什么是 Python？

Python 是一种高级编程语言，由 Guido van Rossum 于 1991 年创建。它以其简洁、易读的语法而闻名，非常适合初学者学习编程。

安装 Python

Windows 系统

1. 访问 Python 官网
2. 下载最新版本的 Python 安装包
3. 运行安装程序，勾选 "Add Python to PATH"
4. 点击 "Install Now" 完成安装

macOS 系统

1. 使用 Homebrew 安装：brew install python
2. 或从 Python 官网下载安装包

Linux 系统

大多数 Linux 系统已预装 Python。如需安装：

sudo apt-get install python3  # Ubuntu/Debian
sudo yum install python3      # CentOS/RHEL

验证安装

在终端或命令提示符中输入：

python --version
# 或
python3 --version

基础语法

Hello World

第一个 Python 程序：

print("Hello, World!")

注释

Python 使用 # 符号表示单行注释：

# 这是一个注释
print("Hello")  # 这也是注释

"""
这是多行注释
可以跨越多行
"""

缩进

Python 使用缩进来表示代码块，通常使用 4 个空格：

if True:
    print("这是缩进的代码块")
    print("同样缩进")
print("这是外层代码")

变量

变量是存储数据的容器。在 Python 中，不需要声明变量类型：

# 变量赋值
name = "张三"
age = 25
height = 1.75
is_student = True

# 打印变量
print(name)      # 输出: 张三
print(age)       # 输出: 25
print(height)    # 输出: 1.75
print(is_student) # 输出: True

数据类型

基本数据类型

# 整数
x = 10
y = -5

# 浮点数
pi = 3.14159
price = 19.99

# 字符串
message = "Hello"
name = 'Python'

# 布尔值
is_valid = True
is_empty = False

# 列表
fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子"]
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]

# 字典
person = {
    "name": "张三",
    "age": 25,
    "city": "北京"
}

# 元组
coordinates = (10, 20)

# 集合
unique_numbers = {1, 2, 3, 3, 2, 1}  # {1, 2, 3}

类型转换

# 转换为整数
x = int("42")        # 42
y = int(3.14)        # 3

# 转换为浮点数
a = float("3.14")    # 3.14
b = float(5)         # 5.0

# 转换为字符串
s = str(42)          # "42"
t = str(3.14)        # "3.14"

控制流

条件语句

age = 18

if age >= 18:
    print("成年人")
elif age >= 13:
    print("青少年")
else:
    print("儿童")

循环

for 循环

# 遍历列表
fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)

# 使用 range()
for i in range(5):
    print(i)  # 输出: 0, 1, 2, 3, 4

while 循环

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

break 和 continue

# break - 跳出循环
for i in range(10):
    if i == 5:
        break
    print(i)  # 输出: 0, 1, 2, 3, 4

# continue - 跳过当前迭代
for i in range(5):
    if i == 2:
        continue
    print(i)  # 输出: 0, 1, 3, 4

函数

函数是可重复使用的代码块，使用 def 关键字定义：

# 定义函数
def greet(name):
    """向用户打招呼"""
    return f"你好, {name}!"

# 调用函数
message = greet("Python")
print(message)  # 输出: 你好, Python!

# 带默认参数的函数
def introduce(name, age=18):
    print(f"我是 {name}，今年 {age} 岁")

introduce("小明")           # 我是小明，今年 18 岁
introduce("小红", 20)      # 我是小红，今年 20 岁

# 返回多个值
def calculate(a, b):
    return a + b, a - b

sum_result, diff_result = calculate(10, 5)
print(sum_result)   # 15
print(diff_result)  # 5

内置函数

# 常用内置函数
print(len("Hello"))      # 5 - 字符串长度
print(max([1, 5, 3]))    # 5 - 最大值
print(min([1, 5, 3]))    # 1 - 最小值
print(sum([1, 2, 3]))    # 6 - 求和
print(abs(-5))           # 5 - 绝对值
print(round(3.14159, 2)) # 3.14 - 四舍五入

面向对象编程

Python 是一门面向对象的编程语言。类（Class）是对象的蓝图，对象（Object）是类的实例。

定义类和创建对象

class Person:
    """人类"""
    
    def __init__(self, name, age):
        """构造函数"""
        self.name = name
        self.age = age
    
    def say_hello(self):
        """实例方法"""
        return f"你好，我是 {self.name}"
    
    def introduce(self):
        return f"我叫 {self.name}，今年 {self.age} 岁"

# 创建对象
person1 = Person("张三", 25)
person2 = Person("李四", 30)

print(person1.say_hello())  # 输出: 你好，我是 张三
print(person2.introduce())  # 输出: 我叫 李四，今年 30 岁

继承

class Student(Person):
    """学生类，继承自 Person"""
    
    def __init__(self, name, age, school):
        super().__init__(name, age)  # 调用父类构造函数
        self.school = school
    
    def study(self):
        return f"{self.name} 正在 {self.school} 学习"
    
    def introduce(self):
        """重写父类方法"""
        return f"我是学生 {self.name}，在 {self.school} 上学"

student = Student("王五", 20, "清华大学")
print(student.say_hello())  # 继承的方法
print(student.study())      # 自己的方法
print(student.introduce())  # 重写的方法

类方法和静态方法

class Math:
    pi = 3.14159
    
    @classmethod
    def circle_area(cls, radius):
        """类方法"""
        return cls.pi * radius ** 2
    
    @staticmethod
    def add(a, b):
        """静态方法"""
        return a + b

print(Math.circle_area(5))  # 使用类方法
print(Math.add(3, 4))       # 使用静态方法

字符串格式化

Python 提供了多种字符串格式化方法，让字符串拼接更加灵活和易读。

f-string（推荐，Python 3.6+）

# 基本使用
name = "张三"
age = 25
print(f"姓名: {name}, 年龄: {age}")

# 表达式
print(f"明年年龄: {age + 1}")

# 格式化数字
price = 1234.5678
print(f"价格: {price:.2f}")  # 保留两位小数
print(f"百分比: {0.1234:.2%}")  # 百分比

# 对齐和填充
print(f"{'左对齐':<20}")  # 左对齐，宽度20
print(f"{'右对齐':>20}")  # 右对齐，宽度20
print(f"{'居中':^20}")    # 居中，宽度20

# 数字格式化
number = 1234567
print(f"千分位: {number:,}")  # 1,234,567
print(f"科学计数: {number:e}")  # 1.234567e+06

# 填充0
print(f"编号: {5:03d}")  # 005

# 调用方法
text = "hello world"
print(f"大写: {text.upper()}")

# 字典访问
person = {"name": "李四", "age": 30}
print(f"姓名: {person['name']}, 年龄: {person['age']}")

# 列表访问
items = ["apple", "banana", "orange"]
print(f"第一个: {items[0]}")

# 格式化日期
from datetime import datetime
now = datetime.now()
print(f"当前时间: {now:%Y-%m-%d %H:%M:%S}")

format() 方法

# 基本使用
print("姓名: {}, 年龄: {}".format("张三", 25))

# 位置参数
print("{0} 和 {1}".format("苹果", "香蕉"))
print("{1} 和 {0}".format("苹果", "香蕉"))

# 关键字参数
print("姓名: {name}, 年龄: {age}".format(name="李四", age=30))

# 混合使用
print("{0} 和 {name}".format("王五", name="赵六"))

# 格式化数字
print("价格: {:.2f}".format(1234.5678))
print("百分比: {:.2%}".format(0.1234))

# 对齐
print("{:<20}".format("左对齐"))
print("{:>20}".format("右对齐"))
print("{:^20}".format("居中"))

# 填充
print("{:*>20}".format("填充*"))
print("{:0>5}".format(42))  # 00042

# 千分位
print("{:,}".format(1234567))

% 格式化（旧式）

# 基本使用
name = "张三"
age = 25
print("姓名: %s, 年龄: %d" % (name, age))

# 格式化数字
print("价格: %.2f" % 1234.5678)
print("百分比: %.2f%%" % 0.1234)

# 字典
person = {"name": "李四", "age": 30}
print("姓名: %(name)s, 年龄: %(age)d" % person)

字符串模板

from string import Template

# 创建模板
template = Template("姓名: $name, 年龄: $age")

# 替换
result = template.substitute(name="张三", age=25)
print(result)

# 使用字典
person = {"name": "李四", "age": 30}
result = template.substitute(person)
print(result)

常用格式化示例

# 进制转换
num = 255
print(f"二进制: {num:b}")   # 11111111
print(f"八进制: {num:o}")   # 377
print(f"十六进制: {num:x}")  # ff
print(f"十六进制(大写): {num:X}")  # FF

# 科学计数
print(f"科学计数: {123456789:.2e}")  # 1.23e+08

# 货币格式
amount = 1234.567
print(f"金额: ¥{amount:,.2f}")  # ¥1,234.57

# 时间格式化
seconds = 3661
hours = seconds // 3600
minutes = (seconds % 3600) // 60
secs = seconds % 60
print(f"时间: {hours:02d}:{minutes:02d}:{secs:02d}")  # 01:01:01

# 表格格式化
data = [
    ("张三", 25, "北京"),
    ("李四", 30, "上海"),
    ("王五", 28, "广州")
]
print(f"{'姓名':<10}{'年龄':<10}{'城市':<10}")
print("-" * 30)
for name, age, city in data:
    print(f"{name:<10}{age:<10}{city:<10}")

Python 常用技巧

掌握这些 Python 技巧可以让你的代码更简洁、更高效、更 Pythonic。

列表技巧

# 列表解包
a, b, c = [1, 2, 3]
print(a, b, c)  # 1 2 3

# 交换变量
a, b = b, a

# 使用 * 解包
first, *rest = [1, 2, 3, 4, 5]
print(first, rest)  # 1 [2, 3, 4, 5]

# 列表扁平化
nested = [[1, 2], [3, 4], [5, 6]]
flattened = [item for sublist in nested for item in sublist]
print(flattened)  # [1, 2, 3, 4, 5, 6]

# 列表去重（保持顺序）
items = [1, 2, 2, 3, 4, 4, 5]
unique = list(dict.fromkeys(items))
print(unique)  # [1, 2, 3, 4, 5]

# 列表分块
def chunk(lst, size):
    return [lst[i:i + size] for i in range(0, len(lst), size)]

print(chunk([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7], 3))  # [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7]]

字典技巧

# 字典合并
dict1 = {'a': 1, 'b': 2}
dict2 = {'c': 3, 'd': 4}
merged = {**dict1, **dict2}
print(merged)  # {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4}

# 字典排序
d = {'a': 3, 'b': 1, 'c': 2}
sorted_by_key = dict(sorted(d.items()))
sorted_by_value = dict(sorted(d.items(), key=lambda x: x[1]))
print(sorted_by_key)   # {'a': 3, 'b': 1, 'c': 2}
print(sorted_by_value) # {'b': 1, 'c': 2, 'a': 3}

# 字典默认值
d = {'a': 1, 'b': 2}
print(d.get('c', 0))  # 0

# 字典计数
from collections import Counter
words = ['apple', 'banana', 'apple', 'orange', 'banana', 'apple']
count = Counter(words)
print(count)  # Counter({'apple': 3, 'banana': 2, 'orange': 1})

# 字典推导式
squares = {x: x**2 for x in range(5)}
print(squares)  # {0: 0, 1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16}

字符串技巧

# 字符串反转
text = "Hello"
reversed_text = text[::-1]
print(reversed_text)  # olleH

# 检查回文
def is_palindrome(s):
    return s == s[::-1]

print(is_palindrome("racecar"))  # True

# 字符串连接
words = ['Hello', 'World', 'Python']
sentence = ' '.join(words)
print(sentence)  # Hello World Python

# 去除字符串首尾字符
text = "  Hello World  "
print(text.strip())  # "Hello World"

# 统计字符频率
from collections import Counter
text = "hello world"
count = Counter(text)
print(count)  # Counter({'l': 3, 'o': 2, 'h': 1, 'e': 1, ' ': 1, 'w': 1, 'r': 1, 'd': 1})

# 首字母大写
text = "hello world"
print(text.title())  # Hello World

# 检查字符串类型
text = "12345"
print(text.isdigit())  # True
print(text.isalpha())  # False
print(text.isalnum())  # True

数值技巧

# 判断奇偶
num = 5
is_even = num % 2 == 0
is_odd = num % 2 != 0

# 绝对值
abs_num = abs(-5)  # 5

# 四舍五入
rounded = round(3.14159, 2)  # 3.14

# 幂运算
power = 2 ** 10  # 1024

# 整除
quotient = 10 // 3  # 3

# 最大最小值
numbers = [1, 5, 3, 9, 2]
print(max(numbers))  # 9
print(min(numbers))  # 1

# 求和
total = sum(numbers)  # 20

# 平均值
average = sum(numbers) / len(numbers)  # 4.0

# 生成随机数
import random
print(random.randint(1, 10))  # 1-10 之间的随机整数
print(random.choice(['a', 'b', 'c']))  # 随机选择一个

集合技巧

# 集合去重
items = [1, 2, 2, 3, 4, 4, 5]
unique = set(items)
print(unique)  # {1, 2, 3, 4, 5}

# 集合运算
set1 = {1, 2, 3, 4}
set2 = {3, 4, 5, 6}

print(set1 & set2)  # 交集 {3, 4}
print(set1 | set2)  # 并集 {1, 2, 3, 4, 5, 6}
print(set1 - set2)  # 差集 {1, 2}
print(set1 ^ set2)  # 对称差集 {1, 2, 5, 6}

# 检查子集
set1 = {1, 2}
set2 = {1, 2, 3, 4}
print(set1.issubset(set2))  # True

函数技巧

# 函数默认参数陷阱
def append_to_list(item, lst=None):
    if lst is None:
        lst = []
    lst.append(item)
    return lst

# 可变参数
def sum_all(*args):
    return sum(args)

print(sum_all(1, 2, 3, 4))  # 10

# 关键字参数
def print_info(**kwargs):
    for key, value in kwargs.items():
        print(f"{key}: {value}")

print_info(name="张三", age=25)

# 函数作为参数
def apply_operation(x, operation):
    return operation(x)

print(apply_operation(5, lambda x: x ** 2))  # 25

# 装饰器
def timer(func):
    import time
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start = time.time()
        result = func(*args, **kwargs)
        end = time.time()
        print(f"{func.__name__} 执行时间: {end - start:.4f} 秒")
        return result
    return wrapper

@timer
def slow_function():
    import time
    time.sleep(1)
    return "完成"

类技巧

# __slots__ 节省内存
class Person:
    __slots__ = ['name', 'age']

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

# @property 装饰器
class Circle:
    def __init__(self, radius):
        self._radius = radius

    @property
    def radius(self):
        return self._radius

    @radius.setter
    def radius(self, value):
        if value < 0:
            raise ValueError("半径不能为负数")
        self._radius = value

    @property
    def area(self):
        return 3.14159 * self._radius ** 2

# __str__ 和 __repr__
class Point:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

    def __str__(self):
        return f"Point({self.x}, {self.y})"

    def __repr__(self):
        return f"Point(x={self.x}, y={self.y})"

# 上下文管理器
class FileManager:
    def __init__(self, filename, mode):
        self.filename = filename
        self.mode = mode
        self.file = None

    def __enter__(self):
        self.file = open(self.filename, self.mode)
        return self.file

    def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
        if self.file:
            self.file.close()

with FileManager('example.txt', 'w') as f:
    f.write('Hello')

文件技巧

# 读取文件所有行
with open('file.txt', 'r') as f:
    lines = f.readlines()

# 读取文件到字符串
with open('file.txt', 'r') as f:
    content = f.read()

# 逐行读取（内存高效）
with open('file.txt', 'r') as f:
    for line in f:
        print(line.strip())

# 写入文件
with open('file.txt', 'w') as f:
    f.write('Hello, World!')

# 追加到文件
with open('file.txt', 'a') as f:
    f.write('\nNew line')

# 检查文件是否存在
import os
if os.path.exists('file.txt'):
    print("文件存在")

# 获取文件大小
size = os.path.getsize('file.txt')
print(f"文件大小: {size} 字节")

日期时间技巧

from datetime import datetime, timedelta

# 获取当前时间
now = datetime.now()
print(now)

# 格式化时间
formatted = now.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')
print(formatted)

# 解析时间字符串
parsed = datetime.strptime('2026-01-25', '%Y-%m-%d')
print(parsed)

# 时间计算
tomorrow = now + timedelta(days=1)
yesterday = now - timedelta(days=1)
print(f"明天: {tomorrow}")
print(f"昨天: {yesterday}")

# 时间差
date1 = datetime(2026, 1, 1)
date2 = datetime(2026, 1, 25)
diff = date2 - date1
print(f"相差天数: {diff.days}")

枚举技巧

from enum import Enum, auto

class Color(Enum):
    RED = auto()
    GREEN = auto()
    BLUE = auto()

print(Color.RED)        # Color.RED
print(Color.RED.value)  # 1
print(Color.RED.name)   # 'RED'

# 字符串枚举
class Status(str, Enum):
    PENDING = "pending"
    APPROVED = "approved"
    REJECTED = "rejected"

print(Status.PENDING)  # Status.PENDING
print(Status.PENDING.value)  # 'pending'

数据类

from dataclasses import dataclass
from typing import List

@dataclass
class Person:
    name: str
    age: int
    hobbies: List[str] = None

    def __post_init__(self):
        if self.hobbies is None:
            self.hobbies = []

# 创建实例
person = Person("张三", 25, ["阅读", "编程"])
print(person)  # Person(name='张三', age=25, hobbies=['阅读', '编程'])

# 访问属性
print(person.name)  # 张三
print(person.age)   # 25

# 转换为字典
print(person.__dict__)  # {'name': '张三', 'age': 25, 'hobbies': ['阅读', '编程']}

类型提示

from typing import List, Dict, Optional, Union

# 基本类型提示
def greet(name: str) -> str:
    return f"Hello, {name}!"

# 列表类型提示
def process_numbers(numbers: List[int]) -> List[int]:
    return [x * 2 for x in numbers]

# 字典类型提示
def get_user_info(user_id: int) -> Dict[str, Union[str, int]]:
    return {"name": "张三", "age": 25}

# 可选类型提示
def find_user(user_id: int) -> Optional[str]:
    if user_id == 1:
        return "张三"
    return None

# 联合类型提示
def process_value(value: Union[int, str]) -> str:
    return str(value)

性能优化技巧

# 使用生成器节省内存
def generate_numbers(n):
    for i in range(n):
        yield i

# 使用集合进行快速查找
items = [1, 2, 3, 4, 5]
item_set = set(items)
print(3 in item_set)  # O(1) 时间复杂度

# 使用 map 代替循环
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
squared = list(map(lambda x: x ** 2, numbers))

# 使用 filter 过滤
even_numbers = list(filter(lambda x: x % 2 == 0, numbers))

# 使用 any/all
numbers = [1, 3, 5, 7, 9]
has_even = any(x % 2 == 0 for x in numbers)  # False
all_odd = all(x % 2 != 0 for x in numbers)  # True

# 使用 zip 组合列表
names = ['张三', '李四', '王五']
ages = [25, 30, 28]
for name, age in zip(names, ages):
    print(f"{name}: {age}")

调试技巧

# 使用 print 调试
x = 10
print(f"x = {x}")  # x = 10

# 使用 assert
assert x > 0, "x 必须大于 0"

# 使用 pdb 调试
import pdb; pdb.set_trace()

# 使用 logging
import logging
logging.basicConfig(level=logging.INFO)
logging.info("这是一条信息")
logging.warning("这是一条警告")
logging.error("这是一条错误")

# 使用 type 检查类型
print(type(x))  # 
print(isinstance(x, int))  # True

# 使用 dir 查看对象属性
print(dir(x))

代码简洁技巧

# 三元运算符
age = 25
status = "成年" if age >= 18 else "未成年"

# 多条件判断
if x > 0 and y > 0 and z > 0:
    print("都大于0")

# 简化为
if all([x > 0, y > 0, z > 0]):
    print("都大于0")

# 使用 enumerate 获取索引
for i, item in enumerate(['a', 'b', 'c']):
    print(f"{i}: {item}")

# 使用 zip 同时遍历多个列表
names = ['张三', '李四', '王五']
ages = [25, 30, 28]
for name, age in zip(names, ages):
    print(f"{name}: {age}")