一、Python 语言概述

1. Python 简介与发展

• Python 的创始人（Guido van Rossum）、大致发展年代、2.x 与 3.x 的区别（知道 3.x 是主流，print 变成函数等即可）。

• 解释型语言、高级语言、脚本语言的含义：逐行解释执行，跨平台、开发效率高但运行效率略低。

2. 语言特点

• 简洁易读、语法接近自然语言、强制缩进控制代码块。

• 面向对象、支持函数式编程特性（如 map、filter、lambda 等）。

• “胶水语言”：可方便调用 C/C++、Java 等其它语言库，生态丰富。

3. 主要应用领域

• Web 开发
• 数据分析与科学计算（NumPy、Pandas 等）
• 人工智能与机器学习（如 TensorFlow、PyTorch）
• 爬虫与自动化运维
• 桌面/小游戏开发等

4. 开发环境与运行方式

• 安装 Python（python.org 或系统包管理工具），解释器版本（python3 / python）。

• 常见开发环境：IDLE、PyCharm、VS Code 等。
• 两种运行方式：
• 交互式（REPL）：逐行输入执行，适合调试小段代码。
• 脚本文件方式：python3 xxx.py 运行源文件。

二、Python 基本语法元素

1. 注释

• 单行注释：# 后面内容为注释。

• 多行注释：一般用三引号字符串（''' 或 “””）作为注释块。

2. 缩进与代码块

• Python 使用缩进来表明代码块层级，而不是 {}。

• if、for、def、class 等语句后必须有冒号 :，下一行统一缩进（一般 4 空格）

3. 标识符与关键字

• 标识符命名规则（必须熟记）：
• 由字母、数字、下划线组成。
• 不能以数字开头。
• 区分大小写。
• 不能与关键字重名。
• 关键字：如 if、else、for、while、def、class、return、import、from 等（不用全背，但要见到能识别）。

4. 变量与赋值

• 动态类型：不需要声明类型，由赋值的对象决定类型。
• 基本赋值：x = 10
• 链式赋值：a = b = c = 0
• 交叉赋值：x, y = y, x（交换两数）
• 多变量同时赋值：a, b, c = 1, 2, “abc”

5. 输入与输出

• 输入：
• input()：总是返回字符串类型，需要显式转换：age = int(input(“请输入年龄:”))
• 输出：
• 百分号形式（了解）：“姓名: %s, 年龄: %d” % (name, age)
• format()：“姓名: {}, 年龄: {}”.format(name, age)
• f-string：f”姓名: {name}, 年龄: {age}”（强烈提议掌握）
• print()：支持多个参数，默认用空格分隔，末尾默认换行。
• 格式化输出：

6. 简单语句与代码结构

• 一条语句一般一行，过长可用续行符 或括号自动续行。
• 空语句：pass（什么都不做，一般占位使用）。

三、数据类型与基础数据结构

1. 基本数据类型

• 数字类型：

• int（整数）：10, -5, 0x1A（十六进制）
• float（浮点）：3.14, 1.0e-3
• complex（了解）：1+2j
• 布尔类型：
• bool 值：True、False。
• 布尔上下文：0、空字符串 “”、空容器、None 等为假；非零、非空为真。
• None 类型：
• 表明“无值”或空，与 False、0 不一样。
• 用 is None 或 is not None 判断。

2. 字符串（str）

• 定义：单引号、双引号、三引号字符串。

• 特性：
• 不可变：不能对某个索引赋值，如 s[0]=‘X’ 会报错。
• 序列类型：支持索引、切片、遍历。
• 常用操作（记住方法名和用法）：
• 大小写：upper()、lower()、capitalize()、title()
• 去除两端空白：strip()、lstrip()、rstrip()
• 分割：split(sep)（默认按空白分割）
• 查找：find()、index()（后者找不到会抛出异常）
• 替换：replace(old, new)
• 判断：startswith()、endswith()、isdigit()、isalpha()、isalnum()
• 索引和切片：s[0], s[-1], s[1:5], s[::-1]（反转）。
• 拼接：+ 和重复：*
• 常用方法：
• 格式化：format() 和 f-string（重点）。
• 编码与解码：encode(“utf-8”)、decode(“utf-8”)（了解用法即可）。

3. 容器类型：列表（list）

• 有序可变序列，元素类型可以不同。

• 创建：
• 直接：[1, 2, 3]
• 空列表：[] 或 list()
• 常用操作：
• 索引/切片：与字符串类似，但可修改。
• 增：append(x)（尾部添加）、extend(iterable)（扩展）、insert(idx, x)（插入）
• 删：del lst[i]、pop([i])（删除并返回）、remove(x)（删除第一个值为 x 的元素）
• 改：lst[i] = new_value
• 查：in / not in、index()、count()
• 遍历：
• for item in lst:
• for i, item in enumerate(lst):

4. 元组（tuple）

• 有序不可变序列，创建后不能修改元素（除非内部含可变对象）。

• 创建：
• 直接：(1, 2, 3)
• 单元素元组：必须写成 (1,)
• 索引、切片、遍历与列表类似。
• 常见用途：函数返回多个值（return a, b）、作为字典的键等。

5. 字典（dict）

• 键值对（key: value）集合，键必须唯一且不可变（常见为 str、int、tuple），值可以任意。

• 创建：
• 直接：{“name”: “Tom”, “age”: 18}
• 空字典：{} 或 dict()
• 常用操作：
• 遍历键：for key in d: 或 for key in d.keys():
• 遍历值：for value in d.values():
• 遍历键值：for key, value in d.items():
• 访问：d[“name”]，推荐 d.get(“name”, default)
• 添加/修改：d[“key”] = value
• 删除：del d[“key”]、d.pop(“key”, default)
• 遍历：

6. 集合（set）

• 无序、元素不重复，可变集合。

• 创建：
• 直接：{1, 2, 3}
• 空集合：set()（注意 {} 是空字典）
• 常用操作：
• 添加：add(x)、update(iterable)
• 删除：remove(x)（不存在会报错）、discard(x)（不存在不报错）
• 集合运算：并集 |、交集 &、差集 -、对称差集 ^
• 用途：去重、集合运算（如求共同元素）。

7. 类型转换与常用内置函数

• 类型转换：int()、float()、str()、bool()、list()、tuple()、set()、dict()。
• 常用内置函数：
• len()、type()、print()、input()
• max()、min()、sum()、sorted()
• range()、enumerate()、zip()

四、运算符与表达式

1. 算术运算符

• +、-、*、/（真除）、//（整除）、%（取余）、**（幂运算）

• 注意除法与整除的区别，特别是涉及负数时整除“向下取整”的特性（概念上了解一下即可）。

2. 关系/比较运算符

• ==、!=、>、<、>=、<=

• 比较结果为布尔值。
• 字符串比较：按 Unicode 码点逐字符比较，注意 “10” < “2” 这种坑。

3. 逻辑运算符

• and、or、not

• 短路求值：and 遇假则停止，or 遇真则停止（常见于条件表达式）。
• 逻辑运算符优先级一般低于比较运算符。

4. 赋值与复合赋值运算符

• =、+=、-=、*=、/=、//=、%=、**=

• 理解 a += 1 等价于 a = a + 1。

5. 成员运算符和身份运算符

• 成员测试：in、not in（常用在字符串、列表、元组、字典、集合中）。

• 身份比较：is、is not（比较是否同一个对象，不要用来比较值，例如字符串一般用 == 而不是 is）。

6. 运算符优先级

• 大致顺序（高到低）：

• 括号 ()
• 幂 **
• 正负号 +x, -x
• *、/、//、%
• +、-
• 关系运算符 <、>、<=、>=
• 相等性 ==、!=
• 成员运算符 in、not in
• 身份 is、is not
• 逻辑 not、and、or
• 记不住就多用括号，增强可读性。

五、程序流程控制（顺序、分支、循环）

1. 顺序结构

• 程序默认从上到下依次执行，这是最基本结构。
• 2. 分支结构（if 语句）单分支：
• if 条件:
• …
• 双分支：
• if 条件:
• …
• else:
• …
• 多分支：
• if 条件1:
• …
• elif 条件2:
• …
• else:
• …
• 条件表达式（三元表达式）：
• x = a if a > b else b

3. 循环结构

• for 循环：

• 一般形式：for 变量 in 可迭代对象:
• 常配合 range() 使用：for i in range(5):（0~4）
• while 循环：
• 一般形式：while 条件:
• 注意循环终止条件，避免死循环。

4. 辅助语句

• break：直接跳出当前层循环。

• continue：跳过本次循环剩余语句，进入下一轮循环。
• else 在循环后：
• for/while 循环执行完（且未被 break 终止）时会执行 else 块。

5. 嵌套结构

• if 中套 if、if 套循环、循环套循环等，注意缩进对应关系。

六、函数基础

1. 函数定义与调用

• 定义：

• 函数体
• [return 返回值]
• def 函数名(参数列表):
• 调用：
• result = 函数名(实参列表)

2. 参数与返回值

• 位置参数、关键字参数、默认参数（如 def f(a, b=1):）

• 可变长度参数：

• *args：接收多个位置参数为元组。
• **kwargs：接收多个关键字参数为字典。
• return 语句：
• 可以返回多个值，实际是返回一个元组：return a, b。
• 没有 return 或 return None 时，默认返回 None。

3. 变量作用域

• 局部变量：函数内定义，仅在函数内部有效。

• 全局变量：在模块顶层定义。
• global 关键字：在函数内修改全局变量时使用（如 global x）。
• 了解嵌套函数中 nonlocal（如果有讲到闭包就稍微了解）。