【基础】Python入门：从安装到第一个程序

# 2.1 Python安装与环境配置

Python是一种跨平台的编程语言，可以在不同的操作系统上运行。要使用Python，首先需要在计算机上安装Python解释器。

**Windows系统安装Python：**

1. 访问Python官方网站（https://www.python.org/downloads/）下载最新版本的Python安装程序。
2. 运行安装程序，按照提示完成安装。
3. 验证安装是否成功：打开命令行窗口，输入`python`命令，如果显示Python版本信息，则安装成功。

**MacOS系统安装Python：**

1. 使用Homebrew安装Python：`brew install python`
2. 验证安装是否成功：打开终端窗口，输入`python`命令，如果显示Python版本信息，则安装成功。

**Linux系统安装Python：**

1. 使用包管理器安装Python：`sudo apt-get install python3`（Debian/Ubuntu）或`sudo yum install python3`（CentOS/Red Hat）
2. 验证安装是否成功：打开终端窗口，输入`python3`命令，如果显示Python版本信息，则安装成功。

**环境配置：**

安装Python后，需要配置环境变量以方便使用Python命令。

1. 在系统环境变量中添加Python解释器的路径（通常为`/usr/bin/python`或`/usr/bin/python3`）。
2. 添加Python库的路径（通常为`/usr/lib/python3.X`）。

# 2. Python开发环境搭建与基础语法

### 2.1 Python安装与环境配置

**Windows系统安装**

1. 下载Python官方网站提供的Windows安装包。
2. 双击安装包，按照提示进行安装。
3. 安装完成后，在命令行中输入`python --version`验证是否安装成功。

**Linux系统安装**

1. 使用包管理器安装Python：

sudo apt-get install python3

2. 验证安装：

python3 --version

**环境配置**

1. **添加环境变量：**

# Windows
setx PATH "%PATH%;C:\Python3\Scripts"
# Linux
export PATH=$PATH:/usr/local/bin/python3

2. **验证环境变量：**

# Windows
echo %PATH%
# Linux
echo $PATH

### 2.2 Python基础语法概述

#### 2.2.1 数据类型和变量

**数据类型：**

- 整数（int）：10, -20
- 浮点数（float）：3.14, -1.618
- 字符串（str）："hello", 'world'
- 布尔值（bool）：True, False
- 列表（list）：[1, 2, 3], ['a', 'b', 'c']
- 元组（tuple）：(1, 2, 3), ('a', 'b', 'c')
- 字典（dict）：{'name': 'John', 'age': 30}

**变量：**

变量用于存储数据，使用`=`赋值：

name = "John"
age = 30

#### 2.2.2 运算符和表达式

**运算符：**

- **算术运算符：** +, -, *, /, %
- **比较运算符：** ==, !=, >, <, >=, <=
- **逻辑运算符：** and, or, not

**表达式：**

表达式由运算符和操作数组成，用于计算值：

result = 10 + 20
if result > 20:
    print("Result is greater than 20")

#### 2.2.3 流程控制

**条件语句：**

- **if语句：**

if condition:
    # 代码块

- **elif语句：**

if condition1:
    # 代码块
elif condition2:
    # 代码块

- **else语句：**

if condition:
    # 代码块
else:
    # 代码块

**循环语句：**

- **for循环：**

for item in iterable:
    # 代码块

- **while循环：**

while condition:
    # 代码块

# 3.1 Python数据结构概述

Python提供了一系列内置的数据结构，这些数据结构可以存储和组织各种类型的数据。理解这些数据结构对于高效地处理和管理数据至关重要。

#### 3.1.1 列表

列表是一种可变的有序数据结构，它可以存储任何类型的数据元素。列表使用方括号 `[]` 表示，元素之间用逗号分隔。例如：

my_list = [1, 2, 3, 'hello', [1, 2, 3]]

**逻辑分析：**

- `my_list` 是一个列表，包含了 5 个元素：整数、字符串和另一个列表。
- 列表中的元素可以是任何类型，包括其他列表。
- 列表是可变的，这意味着可以添加、删除或修改元素。

#### 3.1.2 元组

元组是一种不可变的有序数据结构，它类似于列表，但不能修改。元组使用小括号 `()` 表示，元素之间用逗号分隔。例如：

my_tuple = (1, 2, 3, 'hello', (1, 2, 3))

**逻辑分析：**

- `my_tuple` 是一个元组，包含了 5 个元素：整数、字符串和另一个元组。
- 元组中的元素可以是任何类型，包括其他元组。
- 元组是不可变的，这意味着不能添加、删除或修改元素。

#### 3.1.3 字典

字典是一种无序的数据结构，它存储键值对。键是唯一的标识符，而值可以是任何类型的数据。字典使用大括号 `{}` 表示，键和值之间用冒号 `:` 分隔。例如：

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

**逻辑分析：**

- `my_dict` 是一个字典，包含了 3 个键值对：`name`、`age` 和 `city`。
- 字典中的键必须是唯一的，而值可以是任何类型。
- 字典是无序的，这意味着元素的顺序不会被保留。

# 4.1 Python面向对象编程概述

### 4.1.1 类和对象

在面向对象编程（OOP）中，类是用于创建对象的蓝图。它定义了对象的属性和方法。对象是类的实例，具有自己的属性和方法。

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

在这个示例中，`Person` 类定义了两个属性（`name` 和 `age`）和两个方法（`get_name` 和 `get_age`）。要创建 `Person` 对象，可以使用以下代码：

person1 = Person("John", 30)

`person1` 是 `Person` 类的实例，具有 `name` 和 `age` 属性。

### 4.1.2 继承和多态

继承允许一个类（子类）从另一个类（父类）继承属性和方法。子类可以重写父类的方法，以提供自己的实现。

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

    def get_salary(self):
        return self.salary

`Employee` 类继承了 `Person` 类，并添加了 `salary` 属性和 `get_salary` 方法。

多态允许子类对象以与父类对象相同的方式被使用。这意味着子类对象可以被分配给父类变量，并且父类方法可以调用子类方法。

person2 = Employee("Jane", 25, 50000)
print(person2.get_name())  # 输出：Jane
print(person2.get_age())  # 输出：25
print(person2.get_salary())  # 输出：50000

在上面的示例中，`person2` 是 `Employee` 类的对象，但它可以被分配给 `Person` 类的变量。`get_name` 和 `get_age` 方法是父类的方法，但它们可以被子类对象调用。

# 5.1 Python文件操作

### 5.1.1 文件读写操作

Python提供了丰富的文件操作函数，可以轻松地对文件进行读写操作。

**打开文件**

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

* `open()`函数打开一个文件，并返回一个文件对象。
* `w`参数指定文件打开模式为写入模式。
* `with`语句确保在操作完成后自动关闭文件。

**读取文件**

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

* `read()`方法读取整个文件的内容并返回一个字符串。
* `r`参数指定文件打开模式为读取模式。

**写入文件**

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

* `write()`方法将字符串写入文件。
* `w`参数指定文件打开模式为写入模式，如果文件不存在，则创建文件。

### 5.1.2 文件属性和权限

Python提供了多种方法来获取和设置文件属性和权限。

**获取文件属性**

import os

file_path = 'file.txt'
file_size = os.path.getsize(file_path)
file_ctime = os.path.getctime(file_path)

* `os.path.getsize()`函数获取文件大小（字节）。
* `os.path.getctime()`函数获取文件创建时间。

**设置文件权限**

import os

file_path = 'file.txt'
os.chmod(file_path, 0o644)

* `os.chmod()`函数设置文件的权限。
* `0o644`参数表示用户和组具有读写权限，其他用户具有只读权限。

# 6.1 Python网络编程

### 6.1.1 Socket编程基础

Socket是网络编程的基础，它允许应用程序通过网络进行通信。Python提供了`socket`模块来支持Socket编程。

**创建Socket**

import socket

# 创建一个TCP socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

**绑定Socket**

# 绑定socket到一个IP地址和端口
sock.bind((HOST, PORT))

**监听Socket**

# 监听传入连接
sock.listen(5)

**接受连接**

# 接受一个传入连接并返回一个新的socket和客户端地址
conn, addr = sock.accept()

**发送和接收数据**

# 发送数据到客户端
conn.send(b'Hello world!')

# 接收数据从客户端
data = conn.recv(1024)

**关闭Socket**

# 关闭socket
sock.close()

### 6.1.2 HTTP请求和响应

HTTP（超文本传输协议）是Web上使用的协议。Python提供了`requests`库来简化HTTP请求和响应的处理。

**发送HTTP请求**

import requests

# 发送一个GET请求
response = requests.get('https://example.com')

# 发送一个POST请求
response = requests.post('https://example.com', data={'name': 'John', 'age': 30})

**处理HTTP响应**

# 获取响应状态码
response.status_code

# 获取响应内容
response.content

# 获取响应头信息
response.headers