【基础】Python基本语法详解

# 2.1 数据类型详解

### 2.1.1 数字类型

Python中的数字类型包括整数、浮点数和复数。整数是用整数表示的，浮点数是用小数表示的，复数是用实部和虚部表示的。

# 整数
number = 10

# 浮点数
number = 10.5

# 复数
number = 10 + 5j

# 2. Python数据类型与变量

### 2.1 数据类型详解

Python支持多种数据类型，每种数据类型都有其特定的用途和特性。

#### 2.1.1 数字类型

数字类型用于表示数值，包括整数、浮点数和复数。

* 整数：整数是无小数部分的数字，可以使用int()函数创建。例如：

a = int(10)  # 创建一个整数变量a，值为10

* 浮点数：浮点数是有小数部分的数字，可以使用float()函数创建。例如：

b = float(3.14)  # 创建一个浮点数变量b，值为3.14

* 复数：复数是具有实部和虚部的数字，可以使用complex()函数创建。例如：

c = complex(2, 3)  # 创建一个复数变量c，实部为2，虚部为3

#### 2.1.2 字符串类型

字符串类型用于表示文本数据，可以使用str()函数创建。例如：

s = str("Hello World")  # 创建一个字符串变量s，值为"Hello World"

字符串支持各种操作，如连接、切片和格式化。

#### 2.1.3 布尔类型

布尔类型表示真或假，可以使用bool()函数创建。例如：

t = bool(True)  # 创建一个布尔变量t，值为True

布尔类型主要用于条件语句中。

#### 2.1.4 列表类型

列表类型用于存储有序的元素集合，可以使用[]创建。例如：

l = [1, 2, 3, 4, 5]  # 创建一个列表变量l，包含元素1、2、3、4、5

列表支持各种操作，如添加、删除、插入和排序。

#### 2.1.5 元组类型

元组类型用于存储不可变的有序元素集合，可以使用()创建。例如：

t = (1, 2, 3, 4, 5)  # 创建一个元组变量t，包含元素1、2、3、4、5

元组与列表类似，但不能被修改。

#### 2.1.6 字典类型

字典类型用于存储键值对，可以使用{}创建。例如：

d = {"name": "John", "age": 30, "city": "New York"}  # 创建一个字典变量d，包含键值对

字典支持各种操作，如添加、删除、查找和更新。

#### 2.1.7 集合类型

集合类型用于存储无序的唯一元素集合，可以使用set()创建。例如：

s = set([1, 2, 3, 4, 5])  # 创建一个集合变量s，包含元素1、2、3、4、5

集合支持各种操作，如添加、删除、交集和并集。

### 2.2 变量的定义与使用

#### 2.2.1 变量的命名规则

Python变量的命名规则如下：

* 变量名必须以字母或下划线开头
* 变量名只能包含字母、数字和下划线
* 变量名不能是Python关键字
* 变量名应简短、描述性，并符合驼峰命名法或下划线命名法

#### 2.2.2 变量的赋值与类型转换

变量的赋值使用等号(=)运算符。例如：

a = 10  # 将整数10赋值给变量a

变量的类型转换可以使用内置函数，如int()、float()和str()。例如：

b = str(a)  # 将变量a转换为字符串并赋值给变量b

# 3.1 条件语句

条件语句是用于控制程序执行流程的语句，它根据指定的条件来决定是否执行某段代码。Python 中常用的条件语句有 `if-elif-else` 语句和嵌套条件语句。

#### 3.1.1 if-elif-else 语句

`if-elif-else` 语句用于根据多个条件来执行不同的代码块。其语法如下：

if condition1:
    # 如果 condition1 为真，执行此代码块
elif condition2:
    # 如果 condition1 为假，且 condition2 为真，执行此代码块
else:
    # 如果 condition1 和 condition2 都为假，执行此代码块

例如，以下代码根据输入的数字判断其奇偶性：

num = int(input("请输入一个数字："))
if num % 2 == 0:
    print(f"{num} 是偶数")
elif num % 2 == 1:
    print(f"{num} 是奇数")
else:
    print("输入无效")

#### 3.1.2 嵌套条件语句

嵌套条件语句是将一个条件语句嵌套在另一个条件语句中。其语法如下：

if condition1:
    if condition2:
        # 如果 condition1 和 condition2 都为真，执行此代码块
    else:
        # 如果 condition1 为真，但 condition2 为假，执行此代码块
else:
    # 如果 condition1 为假，执行此代码块

例如，以下代码根据输入的数字判断其奇偶性和大小：

num = int(input("请输入一个数字："))
if num % 2 == 0:
    print(f"{num} 是偶数")
    if num > 0:
        print(f"{num} 是正偶数")
    else:
        print(f"{num} 是负偶数")
else:
    print(f"{num} 是奇数")
    if num > 0:
        print(f"{num} 是正奇数")
    else:
        print(f"{num} 是负奇数")

# 4. Python实践应用

### 4.1 文件操作

#### 4.1.1 文件的读写操作

Python提供了丰富的文件操作函数，可以方便地对文件进行读写操作。

**文件打开**

with open('filename.txt', 'mode') as f:
    # 文件操作代码

* `filename.txt` 为要打开的文件名
* `mode` 为打开模式，常见模式有：
* `r`：只读模式
* `w`：只写模式，若文件不存在则创建，若存在则清空
* `a`：追加模式，若文件不存在则创建，若存在则在文件末尾追加
* `r+`：读写模式，文件必须存在
* `w+`：读写模式，若文件不存在则创建，若存在则清空
* `a+`：读写模式，若文件不存在则创建，若存在则在文件末尾追加

**文件读取**

with open('filename.txt', 'r') as f:
    content = f.read()

* `f.read()` 读取文件所有内容，返回字符串

**文件写入**

with open('filename.txt', 'w') as f:
    f.write('Hello, world!')

* `f.write()` 向文件写入内容，参数为字符串

**文件追加**

with open('filename.txt', 'a') as f:
    f.write('Hello, world!')

* `f.write()` 向文件追加内容，参数为字符串

#### 4.1.2 文件的创建与删除

**文件创建**

with open('new_file.txt', 'w') as f:
    pass

* `open()` 函数以写模式打开文件，若文件不存在则创建

**文件删除**

import os
os.remove('filename.txt')

* `os.remove()` 函数删除指定文件

#### 4.1.3 文件的属性与权限

**文件属性**

import os
file_stats = os.stat('filename.txt')
print(file_stats)

* `os.stat()` 函数返回文件属性信息，包括文件大小、创建时间、修改时间等

**文件权限**

import os
os.chmod('filename.txt', 0o644)

* `os.chmod()` 函数修改文件权限，参数为文件路径和权限值
* 权限值由三位数字组成，分别表示文件所有者、用户组和其他用户的权限
* 每位数字表示权限类型，0表示无权限，1表示可执行权限，2表示可写权限，4表示可读权限
* 例如，`0o644` 表示文件所有者具有读写权限，用户组具有读权限，其他用户具有读权限

### 4.2 网络编程

#### 4.2.1 Socket编程基础

Socket是网络编程的基本单位，它提供了一种应用程序与网络进行通信的机制。

**创建Socket**

import socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

* `socket.socket()` 函数创建Socket对象
* `socket.AF_INET` 表示IPv4地址族
* `socket.SOCK_STREAM` 表示TCP协议

**绑定Socket**

sock.bind(('127.0.0.1', 8080))

* `sock.bind()` 函数将Socket绑定到指定地址和端口
* `'127.0.0.1'` 为本地环回地址
* `8080` 为端口号

**监听Socket**

sock.listen(5)

* `sock.listen()` 函数将Socket设置为监听状态，参数为最大连接数

**接受连接**

conn, addr = sock.accept()

* `sock.accept()` 函数接受客户端连接，返回连接对象和客户端地址

#### 4.2.2 HTTP请求与响应

HTTP（超文本传输协议）是用于在Web浏览器和Web服务器之间传输数据的协议。

**HTTP请求**

request = 'GET /index.html HTTP/1.1\r\nHost: example.com\r\n\r\n'

* HTTP请求由请求行、请求头和空行组成
* 请求行包含请求方法、请求路径和HTTP版本
* 请求头包含有关请求的附加信息，如主机名

**HTTP响应**

response = 'HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html\r\n\r\n<html><body>Hello, world!</body></html>'

* HTTP响应由状态行、响应头和空行组成
* 状态行包含HTTP版本、状态码和状态消息
* 响应头包含有关响应的附加信息，如内容类型

#### 4.2.3 Web服务器搭建

import socket
import http.server

# 创建Socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定Socket
sock.bind(('127.0.0.1', 8080))

# 监听Socket
sock.listen(5)

# 创建HTTP服务器
server = http.server.HTTPServer(sock, http.server.SimpleHTTPRequestHandler)

# 运行服务器
server.serve_forever()

* 服务器在本地环回地址`127.0.0.1`的`8080`端口监听HTTP连接
* 当客户端连接到服务器时，`HTTPServer`将创建一个`SimpleHTTPRequestHandler`对象来处理请求
* `SimpleHTTPRequestHandler`提供了基本的文件系统操作，如文件读取和写入

### 4.3 数据处理

#### 4.3.1 数据结构的应用

Python提供了丰富的内置数据结构，如列表、元组、字典和集合。

**列表**

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]

* 列表是可变的有序序列，可以存储不同类型的数据

**元组**

my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5)

* 元组是不可变的有序序列，可以存储不同类型的数据

**字典**

my_dict = {'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}

* 字典是一种无序的键值对集合，键必须是唯一的

**集合**

my_set = {1, 2, 3, 4, 5}

* 集合是一种无序的不重复元素集合

#### 4.3.2 数据分析与可视化

**数据分析**

import pandas as pd

df = pd.read_csv('data.csv')
df['age'].mean()

* `pandas`库提供了强大的数据分析功能
* `df.read_csv()`函数从CSV文件读取数据
* `df['age'].mean()`函数计算年龄列的平均值

**数据可视化**

import matplotlib.pyplot as plt

plt.scatter(df['age'], df['salary'])
plt.show()

* `matplotlib`库提供了丰富的可视化功能
* `plt.scatter()`函数绘制散点图，显示年龄和工资之间的关系
* `plt.show()`函数显示图形

# 5.1 面向对象编程

面向对象编程（OOP）是一种编程范式，它以对象为中心。对象是数据和行为的集合，它封装了数据并提供访问数据的方法。OOP 的主要好处是它提高了代码的可重用性、可维护性和可扩展性。

### 5.1.1 类与对象

类是对象的蓝图，它定义了对象的数据和行为。对象是类的实例，它包含了类的所有数据和行为。

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

    def get_name(self):
        return self.name

    def get_age(self):
        return self.age

在这个例子中，`Person` 类定义了一个具有 `name` 和 `age` 属性的对象。`__init__` 方法是构造函数，它在创建对象时被调用。`get_name` 和 `get_age` 方法是访问器方法，它们允许我们获取对象的属性。

### 5.1.2 继承与多态

继承允许一个类从另一个类继承数据和行为。派生类可以覆盖基类的方法，以提供不同的实现。多态允许我们使用相同的接口来调用不同类型对象的相同方法。

class Employee(Person):
    def __init__(self, name, age, salary):
        super().__init__(name, age)
        self.salary = salary

    def get_salary(self):
        return self.salary

在这个例子中，`Employee` 类从 `Person` 类继承。`Employee` 类覆盖了 `get_name` 和 `get_age` 方法，以提供自己的实现。`get_salary` 方法是 `Employee` 类特有的。

### 5.1.3 模块与包

模块是 Python 代码的集合，它可以被其他 Python 代码导入和使用。包是模块的集合，它可以被其他 Python 代码导入和使用。

import my_module

my_module.my_function()

在这个例子中，`my_module` 是一个模块，它包含 `my_function` 函数。我们使用 `import` 语句导入模块，然后使用模块名调用函数。