Python编程从基础到实战

Python编程从基础到实战汇报人：2025-11-03走进Python编程Python数据类型程序设计基础函数与模块面向对象编程文件与文件夹Python计算生态contents目录01走进Python编程Python的起源Python于1989年由荷兰人吉多·范罗苏姆发明，1991年正式公布。它简洁易上手，开源、免费，是一种解释型高级程序设计语言。Python的特点Python是一种解释型的、面向对象的、交互式的高级程序设计语言。它注重的是如何解决问题而不是编程语言的语法和结构。Python简介与特点历经30多年来的发展，Python的版本不断换代革新，目前主要发行有2。x版本和3.x版本，官方已停止2.x维护，推荐使用3.x。Python版本Python3.x版本提供了更好的特性、更清晰的语法、兼容性强、支持更多的第三方库，且Python官方已经在2020年停止对2.x的维护。Python版本优势Python版本发展历程Python集成环境安装安装PyCharm下载并安装PyCharmCommunityEdition2024.1版本，确保勾选所有可选项以配置环境，创建桌面快捷方式并更新PATH变量。安装Python登录Python官网，下载并安装适合计算机配置的Python3.12.3版本，勾选AddPython.exetoPATH选项，简化安装过程。Windows下Python安装下载Python访问Python官网下载页面，选择适合Windows系统的Python3.12.3版本进行下载，确保与计算机配置相匹配。01安装Python启动下载的Python安装程序，按照安装向导操作，勾选“AddPython3.12toPATH”选项，简化配置过程。02下载并安装PyCharmCommunityEdition2024.1版本，确保安装过程中包含所有必要组件，以提供完整的Python开发环境。安装PyCharm安装完成后，按照提示更新系统的环境变量，确保Python和PyCharm的安装路径被正确添加到PATH中，便于命令行调用。配置环境变量Pycharm安装与配置02Python数据类型常量与变量定义常量定义程序执行中，常量描述客观事物的属性，参与运算。数据类型含数值、字符串、列表、元组、集合、字典，下文将详解每类型。01变量声明程序需灵活数据，故有变量。变量是用户自定义的有名字的存储单元，其命名一般遵循规则，如变量名可以包含数字或字母和下划线。变量命名规则变量名不能以数字开头；变量名区分大小写；变量名不宜太长，一般最好有一定的含义；保留字不能用作变量名，如if、for等。变量赋值在Python中，可以使用关键字import引入内置的keyword库，并调用其中的kwlist属性来获取Python的所有保留字。这些保留字不能用作变量名。020304数值类型及运算数值运算Python中数据运算含算术、比较、位、逻辑、成员。运算符优先有一定顺序，同等优先级从左至右。详细使用说明可见表2-1。数值类型整型（int）无限处理；浮点型（float）支持小数，含科学计数法；复数型（complex）实部虚部；布尔型（bool）True为1，False为0。格式化输出方法print()函数，用于在屏幕上显示输出内容。其完整格式包含多个参数，如输出对象values、分隔符sep、结尾符end等，以及文件输出和强制刷新选项。输出语句字符串格式化含%操作符、.format()方法和f-string。%操作符较旧；.format()通过大括号占位；f-string简化了格式化操作，建议使用。输出格式字符串操作技巧字符串定义灵活，用一对引号表示，单引号、双引号或三引号均可。三引号适用于多行字符定义；例如str1='hello,world'和str3="""hello,world"""。定义字符串定义字符串时，含单引号需转义或用不同引号。含特殊字符如换行n需转义表示；常用转义字符包括续行符、换行符n、反斜杠等，以及各类引用符号。转义字符字符串格式化含%、.format()和f-string。%较旧；.format()灵活；f-string简化了格式化操作，如print(f"我叫{name}，今年{age}岁了。")。格式化输出字符串字符串不变，但需提取元素；根据索引读取，正向从0开始，反向从-1开始；切片操作可按索引范围提取子串，如s[4:7]提取“有趣的”。字符串读取与切片列表的创建与删除删除列表对象可以用dellist来实现，del可以通用于对任意对象的删除；例如dellist1可删除名为list1的列表对象。列表的索引与切片列表的索引与切片方法与字符串相同；例如，对于列表list1=["重庆"，"北京"，"上海"，"天津"2,5,78,3,45,19]，可以使用print(list1[1])读取第二个元素。列表创建与使用元组创建简单，通过圆括号()或逗号来创建；即使只有一个元素的元组，也需要在元素后面添加逗号，否则括号会被当作运算符使用。元组特性及应用元组的创建元组支持内置函数、计算与列表相同，但因元素不可变，不支持元素变化操作，如append()、extend()等；仅支持count()和index()操作。元组的操作元组与列表间可转换；使用list()函数可将元组转换成列表，使用tuple()函数也可将列表转换成元组；例如，tuple1=tuple(list1)进行转换。元组与列表的转换集合操作方法集合是一种无序可变的、不包含重复元素的集合数据类型；其基本功能包括关系测试和消除重复元素；集合用花括号{}表示，元素之间用逗号分隔。创建集合集合支持多种数学上的集合运算，如并集、交集、差集，集合还支持添加元素、移除元素等操作，对于集合s1=(1,2,3,4,5)，s2=(a_1'b')。集合操作方法0102字典的创建字典属于容器类对象，可存储任意类型对象；其中包含若干元素，每个元素包含“键”和“值”两部分，这两部分之间使用冒号分，表示一种对应关系。字典数据结构字典的访问与修改访问字典元素使用字典名[键]格式；删除元素用del命令；修改则通过赋新值实现；列表2.4中包含对字典元素的访问、删除和修改操作。字典的操作Python字典提供多种操作方法，如dict.keys()获取键的迭代器、dict.values()获取值的迭代器、dict.get(k[,default])获取键k对应的值。03程序设计基础算法就是解决问题的方法和步骤，解决问题的过程就是算法实现的过程。算法是程序设计的核心，它决定了计算机如何高效、准确地解决问题。算法定义算法的特性包括有穷性、精确性、可行性、输入和输出。这些特性确保了算法的可终止性、准确性、可实现性和数据的流动性。算法特性算法定义与特性枚举法是一种系统搜索和验证所有可能情况的方法，适用于解决无法直接应用其他算法的问题，尽管它可能耗时较长，但能有效找出所有符合条件的答案。枚举迭代法利用问题中的递推关系，通过循环逐步逼近最终值，将复杂计算转化为简单过程的重复，每次迭代更新旧值为新值，直至满足条件，适用于多种计算场景。迭代0102常用算法介绍VSPython的语法规则基于缩进来定义代码块，这有助于提高代码的可读性。同时，Python还支持单行和多行注释，使程序员能够更好地组织代码。标识符标识符是Python中用于标识变量名、函数名、类名等元素的符号。有效的标识符必须以字母或下划线开头，后面可以跟任意数量的字母、数字或下划线。语法规则Python语法规则基本结构Python中的选择结构通过if-elif-else语句实现，根据条件的成立与否执行不同的代码块。这种结构使得程序能够根据不同的条件执行不同的逻辑分支。嵌套结构选择结构实现在选择结构中，可以通过嵌套使用if-elif-else语句来实现更复杂的条件判断逻辑。这样可以根据多个条件的组合执行不同的代码块，增加程序的灵活性。0102循环结构应用Python中的循环结构包括for和while语句，它们分别适用于已知和未知迭代次数的情况。通过循环，程序可以重复执行一组语句，直到满足特定条件为止。循环结构Python提供了break和continue语句来控制循环的执行流程。Break用于立即退出循环，而continue则用于跳过当前迭代剩余的代码，直接开始下一次迭代。循环控制异常处理机制异常处理异常处理机制通过try-except语句来捕获并处理可能的异常。当try块中的代码发生异常时，Python会查找匹配的except块来处理该异常，否则终止程序。异常类型Python中的异常是程序运行时发生的错误信号。不同的异常类型对应着不同的问题，比如NameError表示未声明的变量，SyntaxError表示语法错误。04函数与模块函数定义与调用系统自带的函数功能即前文介绍的内置函数，是系统已经写好的，比如输出函数print()、输入函数input()、最大值函数max()。系统函数

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在Python中，自定义的函数可以通过其名称来调用，调用时可以传递参数（实参），这些参数将在函数定义时匹配到对应的形参。调用函数函数是组织好的、可重复使用的、用来实现单一或某些相关联功能的代码段。Python中的函数分为系统函数和自定义函数两类。函数定义主要是使用def关键字来定义，后面跟着函数名、参数列表（可有可无）以及冒号，紧接着是函数体，可以包含return语句。自定义函数函数参数详解位置参数调用函数时，我们在函数的参数位置按顺序输入了相应的数据，这些数据就称为位置参数。它们在调用时必须匹配函数定义中的参数。默认值参数在自定义函数时，形参可以指定默认值，这时需要将其放置于关键字参数之后。例如，一个参数默认值为5，可以表示为c=5。可变长参数Python中可变长度参数有两种形式，分别是*args和kwds。*args将接收到的多个实参放在一个元组中，kwds将接收到的键值对实参存入字典中。局部变量全局变量是在函数外部定义的变量，它们可以在整个程序中任何地方被访问。要在函数内部使用全局变量，需要使用global关键字声明。全局变量作用域链作用域链是Python中用于查找变量的机制，它确保了在局部作用域中无法找到的变量时，能够在更大的作用域中查找，直到全局作用域。在Python中，局部变量是在函数或方法内部定义的，它们只能在该函数的上下文中访问，一旦退出函数，局部变量将不再可见。变量作用域递归函数实现递归概念递归函数是在其定义过程中调用自身的一种函数。这种函数通常用于解决可以被分解为多个子问题的问题，其中每个子问题都是原问题的一个简化版本。递归结束条件是递归函数中非常重要的部分，它告诉函数在什么情况下应该停止递归并返回结果。如果缺少结束条件，递归将无限进行下去，导致栈溢出错误。递归实例使用递归函数来定义计算阶乘的函数，例如计算8的阶乘，通过递归调用自身，每次将n减少1，直到n为0时返回1，最终计算出8的阶乘结果为40320。lambda匿名函数Lambda表达式Python中用于创建匿名函数的小巧而强大的工具。匿名函数是没有名称的函数；lambda只是一个表达式，比标准的def函数体简单许多。Lambda语法语法只包含一个语句，形如<函数名>=lambda<参数列表>，<表达式>。例如，f=lambdax:x+1定义了一个匿名函数，该函数接受一个参数并返回其增量。Lambda调用Lambda表达式定义的匿名函数可以像普通函数一样被调用，例如f(3)将调用之前定义的匿名函数f，并传递参数3，返回结果4（即3+1）。模块导入方法模块导入方式主模块判断模块作用模块定义为了编写代码复用，只有函数还不够，因为函数的作用范围只在当前的python文件内，在另一个文件则无法使用之前定义好的函数功能。建立专门的python文件来保存自己定义好的函数，再通过调用此文件来实现函数功能，这个python文件就是模块。模块的创建，就是新建一个python文件。三种方式可以导入与调用模块；第一种import模块名；第二种from模块名import函数名；第三种from模块名import*。为了区分模块是作为主程序运行还是被其他程序导入，Python使用_name_属性。当模块作为主程序运行时，_name_的值为“_main_”。模块是Python中功能与数据的集合，通过import语句可以在多个文件中重复使用代码。有效地组织模块到包中，可以实现功能的复用与代码的模块化。模块的基础在包内部分文件之间共享数据时，可以利用局部变量，但在不同模块间共享数据推荐使用全局变量。全局变量在包级别定义，可在包的任何模块中访问。局部与全局变量包是相关模块的集合，可以通过import语句导入。创建包时，需在包目录中包含一个名为__init__.py的文件，该文件可以为空，用于标识目录为Python包。包的创建与使用010302包管理技巧在包的__init__.py文件中编写初始化代码是常见的做法。这些代码可以在包被导入时运行，例如，设置全局变量或执行必要的配置操作。初始化的艺术0405面向对象编程面向对象概念面向对象三特征封装数据与方法，保护属性和行为；继承复用代码，父类功能无缝融入子类；多态灵活操作，同类不同表现，增强代码复用。类与对象类，乃群体之共性描绘，集相似特征与行为于一体。人类、动物皆含姓名、性别等属性，及吃饭、睡觉等行为，类为对象之蓝图。对象定义万物皆对象，实体为业务逻辑与操作基石，对象集属性与方法于一体，属性描述其静态特征，方法实现其动态行为。类与对象创建类定义类的命名通常以大写字母开头，创建类的语法格式为，属性与方法；实例对象创建后，就可以使用“.”运算符来访问这个实例对象的属性和方法。类与实例属性类属性定义在类级别，为所有实例共享；实例属性则绑定至具体实例，互不干扰；修改类属性不影响现有实例属性。实例化根据Animal类，实例化一个动物对象a；通过访问名称属性，roduce()调用介绍方法；实例对象创建后，就可以使用“.”运算符访问。属性与方法实例属性实例的属性也可以用“实例名新属性”进行增加；基于Animal类，为实例对象a增加weight的属性；classAnimal:_name='动物'；defintroduce(self):。03魔法方法Python中的魔法方法是一组特殊的方法，以双下划线_开头和结尾，用于实现类的特定行为和操作，在类或对象的特定事件发生时自动执行。0201类属性类的属性是在创建类时声明的变量，有时不允许在外部访问或更改，这些不允许在类外部访问或更改的属性为私有属性，可以在类外部进行访问或更改的为公有属性。_init_()构造方法，用于初始化对象属性；定义时以self为首个参数，函数体中的属性前缀是self；实例属性只能通过实例对象名访问，不能通过类名访问实例属性。_init_()str_()字符串表示方法，用于定义类的自定义字符串表达形式；当需要改变默认的字符串输出或提供更友好的表示时，可重载str_()方法来自定义类的字符串输出。str_0魔法方法应用继承与多态重写多态当父类方法无法满足需求时，在子类中定义同名方法以覆盖父类方法，称为方法重写；重写时方法名、参数列表需相同，但实现可异。多态增强程序灵活性，通过继承与重写实现；不同对象执行相同方法展现各异，优化代码复用与扩展性，是面向对象编程的重要特性之一。在子类的类体中，继承父类的方法时，可以使用父类名.方法名（self）或super().方法名([参数列表])将父类的功能融入到子类中。继承父类方法重写时确保方法名、参数列表与父类相同，返回类型尽量兼容；子类方法可访问父类属性与方法，实现功能扩展或修改。方法重写规则方法重写技巧06文件与文件夹open(file,mode=r,buffering=-1,encoding=None,errors=None,newline=None,closefd=True,opener=None)文件操作函数函数语法File(文件路径),Mode(模式，如r,w),Buffering(缓冲策略),Encoding(编码格式),Errors(错误处理),Newline(换行符)参数说明r+读写，w+覆盖写，a+追加写，rb二进制读，wb二进制写，ab二进制追加，可省略模式。详细参数可参考Python官方文档。模式说明文件属性方法常用属性文件对象拥有.closed、.mode和.name等常用属性，分别用于检查文件是否已关闭、获取文件打开模式以及获取文件名。操作方法文件对象提供了一系列操作方法，如.read()、.write()、.tell()和.seek()等，用于读取、写入、获取位置和移动文件指针。文件夹管理os.path模块os.path模块提供了更多与路径名操作相关的功能，例如abspath()获取绝对路径、basename()和dirname()分别获取文件名和路径。os模块os模块包含了一系列用于目录和文件管理的功能，如chdir()改变目录、getcwd()获取当前目录、listdir()列出目录内容等。os模块应用切换目录使用os模块的chdir()函数可以轻松切换当前工作目录，例如，os.chdir('/path/to/newdir')将工作目录切换到指定路径。列出目录内容listdir()函数用于列出当前目录下的所有文件和文件夹名称，例如，os.listdir('.')将列出当前目录下的所有内容。创建文件夹要创建新的文件夹，可以使用mkdir()函数，例如，os.mkdir('newdir')将在当前目录下创建名为newdir的新文件夹。删除文件删除文件可以使用remove()函数，例如，os.remove('filename.txt')将删除名为filename.txt的文件，确保在删除前备份重要数据。路径处理方法为了确保代码的可移植性，可以使用os.path.join()来连接路径的不同部分，该方法会根据运行平台自动使用正确的路径分隔符。转换路径分隔符在使用文件和目录时，经常需要获取它们的绝对路径。可以使用os.path.abspath()函数来获取指定路径的绝对路径。获取绝对路径07Python计算生态标准库介绍Python标准库包含强大的模块，如random和time，为常见任务提供简单有效的解决方案。random模块生成伪随机数，支持多种随机数生成函数和序列操作。计算模块time和datetime模块共同构成了Python处理日期和时间的基石。它们提供了丰富的功能，如获取当前时间、时间运算以及时间格式化，方便进行日期时间的操作。日期与时间Python标准库中的json和xml模块用于处理文本数据，简化数据的编码和解码过程。这些模块提供了简单的API，使得操作JSON和XML格式的数据变得轻松。文本处理图形编程turtle是Python的一个标准图形库，提供了一种面向对象的绘图方式。用户可以通过编程控制一个“海龟”在屏幕上画图，轻松绘制出各种简单的形状和图案。turtle绘图库海龟绘图使用turtle库之前，需要先导入该库。导入turtle库后，用户就可以使用它提供的一系列命令来控制海龟进行绘图了，包括移动、旋转、设置画笔属性等操作。绘图命令turtle库的绘图命令允许用户控制画笔的行为，包括拿起和放下画笔、向前移动、旋转以及设置画笔速度等。这些命令使得用户能够绘制出各种复杂的图形和图案。random库是Python的标准库之一，主要用于生成伪随机数。它提供了如random()和randint()等函数，使得生成随机数变得简单方便。随机数生成random库不仅限于生成随机数，还提供了用于操作随机序列的功能。例如，shuffle()函数可以随机打乱序列中的元素顺序，实现更复杂的随机序列操作。序列操作random库中的每个函数都设计用来执行特定的随机数生成或序列操作任务。了解每个函数的功能和参数使用方式，有助于高效地利用random库生成所需的随机数据。函数功能random随机库时间处理time库中的localtime()和gmtime()函数用