Python 学习笔记
一、Python 简介
Python 是一种高级、解释型、动态类型的编程语言，由荷兰程序员吉多・范罗苏姆（Guido van Rossum）在 20 世纪 80 年代末开发，并于 1991 年首次发布。Python 以其简洁、易读、可维护的代码风格而闻名，遵循 “优雅胜于丑陋”“明了胜于晦涩” 等设计哲学，这使得它成为初学者入门编程的首选语言之一，同时也受到专业开发者的广泛青睐。
Python 具有跨平台特性，可以在 Windows、Linux、macOS 等主流操作系统上运行，并且拥有庞大的标准库和第三方库，涵盖了从网络编程、数据处理、机器学习到图形界面开发等几乎所有领域的功能，极大地提高了开发效率。此外，Python 还支持多种编程范式，包括面向对象编程、函数式编程和过程式编程，为开发者提供了灵活的编程方式。
二、Python 基础语法
2.1 变量与数据类型
在 Python 中，变量不需要预先声明类型，直接赋值即可。例如：
x = 5 # 整数类型y = 3.14 # 浮点数类型name = "John" # 字符串类型is_student = True # 布尔类型
Python 支持常见的数据类型，除了上述提到的整数（int）、浮点数（float）、字符串（str）、布尔值（bool）外，还有列表（list）、元组（tuple）、集合（set）和字典（dict）等复合数据类型。
列表是一个有序的可变序列，用方括号[]表示，可以包含不同类型的元素，例如：
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]fruits.append("orange") # 在列表末尾添加元素fruits[1] = "pear" # 修改列表中的元素元组是一个有序的不可变序列，用圆括号()表示，一旦创建，其元素不能被修改，常用于存储不可变的数据集合：
point = (3, 4)
集合是一个无序且不重复的元素集合，用花括号{}表示，支持集合的交、并、差等操作：
set1 = {1, 2, 3}set2 = {3, 4, 5}union_set = set1.union(set2) # 求并集字典是一种键值对（key-value）的数据结构，也用花括号{}表示，通过键来快速访问对应的值：
person = {"name": "Alice", "age": 25, "city": "New York"}print(person["name"]) # 输出 "Alice"2.2 运算符
Python 支持多种运算符，包括算术运算符（+、-、*、/、%、**、//）、比较运算符（==、!=、<、>、<=、>=）、逻辑运算符（and、or、not）、赋值运算符（=、+=、-=、*=、/=等）、成员运算符（in、not in）和身份运算符（is、is not）。例如：
a = 10b = 3print(a + b) # 输出 13print(a > b) # 输出 Trueprint("a" in "abc") # 输出 True2.3 控制流语句
Python 使用缩进来表示代码块，而不是像其他语言那样使用大括号。常见的控制流语句包括条件语句（if-elif-else）和循环语句（for和while）。
条件语句示例：
age = 18if age < 18:print("未成年")elif age == 18:print("刚刚成年")else:print("已成年")for循环常用于遍历序列（如列表、字符串），例如：
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]for fruit in fruits:print(fruit)
while循环则在条件为真时重复执行代码块，例如：
i = 0while i < 5:print(i)i += 1
三、函数与模块
3.1 函数定义与调用
在 Python 中，使用def关键字定义函数。函数可以有参数和返回值，例如：
def add(a, b):return a + bresult = add(3, 5)print(result) # 输出 8
函数参数可以有默认值，调用时如果不传入该参数，则使用默认值：
def greet(name="Guest"):print(f"Hello, {name}!")greet() # 输出 "Hello, Guest!"greet("Alice") # 输出 "Hello, Alice!"3.2 模块与包
模块是包含 Python 定义和语句的文件，一个模块可以包含函数、类和变量。通过import语句可以导入模块，使用模块中的功能。例如，导入 Python 标准库中的math模块：
import mathprint(math.sqrt(16)) # 输出 4.0
也可以使用from...import...语句导入模块中的特定部分：
from math import piprint(pi) # 输出 3.141592653589793
包是一种管理 Python 模块命名空间的方式，它是一个包含__init__.py文件的目录，__init__.py文件可以为空，也可以包含初始化代码。通过创建包结构，可以更好地组织大型项目的代码。
四、面向对象编程
4.1 类与对象
在 Python 中，使用class关键字定义类。类是对象的模板，包含属性（变量）和方法（函数）。例如：
class Dog:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = agedef bark(self):print(f"{self.name} says Woof!")my_dog = Dog("Buddy", 3)my_dog.bark() # 输出 "Buddy says Woof!"__init__方法是类的构造函数，在创建对象时自动调用，用于初始化对象的属性。
4.2 继承与多态
继承允许一个类从另一个类（父类）继承属性和方法，从而实现代码的复用。子类可以重写父类的方法，实现多态性。例如：
class Animal:def speak(self):print("The animal makes a sound")class Cat(Animal):def speak(self):print("Meow")animal = Animal()cat = Cat()animal.speak() # 输出 "The animal makes a sound"cat.speak() # 输出 "Meow"五、文件操作
Python 提供了丰富的文件操作功能，使用open()函数打开文件，通过文件对象的方法进行读写操作。常见的文件打开模式有：
'r'：只读模式（默认）
'w'：写入模式（覆盖原有内容）
'a'：追加模式
'rb'：二进制只读模式
'wb'：二进制写入模式
读取文件示例：
with open('test.txt', 'r') as file:content = file.read()print(content)with语句会在代码块结束后自动关闭文件，避免资源泄漏。写入文件示例：
with open('test.txt', 'w') as file:file.write("Hello, World!")六、异常处理
在程序运行过程中，可能会出现各种错误，如文件不存在、除零错误等。Python 使用try-except语句来捕获和处理异常，例如：
try:result = 10 / 0except ZeroDivisionError:print("不能除以零")还可以使用finally块来执行无论是否发生异常都必须执行的代码，例如关闭文件或释放资源：
file = Nonetry:file = open('test.txt', 'r')content = file.read()except FileNotFoundError:print("文件不存在")finally:if file:file.close()七、Python 高级特性
7.1 列表推导式
列表推导式是一种简洁的创建列表的方式，它可以在一行代码中根据已有列表或其他可迭代对象生成新的列表。例如：
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]squared_numbers = [x ** 2 for x in numbers]print(squared_numbers) # 输出 [1, 4, 9, 16, 25]
还可以添加条件判断：
even_numbers = [x for x in numbers if x % 2 == 0]print(even_numbers) # 输出 [2, 4]
7.2 生成器
生成器是一种特殊的迭代器，它不会一次性生成所有数据，而是在需要时生成数据，从而节省内存。可以使用生成器表达式或定义带有yield关键字的函数来创建生成器。生成器表达式类似于列表推导式，但使用圆括号()：
numbers = (x ** 2 for x in range(10))for num in numbers:print(num)
定义生成器函数示例：
def fibonacci():a, b = 0, 1while True:yield aa, b = b, a + bfib = fibonacci()for _ in range(10):print(next(fib))
7.3 装饰器
装饰器是一种用于修改函数或类行为的高级技术，它可以在不修改原有函数代码的情况下，为函数添加新的功能。例如，创建一个简单的计时装饰器：
import timedef timer(func):def wrapper():start = time.time()func()end = time.time()print(f"函数执行时间: {end - start} 秒")return wrapper@timerdef say_hello():time.sleep(2)print("Hello!")say_hello()上述代码中，@timer语法是装饰器的语法糖，等价于say_hello = timer(say_hello)。
以上就是 Python 学习的核心知识点，通过不断实践和学习更多的库与框架，能够进一步提升 Python 编程能力，开发出更复杂、更强大的应用程序。
这份笔记涵盖了 Python 基础到高级特性，能助你打下坚实基础。若你想深入学习某部分内容，或有其他学习需求，欢迎随时和我说。
