基础语法

**Python** 是一种高级、解释型、交互式和面向对象的编程语言。由吉多·范罗苏姆（Guido van Rossum）于1991年创建。它以其**清晰的语法**和**可读性**而闻名，极大地降低了编程入门门槛。

**Python 之禅（The Zen of Python）** 是指导 Python 设计的一系列原则，在解释器中输入 `import this` 即可查看。其中几个关键理念是：

- **优美胜于丑陋**
- **明了胜于晦涩**
- **简单胜于复杂**
- **可读性很重要**

这些理念使得 Python 成为对初学者最友好的语言之一。

### 基础语法与核心概念

#### 1. 变量与数据类型

- **变量**： 是存储数据的容器。Python 中的变量不需要声明类型，直接用等号 `=` 赋值。

```python
name = "Alice"  # 字符串
age = 30        # 整数
height = 1.75   # 浮点数
is_student = True # 布尔值
```

**基本数据类型**：

- **整数（int）**: `10`, `-5`, `0`
- **浮点数（float）**: `3.14`, `-0.001`, `2.0`
- **字符串（str）**: 用单引号 `'` 或双引号 `"` 包裹的文本。`"Hello"`, `'Python'`
- **布尔值（bool）**: 只有两个值：`True` 和 `False`（注意大小写）。
- **空值（NoneType）**: 只有一个值 `None`，表示空或不存在的值。

#### 2. 操作符

- **算术运算符**： `+`（加）, `-`（减）, `*`（乘）, `/`（除）, `//`（整除）, `%`（取模/求余）, `**`（幂运算）。
- **比较运算符**： `==`（等于）, `!=`（不等于）, `>`（大于）, `<`（小于）, `>=`（大于等于）, `<=`（小于等于）。返回 `True` 或 `False`。
- **逻辑运算符**： `and`（与）, `or`（或）, `not`（非）。用于组合多个条件。
- **赋值运算符**： `=` 及其复合形式，如 `+=`, `-=`, `*=`。

#### 3. 数据结构（容器）

**列表（List）**： 有序、可变的元素集合。用方括号 `[]` 表示。

```python
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
print(fruits[0]) # 输出: apple (索引从0开始)
fruits.append("orange") # 添加元素
```

**元组（Tuple）**： 有序、**不可变**的元素集合。用圆括号 `()` 表示。一旦创建不能修改。

```python
coordinates = (10, 20)
print(coordinates[1]) # 输出: 20
```

**字典（Dictionary）**： 无序的 **键-值对（Key-Value）** 集合。用花括号 `{}` 表示。

```python
person = {"name": "Bob", "age": 25, "city": "New York"}
print(person["name"]) # 输出: Bob
person["job"] = "Engineer" # 添加新的键值对
```

**集合（Set）**： 无序、**不重复**的元素集合。用花括号 `{}` 或 `set()` 函数创建。

```python
unique_numbers = {1, 2, 3, 2, 1} # 结果是 {1, 2, 3}
```

#### 4. 流程控制

**条件语句（if-elif-else）**： 根据条件执行不同的代码块。

```python
score = 85
if score >= 90:
    print("优秀")
elif score >= 60:
    print("及格")
else:
    print("不及格")
```

**循环语句**：

- **for 循环**： 用于遍历序列（如列表、元组、字符串等）。

```python
  for fruit in fruits:
      print(f"I like {fruit}")
  ```

- **while 循环**： 在条件为真时重复执行代码块。

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

- **循环控制**： `break`（跳出循环）, `continue`（跳过当前循环，进入下一次）。

#### 5. 函数

函数是一段可重复使用的代码块，用于执行特定任务。使用 `def` 关键字定义。

```python
# 定义函数
def greet(name, message="Hello"): # message 是默认参数
    """这是一个问候函数（文档字符串）""" 
    return f"{message}, {name}!"

# 调用函数
result = greet("Alice") # 使用默认参数
print(result) # 输出: Hello, Alice!

result2 = greet("Bob", "Hi") # 传递参数
print(result2) # 输出: Hi, Bob!
```

- **参数**： 可以包括位置参数、默认参数、关键字参数等。
- **返回值**： 使用 `return` 语句返回结果，没有 return 则返回 `None`。

#### 6. 文件操作

使用 `open()` 函数进行文件的读写。

```python
# 写入文件
with open("test.txt", "w") as file: # ‘w' 表示写入模式
    file.write("Hello, World!\n")

# 读取文件
with open("test.txt", "r") as file: # ‘r' 表示读取模式
    content = file.read()
    print(content)
```

使用 `with` 语句可以自动管理文件资源，确保文件在使用后被正确关闭。

#### 7. 异常处理

使用 `try-except` 块来捕获和处理程序运行时可能发生的错误（异常）。

```python
try:
    num = int(input("请输入一个数字: "))
    result = 10 / num
    print(f"结果是: {result}")
except ValueError:
    print("错误：请输入一个有效的数字！")
except ZeroDivisionError:
    print("错误：不能除以零！")
except Exception as e: # 捕获所有其他异常
    print(f"发生未知错误: {e}")
else:
    print("没有发生异常时执行")
finally:
    print("无论是否发生异常，都会执行")
```

### 四、 面向对象编程（OOP）基础

Python 完全支持面向对象编程。

**类（Class）**： 对象的蓝图或模板。

**对象（Object）**： 类的实例。

**属性（Attribute）**： 对象所具有的特征（变量）。

**方法（Method）**： 对象可以执行的操作（函数）。

```python
class Dog: # 定义类
    # 初始化方法（构造函数）
    def __init__(self, name, breed): 
        self.name = name   # 实例属性
        self.breed = breed

# 实例方法
    def bark(self): 
        print(f"{self.name} says: Woof!")

# 创建对象（实例化）
my_dog = Dog("Buddy", "Golden Retriever")
print(my_dog.name) # 访问属性: Buddy
my_dog.bark()      # 调用方法: Buddy says: Woof!
```

**继承**： 一个类可以继承另一个类的属性和方法。

```python
class GoldenRetriever(Dog): # 继承自 Dog 类
    def fetch(self):
        print(f"{self.name} is fetching the ball!")

her_dog = GoldenRetriever("Max", "Golden Retriever")
her_dog.bark() # 继承的方法
her_dog.fetch() # 自己的方法
```

### 五、 模块和包

**模块（Module）**： 一个 `.py` 文件就是一个模块，包含了 Python 定义和语句。

```python
# 导入整个模块
import math
print(math.sqrt(16)) # 4.0

# 从模块中导入特定函数
from math import sqrt, pi
print(sqrt(16)) # 4.0

# 给模块起别名
import numpy as np
```

**包（Package）**： 一个包含多个模块的目录，必须包含一个 `__init__.py` 文件（可以是空文件）。

```python
my_package/
    __init__.py
    module1.py
    module2.py
```

```python
# 使用包中的模块
from my_package import module1
import my_package.module2
```