【基础】Python编程基础：变量、数据类型与运算

# 2.1 变量定义与赋值

在 Python 中，变量用于存储数据。变量定义使用 `=` 赋值运算符，如下所示：

my_name = "John Doe"
age = 30

变量名可以由字母、数字和下划线组成，但不能以数字开头。变量名应具有描述性，以反映所存储数据的含义。

# 2. Python变量与数据类型

### 2.1 变量定义与赋值

在Python中，变量用于存储数据。变量定义使用赋值运算符`=`，如下所示：

# 定义变量并赋值
name = "John Doe"
age = 30

变量名必须以字母或下划线开头，后续可以包含字母、数字和下划线。变量名不能包含空格或特殊字符。

### 2.2 数据类型与转换

Python支持多种数据类型，包括：

* **数字类型：**int（整数）、float（浮点数）、complex（复数）
* **序列类型：**list（列表）、tuple（元组）、range（范围）
* **映射类型：**dict（字典）
* **集合类型：**set（集合）、frozenset（冻结集合）
* **布尔类型：**bool（布尔值）
* **字节类型：**bytes（字节序列）
* **字符串类型：**str（字符串）

数据类型转换可以通过内置函数进行，例如：

# 将字符串转换为整数
num = int("123")

# 将浮点数转换为字符串
str_num = str(123.45)

#### 数据类型转换表

| 目标类型 | 源类型 | 函数 |
|---|---|---|
| int | str | int() |
| float | str | float() |
| str | int | str() |
| str | float | str() |
| list | tuple | list() |
| tuple | list | tuple() |
| dict | list | dict() |
| set | list | set() |
| frozenset | set | frozenset() |
| bool | int | bool() |
| bool | float | bool() |
| bool | str | bool() |

#### 代码示例

# 定义不同类型变量
num = 123  # int
decimal = 123.45  # float
name = "John Doe"  # str
is_active = True  # bool
my_list = [1, 2, 3]  # list
my_tuple = (1, 2, 3)  # tuple
my_dict = {"name": "John Doe", "age": 30}  # dict
my_set = {1, 2, 3}  # set

# 3. Python运算符与表达式

### 3.1 算术运算符

算术运算符用于对数字或变量进行数学运算。Python 中常用的算术运算符包括：

| 运算符 | 描述 |
|---|---|
| + | 加法 |
| - | 减法 |
| * | 乘法 |
| / | 除法（浮点数） |
| // | 除法（取整） |
| % | 取余 |
| ** | 幂运算 |

**代码示例：**

# 加法
result = 10 + 5
print(result)  # 输出：15

# 减法
result = 10 - 5
print(result)  # 输出：5

# 乘法
result = 10 * 5
print(result)  # 输出：50

# 除法（浮点数）
result = 10 / 5
print(result)  # 输出：2.0

# 除法（取整）
result = 10 // 5
print(result)  # 输出：2

# 取余
result = 10 % 5
print(result)  # 输出：0

# 幂运算
result = 10 ** 2
print(result)  # 输出：100

### 3.2 比较运算符

比较运算符用于比较两个值的大小或相等性。Python 中常用的比较运算符包括：

| 运算符 | 描述 |
|---|---|
| == | 等于 |
| != | 不等于 |
| < | 小于 |
| > | 大于 |
| <= | 小于或等于 |
| >= | 大于或等于 |

**代码示例：**

# 等于
result = 10 == 5
print(result)  # 输出：False

# 不等于
result = 10 != 5
print(result)  # 输出：True

# 小于
result = 10 < 5
print(result)  # 输出：False

# 大于
result = 10 > 5
print(result)  # 输出：True

# 小于或等于
result = 10 <= 5
print(result)  # 输出：False

# 大于或等于
result = 10 >= 5
print(result)  # 输出：True

### 3.3 逻辑运算符

逻辑运算符用于对布尔值（True 或 False）进行逻辑运算。Python 中常用的逻辑运算符包括：

| 运算符 | 描述 |
|---|---|
| and | 与运算 |
| or | 或运算 |
| not | 非运算 |

**代码示例：**

# 与运算
result = True and False
print(result)  # 输出：False

# 或运算
result = True or False
print(result)  # 输出：True

# 非运算
result = not True
print(result)  # 输出：False

# 4. Python流程控制

### 4.1 条件语句

条件语句用于根据给定的条件执行不同的代码块。Python 中最常用的条件语句是 `if`、`elif` 和 `else` 语句。

**语法：**

if condition:
    # 条件为真时执行的代码块
elif condition:
    # 条件为真时执行的代码块
else:
    # 条件为假时执行的代码块

**示例：**

age = int(input("请输入您的年龄："))

if age >= 18:
    print("您已成年。")
elif age >= 13:
    print("您是青少年。")
else:
    print("您是儿童。")

### 4.2 循环语句

循环语句用于重复执行一段代码块，直到满足特定条件。Python 中最常用的循环语句是 `for` 和 `while` 循环。

**4.2.1 for 循环**

`for` 循环用于遍历序列（例如列表、元组或字符串）中的元素。

**语法：**

for item in sequence:
    # 循环体

**示例：**

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

for number in numbers:
    print(number)

**4.2.2 while 循环**

`while` 循环用于只要条件为真就重复执行一段代码块。

**语法：**

while condition:
    # 循环体

**示例：**

count = 0

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

**4.2.3 循环控制语句**

Python 提供了以下循环控制语句来控制循环的行为：

- `break`：立即退出循环。
- `continue`：跳过当前循环迭代，继续执行下一迭代。
- `pass`：空语句，不执行任何操作。

**示例：**

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

for number in numbers:
    if number == 3:
        break
    print(number)

**代码逻辑分析：**

此代码使用 `for` 循环遍历 `numbers` 列表。当 `number` 等于 3 时，`break` 语句会立即退出循环，因此不会打印 3 后的数字。

# 5.1 函数定义与调用

函数是 Python 中封装代码块的结构，允许在程序中重复使用代码，从而提高代码的可重用性和可维护性。

**函数定义**

函数定义使用 `def` 关键字，后面跟函数名和圆括号。圆括号内可以包含函数参数，用于接收外部传入的数据。

def my_function(arg1, arg2):
    # 函数体

**函数调用**

函数调用使用函数名和圆括号。圆括号内可以传递实际参数，用于向函数传递数据。

my_function(10, 20)

**参数**

函数参数是传递给函数的数据。参数可以是任何 Python 数据类型，包括变量、常量、列表和字典。

**返回值**

函数可以返回一个值，使用 `return` 关键字。如果函数不返回任何值，则默认返回 `None`。

def sum_numbers(num1, num2):
    return num1 + num2

**示例**

下面是一个计算两个数字之和的函数示例：

def sum_numbers(num1, num2):
    """计算两个数字之和。

    Args:
        num1 (int): 第一个数字。
        num2 (int): 第二个数字。

    Returns:
        int: 两个数字之和。
    """
    return num1 + num2