第1章 Python基础

第1章 Python基础

本章目标：掌握 Python 最常见的数据类型、字符串与编码、列表与元组、条件判断、循环、字典与集合等基础内容。

1. Python代码的基本特点

Python 使用缩进组织代码块，而不是大括号
一般约定使用 4 个空格 作为一级缩进
变量名推荐见名知意，遵循 snake_case 风格

2. 数据类型和变量

2.1 整数 `int`

Python 的整数没有固定大小限制
数字中可以用 _ 分隔，便于阅读

num = 10_000_000
print(num)

2.2 浮点数 `float`

浮点数就是带小数的数据
可以使用科学计数法

a = 3.14
b = 1.23e9
print(a, b)

[!tip] 注意
浮点数在计算机中是近似表示的，因此某些运算结果可能存在精度误差。

2.3 字符串 `str`

字符串可以用单引号或双引号包起来
\ 用于转义
常见转义字符：
- \n：换行
- \t：制表符
r'...' 表示原始字符串，默认不转义
'''...''' 或 """...""" 可以表示多行字符串

print('I\'m "OK"!')
print(r'c:\new\test')
print('''line1
line2
line3''')

2.4 布尔值 `bool`

只有两个值：True 和 False
常见逻辑运算：
- and
- or
- not

print(3 > 2 and 2 > 1)
print(not False)

2.5 空值 `None`

None 表示“空”或“没有值”
None 不是 0，也不是空字符串 ''

x = None
print(x)

2.6 变量

变量名规则：

由字母、数字、下划线组成
不能以数字开头
区分大小写

当我们写：

a = 'ABC'

可以理解为：

创建字符串对象 'ABC'
创建变量 a
让 a 指向字符串对象 'ABC'

再看：

a = 'ABC'
b = a
a = 'XYZ'
print(b)

输出：

ABC

说明：b 仍然指向原来的 'ABC'，而 a 改为指向新的 'XYZ'。

2.7 常量

Python 没有真正意义上“不能改”的常量，但通常使用全大写变量名表示常量：

PI = 3.1415926

这只是约定，不是语法强制。

2.8 小练习

n = 123
f = 456.789
s1 = 'Hello, world'
s2 = 'Hello, \'Adam\''
s3 = r'Hello, "Bart"'
s4 = r'''Hello,
Bob!'''

print(n)
print(f)
print(s1)
print(s2)
print(s3)
print(s4)

2.9 小结

Python 中一切数据都可以看作对象
变量本质上是对象的引用
常见基础类型：int、float、str、bool、None

3. 字符串和编码

3.1 字符编码的基本概念

常见发展过程：

ASCII -> Unicode -> UTF-8 / UTF-16 / UTF-32

ASCII：早期英文编码
Unicode：统一的字符标准，为每个字符分配编号
UTF-8：把 Unicode 字符编码成字节的一种方式，属于可变长编码

UTF-8 的优点：

兼容 ASCII
英文占用空间小
跨平台和网络传输非常常用

[!important] 更准确的说法
程序内部通常按 Unicode 文本来处理字符串；在保存文件或网络传输时，需要把文本编码成字节，UTF-8 是最常见的选择，但不是唯一选择。

3.2 Python中的 `str` 和 `bytes`

在 Python 3 中：

str 表示文本
bytes 表示字节数据

s = 'ABC'
b = b'ABC'
print(s)
print(b)

3.3 `ord()` 和 `chr()`

ord()：字符转整数编码
chr()：整数编码转字符

print(ord('A'))
print(ord('中'))
print(chr(66))
print(chr(25991))

3.4 编码 `encode()`

str 转 bytes：

print('ABC'.encode('ascii'))
print('中文'.encode('utf-8'))

错误示例：

# print('中文'.encode('ascii'))

原因：ASCII 编码无法表示中文字符。

3.5 解码 `decode()`

bytes 转 str：

print(b'ABC'.decode('ascii'))
print(b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'.decode('utf-8'))

3.6 `len()` 的区别

对 str：统计字符个数
对 bytes：统计字节个数

print(len('ABC'))
print(len('中文'))
print(len(b'ABC'))
print(len('中文'.encode('utf-8')))

3.7 源码编码

如果源码中包含中文，文件建议保存为 UTF-8。

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

说明：

第 1 行常见于 Linux / macOS 可执行脚本
第 2 行用于声明源码编码
在 Python 3 中，UTF-8 已经是常见默认编码，但理解这两行的含义仍然有帮助

3.8 小结

str 是文本，bytes 是字节
encode()：文本转字节
decode()：字节转文本
UTF-8 很常用，但不是唯一编码方案

4. 字符串格式化

Python 中常见的格式化方式有 3 种：

% 格式化
format()
f-string

4.1 `%` 格式化

常见占位符：

占位符	含义
`%d`	整数
`%f`	浮点数
`%s`	字符串
`%x`	十六进制整数

print('Hi %s, your score is %d' % ('Bart', 100))
print('%2d-%02d' % (3, 1))
print('%.2f' % 3.1415926)

如果 % 只是普通字符，要写成 %%：

print('growth rate: %d %%' % 7)

4.2 `format()`

{} 是占位符，format() 会把值填进去。

print('Hello, {}'.format('Tom'))
print('我叫{0}，今年{1}岁'.format('小明', 18))
print('圆周率约等于{:.2f}'.format(3.1415926))
print('Hello, {0}, 成绩提升了 {1:.1f}%'.format('小明', 17.12345))

说明：

{0} 表示第 1 个参数
{1:.1f} 表示第 2 个参数保留 1 位小数
最后面的 % 只是普通字符，不参与运算

4.3 `f-string`

这是现在最推荐的方式，可读性最好。

name = 'Bart'
score = 95.678

print(f'Hello, {name}')
print(f'成绩是 {score:.1f}')
print(f'12 * 12 = {12 * 12}')

4.4 小结

老代码常见 %
format() 更灵活
日常开发最常用 f-string

5. 使用 `list` 和 `tuple`

5.1 列表 `list`

list 是一种有序、可变的容器。

classmates = ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
print(classmates)

常用操作：

len(my_list)：获取元素个数
my_list[i]：按索引取值
my_list[-1]：取最后一个元素
append(x)：追加元素
insert(i, x)：插入元素
pop()：删除末尾元素
pop(i)：删除指定位置元素

nums = [1, 2, 3]
nums.append(4)
nums.insert(1, 99)
nums.pop()
print(nums)

5.2 元组 `tuple`

tuple 是一种有序、不可变的容器。

classmates = ('Michael', 'Bob', 'Tracy')

特点：

可以取值
不能修改元素指向
更适合表达“这组数据不该被改”

空 tuple 和单元素 tuple

t1 = ()
t2 = (1,)

注意：只有一个元素时，必须写逗号，否则会被当成普通括号。

“看起来可变”的 tuple

t = ('a', 'b', ['A', 'B'])
t[2][0] = 'X'
print(t)

这不是 tuple 本身变了，而是 tuple 里的 list 变了。
所以更准确地说：

tuple 不可变，指的是 tuple 中每个位置绑定到哪个对象不能变。

5.3 `list` 和 `tuple` 对比

类型	是否有序	是否可变	常见用途
`list`	是	是	存储可修改的数据集合
`tuple`	是	否	存储不希望被修改的数据

6. 条件判断

最基本结构：

age = int(input('Please input your age: '))

if age < 18:
    print('Not an adult')
else:
    print('Adult')

说明：

input() 得到的是字符串
如果要和数字比较，通常需要先用 int() 转换

多分支示例：

score = 78

if score >= 90:
    print('A')
elif score >= 80:
    print('B')
elif score >= 60:
    print('C')
else:
    print('D')

7. 模式匹配 `match`

[!tip] 注意
match ... case 是 Python 3.10+ 的语法。

7.1 简单匹配

score = 'B'

match score:
    case 'A':
        print('Score is A.')
    case 'B':
        print('Score is B.')
    case 'C':
        print('Score is C.')
    case _:
        print('Score is ???')

可以把它理解为更强大的 switch-case。

7.2 带条件的匹配

age = 15

match age:
    case x if x < 10:
        print(f'< 10 years old: {x}')
    case 10:
        print('10 years old.')
    case 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18:
        print('11~18 years old.')
    case 19:
        print('19 years old.')
    case _:
        print('not sure.')

7.3 匹配列表

args = ['gcc', 'hello.c', 'world.c']

match args:
    case ['gcc']:
        print('gcc: missing source file(s).')
    case ['gcc', file1, *files]:
        print('gcc compile: ' + file1 + ', ' + ', '.join(files))
    case ['clean']:
        print('clean')
    case _:
        print('invalid command.')

8. 循环

8.1 `for` 循环

total = 0
for x in range(101):
    total = total + x
print(total)

说明：

range(101) 表示 0 到 100
不建议把变量命名为 sum，因为会覆盖 Python 内置函数 sum()

8.2 `while` 循环

total = 0
n = 1

while n <= 100:
    total = total + n
    n = n + 1

print(total)

8.3 `break`

break 用于提前结束整个循环。

n = 1
while n <= 10:
    if n == 5:
        break
    print(n)
    n += 1

8.4 `continue`

continue 用于跳过本次循环，进入下一次循环。

for x in range(1, 6):
    if x == 3:
        continue
    print(x)

[!tip] 建议
break 和 continue 能少用就少用，循环逻辑会更清晰。

9. 使用 `dict` 和 `set`

9.1 字典 `dict`

dict 是一种键值对结构，查找速度快。

d = {'Jack': 95, 'Bob': 90, 'Cathy': 89}
print(d['Jack'])

常用操作：

通过 key 取值：d['Jack']
新增或修改：d[key] = value
判断 key 是否存在：'a' in d
安全取值：d.get('a')
带默认值取值：d.get('a', -1)
删除一个 key：d.pop('a')
使用 del d['a'] 删除
清空字典：d.clear()

d = {'name': 'Tom'}
d['age'] = 18
d['name'] = 'Bob'
print(d)

d = {'name': 'Tom', 'age': 18}
print(d.pop('age'))
print(d)

为什么 `dict` 的 key 必须可哈希

字典底层依赖哈希表快速定位数据，因此：

key 必须可哈希
key 通常也必须是不可变对象

例如这些通常可以作为 key：

int
str
tuple（前提是内部元素也都可哈希）

这些不能作为 key：

list
dict
set

9.2 集合 `set`

set 是一种无序、元素不重复的集合。

s = {1, 2, 3}
print(s)

也可以这样创建：

s = set([1, 2, 3])
print(s)

常用操作：

add(x)：添加元素
remove(x)：删除元素
in：判断元素是否存在

s = {1, 2, 3}
s.add(4)
s.remove(2)
print(s)

集合运算：

s1 = {1, 2, 3}
s2 = {2, 3, 4}

print(s1 & s2)  # 交集
print(s1 | s2)  # 并集

为什么 `set` 里不能放可变对象

因为 set 和 dict 一样，底层也依赖哈希值，所以：

set 的元素必须可哈希
因此通常不能放 list、dict、普通 set

可以放的例子：

s = {1, 'abc', (1, 2)}
print(s)

9.3 不可变对象的理解

看这个例子：

a = 'abc'
print(a.replace('a', 'A'))
print(a)

输出：

Abc
abc

说明：

replace() 没有修改原字符串
它返回了一个新的字符串

所以，不可变对象的意思不是“不能调用方法”，而是：

对象一旦创建，其内容本身不能被原地修改。

9.4 可变性与可哈希速查表

类型	是否可变	是否可哈希	能否作为 `dict` 的 key	能否放入 `set`
`int`	否	是	能	能
`str`	否	是	能	能
`list`	是	否	不能	不能
`tuple`	否	通常是	通常能	通常能
`dict`	是	否	不能	不能
`set`	是	否	不能	不能
`frozenset`	否	是	能	能

[!tip] 注意
tuple 只有在其所有元素都可哈希时，才可以作为 dict 的 key 或放入 set。

9.5 小结

dict 本身可变，但 key 必须可哈希
set 本身可变，但元素必须可哈希
value 可以是可变对象，但 key 不行

10. 本章总结

本章需要重点掌握：

基础类型：int、float、str、bool、None
字符串与字节：str、bytes、encode()、decode()
三种格式化方式：%、format()、f-string
容器类型：list、tuple、dict、set
流程控制：if、match、for、while
可变对象、不可变对象、可哈希对象

11. 练习题

11.1 基础题

定义一个整数、一个浮点数、一个字符串，并分别打印它们。
写出下面字符串的输出结果：

print('I\'m learning Python\nVery good!')

说出 str 和 bytes 的区别。
使用 ord() 输出 'A' 和 '中' 的编码值。
将字符串 'hello' 编码为 bytes，再解码回来。

11.2 字符串格式化题

使用 % 格式化输出：

My name is Tom, age is 18

使用 format() 格式化输出一个浮点数，保留两位小数。
使用 f-string 输出：

小明的成绩是 92.5

11.3 容器题

创建一个包含 5 个整数的 list，输出第 1 个和最后 1 个元素。
向 list 中追加一个元素，再删除一个元素。
创建一个 tuple，并说明为什么单元素 tuple 要写成 (1,)。
创建一个 dict，包含 name 和 age 两个键值对，并输出其中一个值。
创建两个 set，分别求交集和并集。

11.4 条件与循环题

输入一个分数，判断输出“优秀 / 良好 / 及格 / 不及格”。
使用 for 循环计算 1 + 2 + ... + 100。
使用 while 循环输出 1 到 10。
写一个循环，输出 1 到 20 中的所有奇数。
写一个循环，遇到数字 7 时停止。

11.5 思考题

为什么 dict 的 key 不能用 list？
为什么 set 里不能直接放 dict？
为什么说 tuple “通常”可哈希，而不是“永远”可哈希？
为什么说 UTF-8 很常用，但不是所有场景都必须用 UTF-8？

12. 练习小项目：学生成绩管理器

12.1 项目目标

用本章学过的知识，写一个命令行小程序，管理若干学生成绩。

12.2 功能要求

至少实现以下功能：

添加学生成绩
查询某个学生成绩
修改学生成绩
删除学生成绩
显示所有学生成绩
统计最高分、最低分、平均分

12.3 提示

可以使用 dict 存储数据：

scores = {
    'Tom': 95,
    'Bob': 82
}

可以使用 while True 做菜单循环
可以用 if/elif/else 处理不同操作
输入的分数记得用 int() 转换

12.4 进阶要求

如果你想多练一点，可以继续加：

判断输入的分数是否在 0~100
显示成绩等级（A / B / C / D）
防止添加重名学生
使用 set 统计出现过的成绩等级

12.5 推荐菜单形式

1. 添加成绩
2. 查询成绩
3. 修改成绩
4. 删除成绩
5. 显示全部
6. 统计信息
0. 退出程序

12.6 这个项目会练到什么

input()
类型转换
if/elif/else
while
dict
set
字符串格式化

项目实现见：学生成绩管理器

posted on 2026-04-27 23:17 hidewood 阅读(12) 评论(0) 收藏举报

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第1章 Python基础

1. Python代码的基本特点

2. 数据类型和变量

2.1 整数 int

2.2 浮点数 float

2.3 字符串 str

2.4 布尔值 bool

2.5 空值 None

2.6 变量

2.7 常量

2.8 小练习

2.9 小结

3. 字符串和编码

3.1 字符编码的基本概念

3.2 Python中的 str 和 bytes

3.3 ord() 和 chr()

3.4 编码 encode()

3.5 解码 decode()

3.6 len() 的区别

3.7 源码编码

3.8 小结

4. 字符串格式化

4.1 % 格式化

4.2 format()

4.3 f-string

4.4 小结

5. 使用 list 和 tuple

5.1 列表 list

5.2 元组 tuple

空 tuple 和单元素 tuple

“看起来可变”的 tuple

5.3 list 和 tuple 对比

6. 条件判断

7. 模式匹配 match

7.1 简单匹配

7.2 带条件的匹配

7.3 匹配列表

8. 循环

8.1 for 循环

8.2 while 循环

8.3 break

8.4 continue

9. 使用 dict 和 set

9.1 字典 dict

为什么 dict 的 key 必须可哈希

9.2 集合 set

为什么 set 里不能放可变对象

9.3 不可变对象的理解

9.4 可变性与可哈希速查表

9.5 小结

10. 本章总结

11. 练习题

11.1 基础题

11.2 字符串格式化题

11.3 容器题

11.4 条件与循环题

11.5 思考题

12. 练习小项目：学生成绩管理器

12.1 项目目标

12.2 功能要求

12.3 提示

12.4 进阶要求

12.5 推荐菜单形式

12.6 这个项目会练到什么

2.1 整数 `int`

2.2 浮点数 `float`

2.3 字符串 `str`

2.4 布尔值 `bool`

2.5 空值 `None`

3.2 Python中的 `str` 和 `bytes`

3.3 `ord()` 和 `chr()`

3.4 编码 `encode()`

3.5 解码 `decode()`

3.6 `len()` 的区别

4.1 `%` 格式化

4.2 `format()`

4.3 `f-string`

5. 使用 `list` 和 `tuple`

5.1 列表 `list`

5.2 元组 `tuple`

5.3 `list` 和 `tuple` 对比

7. 模式匹配 `match`

8.1 `for` 循环

8.2 `while` 循环

8.3 `break`

8.4 `continue`

9. 使用 `dict` 和 `set`

9.1 字典 `dict`

为什么 `dict` 的 key 必须可哈希

9.2 集合 `set`

为什么 `set` 里不能放可变对象