可以用于将字符串转换为大写字母。以下是一些字符串操作符和方法的示例：

s1 = "Hello"
s2 = "World"
print(s1 + s2)  # 连接两个字符串，输出 "HelloWorld"
print(s1 * 3)  # 重复字符串三次，输出 "HelloHelloHello"
print(len(s1))  # 获取字符串长度，输出 5
print(s2.upper())  # 将字符串转换成大写字母，输出 "WORLD"

4.3、布尔值

布尔值是表示真和假的值，通常用于条件语句和循环语句中。Python 3 中有两个布尔值：True 和 False。以下是一些布尔值类型的示例：

a=True
b=False

Python 3 支持多种逻辑运算符，如 and、or 和 not。以下是一些逻辑运算符的示例：

a = True
b = False
print(a and b)  # and 运算，输出 False
print(a or b)  # or 运算，输出 True
print(not a)  # not 运算，输出 False

4.4、列表

列表是一种有序、可变的集合，可以包含任意数量的元素。列表使用方括号 [] 表示，元素之间使用逗号分隔。以下是一些列表类型的示例：

a = [1, 2, 3, 4, 5]  # 包含五个整数的列表
b = ["apple", "banana", "cherry"]  # 包含三个字符串的列表
c = [1, "apple", True]  # 包含三种不同类型的元素的列表

Python 3 支持多种列表操作符和方法，如 + 可以用于连接列表，* 可以用于重复列表。列表还支持多种方法，如 append() 可以用于在列表末尾添加元素，remove() 可以用于删除指定元素。以下是一些列表操作符和方法的示例：

a = [1, 2, 3]
b = [4, 5, 6]
print(a + b)  # 连接两个列表，输出 [1, 2, 3, 4, 5, 6]
print(a * 3)  # 重复列表三次，输出 [1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3]
a.append(4)  # 在列表末尾添加一个元素
print(a)  # 输出 [1, 2, 3, 4]
a.remove(2)  # 删除列表中的一个元素
print(a)  # 输出 [1, 3, 4]

4.5、元组

元组是一种有序、不可变的集合，可以包含任意数量的元素。元组使用圆括号 () 表示，元素之间使用逗号分隔。以下是一些元组类型的示例：

a = (1, 2, 3)  # 包含三个整数的元组
b = ("apple", "banana", "cherry")  # 包含三个字符串的元组
c = (1, "apple", True)  # 包含三种不同类型的元素的元组

虽然元组是不可变的，但是可以通过连接两个元组来创建一个新的元组。元组还支持多种方法，如 index() 可以用于查找元素的位置，count() 可以用于统计元素出现的次数。以下是一些元组方法的示例：

a = (1, 2, 3)
b = (4, 5, 6)
c = a + b  # 连接两个元组，创建一个新元组
print(c)  # 输出 (1, 2, 3, 4, 5, 6)
print(a.index(2))  # 查找元素 2 的位置，输出 1
print(a.count(3))  # 统计元素 3 出现的次数，输出 1

4.6、字典

字典是一种无序、可变的键值对集合，可以包含任意数量的键值对。字典使用大括号 {} 表示，键和值之间使用冒号 : 分隔，键值对之间使用逗号分隔。以下是一些字典类型的示例：

a = {"name": "Alice", "age": 25, "city": "New York"}  # 包含三个键值对的字典
b = {1: "apple", 2: "banana", 3: "cherry"}  # 包含三个键值对的字典
c = {"name": "Bob", "age": 30, "city": "San Francisco"}  # 包含三个键值对的字典

Python 3 支持多种字典操作符和方法，如 [] 可以用于访问字典中的元素，in 可以用于检查字典中是否包含指定键。字典还支持多种方法，如 keys() 可以用于获取所有键，values() 可以用于获取所有值。以下是一些字典操作符和方法的示例：

a = {"name": "Alice", "age": 25, "city": "New York"}
print(a["name"])  # 访问字典中的元素，输出 "Alice"
print("age" in a)  # 检查字典中是否包含指定键，输出 True
print(a.keys())  # 获取所有键，输出 ["name", "age", "city"]
print(a.values())  # 获取所有值，输出 ["Alice", 25, "New York"]

五、数据类型转换函数

Python 3 提供了几个内置函数，用于将一个数据类型转换为另一个数据类型。以下是一些常用的数据类型转换函数：

int()：将一个数值或字符串转换为整数。
float()：将一个数值或字符串转换为浮点数。
str()：将指定的对象转换为字符串。
bool()：将指定的对象转换为布尔值。
list()：将一个可迭代对象转换为列表。
tuple()：将一个可迭代对象转换为元组。
dict()：创建一个字典。

以下是一些数据类型转换示例：

x = 5          # 整数
y = 3.14       # 浮点数
z = "10"       # 字符串

# 将整数转换为浮点数
a = float(x)
print(a)    #输出为5.0

# 将浮点数转换为整数
b = int(y)
print(b)    #输出为3

# 将字符串转换为整数
c = int(z)
print(c)    #输出为10

# 将整数转换为字符串
d = str(x)
print(d)    #输出为5

# 将列表转换为元组
e = [1, 2, 3]
f = tuple(e)
print(f)    #输出为(1, 2, 3)

# 将元组转换为列表
g = (4, 5, 6)
h = list(g)
print(h)   #输出为[4, 5, 6]

# 创建一个字典
i = dict(name="John", age=30)
print(i)  #输出为{'name': 'John', 'age': 30}

在上面的示例中，使用了 int()、float()、str()、tuple()、list() 和 dict() 函数，将一个数据类型转换为另一个数据类型。

注意事项

在进行数据类型转换时，需要注意一些细节问题。以下是一些常见的注意事项：

浮点数转整数：浮点数转换为整数时，会将小数部分截断，只保留整数部分。
字符串转数值：将字符串转换为数值时，需要确保字符串中只包含数字字符，否则会出现 ValueError 异常。
布尔值转换：转换为布尔值时，除了 False 和空值（如空字符串、空列表等）外，其他值均为 True。
列表和元组转换：列表和元组之间可以相互转换，但字典和集合不能转换为列表或元组。