内容涵盖数据结构、控制流、函数定义与调用、异常处理四大核心模块，语言简洁、示例清晰，适合初学者或需要快速复习的读者。

第一节：Python 编程基础知识

目标：掌握 Python 基础语法，能够熟练操作常用数据结构、编写逻辑控制流程、定义和调用函数，并处理常见运行时错误。

python中常用的代码注释的方法有2种，

一种是单行注释#，#后面的内容不会被执行
另一种是多行注释，可以是'''或""",注意要成对出现

      ''' 
这里的内容不会被执行
这里的内容不会被执行
'''

"""
这里的内容不会被执行
这里的内容不会被执行
"""

0. 数据类型

0.1. 数值类型（Numeric Types）

类型	示例	说明
int	42, -7	任意精度整数（无大小限制）
float	3.14, -2.5e3	双精度浮点数（64位，遵循 IEEE 754）
complex	3+4j, 1j	复数，real + imag*j

0.2. 布尔类型（Boolean Type）

bool：只有两个值 True或False 实际上是 int 的子类（True == 1, False == 0）

      use_gpu=True
use_cpu=False

0.3. 字符串类型（Text Sequence Type）

str：Unicode 字符串（不可变）字符串类型的变量不能变化，但是你可以给他重新赋值。

      name="zhangsan"
location="Changzhou"

0.4. 序列类型（有序集合）

序列中的数字可以不使用引号，但是字符串必须使用引号

list 可变，有序，允许重复，常用

      name_list=["zhaowu","lisi"]
age_list=[18,21,"ten"]

tuple 不可变，有序，轻量，常作为返回值

      status=(1,100,"bad")

range 不可变，表示整数序列（惰性生成），

      range(0,10,2)

所有的序列都支持下面的操作:

注意python中的索引的下标是从0开始。 这里的seq就是定义的序列的变量名 seq=(True,1001,1552,"mazi")

索引:seq[0], seq[-1]
切片:seq[1:3], seq[:-1] 切片时注意区间是左闭右开，即输出不包含右边所在位置的值。
长度: len(seq)
成员检测: x in seq

检查变量的数据类型：

方法1：type(变量名)

      name="zhangsan"
type(name)

<class 'str'>

方法2：isinstance()

      isinstance(name,str) #True
isinstance(100,int)   #True
isinstance(name,(list,tuple)) #False 可以一次检查是否为多个类型之一。

isinstance（变量名，变量类型）这种检测方法会返回逻辑值True或False。所以一般优先使用isinstance函数。

1. 数据结构（Data Structures）

Python 提供了多种内置数据结构，用于高效存储和操作数据。

1.1 列表（List）

特点：有序、可变、允许重复元素。创建：

      fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
numbers = [1, 3, 5, 4]
mixed = [1, "hello", 3.14, True]

常用操作：

      访问元素（索引从0开始）
print(fruits[0]) # "apple"
修改元素
fruits[1] = "orange"
添加元素
fruits.append("grape") # 末尾添加
fruits.insert(1, "kiwi") # 在指定位置插入
删除元素
fruits.remove("apple") # 按值删除
last = fruits.pop() # 弹出最后一个元素
del fruits[0] # 按索引删除
切片（slice）
sub = fruits[1:3] # ["orange", "cherry"]

1.2 元组（Tuple）

特点：有序、不可变、允许重复。用途：存储不应被修改的数据（如坐标、RGB 值）。示例：

      point = (10, 20)
colors = ("red", "green", "blue")
print(point[0]) # 10
point[0] = 5 # ❌ 报错！元组不可修改

1.3 字典（Dictionary）

特点：无序（Python 3.7+ 保持插入顺序）、键值对、键必须唯一且不可变。创建与操作：

      student = {"name": "张三", "age": 20, "major": "计算机"}
访问
print(student["name"]) # "张三"
修改/新增
student["age"] = 21
student["gpa"] = 3.8
删除
del student["major"]
安全访问（避免 KeyError）
print(student.get("phone", "未提供")) # "未提供"
遍历
for key, value in student.items():
print(f"{key}: {value}")

1.4 集合（Set）

特点：无序、不重复、支持数学集合运算。用途：去重、成员检测、交并差集。示例：

      a = {1, 2, 3}
b = {3, 4, 5}

print(a|b)   # 并集: {1, 2, 3, 4, 5}
print(a & b) # 交集: {3}
print(a - b) # 差集: {1, 2}
print(a ^ b) # 对称差集：{1, 2, 4, 5}
a.add(4)
a.discard(1) # 安全删除（不存在不报错）

运算	数学符号	Python 方法	Python 运算符
并集（Union）	A ∪ B	A.union(B)	A \| B
交集（Intersection）	A ∩ B	A.intersection(B)	A & B
差集（Difference）	A − B	A.difference(B)	A - B
对称差集	A Δ B	A.symmetric_difference(B)	A ^ B

并集合并所有的元素后去除重复值
交集找到共有的值
差集返回在前者中，但不在后者中的元素
对称差值合并所有的元素后，其中只出现一次的元素。

2. 控制流（Control Flow）

控制程序执行顺序的语句。

2.1 条件语句（if / elif / else）

      score = 85
if score >= 90:
	grade = "A"
elif score >= 80:
	grade = "B"
elif score >= 70:
	grade = "C"
else:
	grade = "D"
print(f"成绩等级: {grade}") # B

注意：Python 使用缩进（通常 4 空格或tab）表示代码块，没有花括号 . 不同的缩进代表不同的代码块等级。tab和空格缩进不要混用，否则会出错。

2.2 循环语句

for 循环（遍历序列）

      遍历列表
for fruit in ["apple", "banana", "cherry"]:
	print(fruit)
遍历字典
for key in student:
	print(key)
使用 range()
for i in range(5): # 0, 1, 2, 3, 4
	print(i)

for i in range(2, 6): # 2, 3, 4, 5
	print(i)

while 循环（条件循环）

      count = 0
while count < 3:
	print("Hello")
	count += 1

循环控制关键字 break：立即退出循环 continue：跳过本次循环，进入下一次 else（可选）：循环正常结束时执行（未被 break 中断）

      for i in range(10):
	if i == 5:
		print(f"停止运行在数字：{i}")
		break
	else:
		print(i)

上面的示例中，else输出的i只能到4，因为满足条件i==5时里面有个break,会直接中断循环。

3.运算符

算术运算符

+ 加
- 减
* 乘
/ 除
** 乘方(幂) 2的3次方2**3 2的100次方2**100
// 整除，向下取整 14//3 返回是4，-8//3返回是-3
% 整除求余数，返回余数 14//3 返回是2

注意：/返回的值始终是float,//对附属也向下取整

比较运算符

== 等于
!= 不等于
> 大于
< 小于
>= 大于等于
<= 小于等于

注意：等于是2个等号，一个等号是赋值，而且==两端必须数据类型一样，字符串和数值是不相等的

逻辑运算符

and 与
or 或
not 非

赋值运算符

= 赋值，右侧的值赋给左侧。 x = 5
+= 加等 x+=1 实际等价于x=x+1
-= 减等 y-=2 实际等价于y=y-2
*=
/=
//=
%=
**=

以上几种格式都是类似的等价格式

位运算（不常用）

位运算是对整数的二进制位进行操作。

& 按位与
| 按位或
^ 按位异或
~ 按位取反
<< 左移
>> 右移

成员运算符

in 存在于
not in 不存在于

      name_list=("zhangsan","mike","test","admin",)
for i in name_list:
	print(i)

if "admin" not in name_list:
	print("no admin")
else:
	print("admin exist")


name="Zhangsan"
if "Zhang" in name:
	print("姓氏是:Zhang")

成员运算符用来判断是否存在某个成员，对字典，列表，字符串，元组，集合都可以使用。

身份运算符

比较两个对象是否是同一个对象（内存地址相同）

is 是一个对象
is not 不是同一个对象

运算符优先级

从高到低，从左到右，括号最高。

优先级	运算符	说明
1	()	括号（最高优先级）
2	**	幂运算（右结合）
3	+x, -x, ~x	正、负、按位取反
4	*, /, //, %	乘除模
5	+, -	加减
6	<<, >>	位移
7	&	按位与
8	^	按位异或
9	\|	按位或
10	<, <=, >, >=, ==, !=, in, not in, is, is not	比较、成员、身份
11	not	逻辑非
12	and	逻辑与
13	or	逻辑或
14	:=	海象运算符（赋值表达式，Python 3.8+）

4. 函数（Functions）

函数是组织代码、实现复用的基本单元。

4.1 定义函数

      def greet(name, greeting="Hello"):
"""
打印问候语（带文档字符串）
参数：
	name: 姓名
	greeting: 问候语，默认为 "Hello"
返回：
	欢迎用户
"""
	return f"{greeting}, {name}!"

def 关键字定义函数
参数可设默认值（如 greeting="Hello"）
使用 return 返回结果（无 return 则返回 None） return的用法比较多，可以返回多种类型的多个值。上面的"""注释的内容"""三个括号里面的内容是对这个函数的功能注释

4.2 调用函数

      message = greet("李四")
print(message) # Hello, 李四!

message2 = greet("王五", "Hi")
print(message2) # Hi, 王五!

4.3 可变参数

args：接收任意数量的位置参数（元组）

      def sum_all(args):
	return sum(args)
new_tuple=(1,3,6)
print(sum_all(new_tuple)) # 10

kwargs：接收任意数量的关键字参数（字典）

      def print_info(kwargs):
	for key, value in kwargs.items():
		print(f"{key}: {value}")
person={"name":"赵六","age":22} #创建一个字典
print_info(person)

name: 赵六 age: 22

4.4 Lambda 表达式（匿名函数）和高阶函数map,filter,sorted

Lamba是匿名函数，

用法：lambda 命令名: 表达式

      square = lambda x: x ** 2
print(square(4)) # 16
#与 sorted 结合
points = [(1, 2), (3, 1), (5, 0)]
sorted_points = sorted(points, key=lambda p: p[1])
print(sorted_points) # [(5, 0), (3, 1), (1, 2)]

上面这个这里是对points这个list进行排序，后面的key指定规则，规则是按照输入值的第1个元素从小到大排序

sorted遍历points这个list时，首先获得的输入是tuple (1,2),然后按照规则获取第1个元素是2.因为下标是从0开始的。

依次获得值是2,1,0，然后对这3个数字按照从小到大的顺序，对list里的tuple进行排序。

所以最终输出的是[(5, 0), (3, 1), (1, 2)]

map 对每个元素应用函数

语法：map(函数，元素)

      square = lambda x: x ** 2 #定义1个求平方的匿名函数
numlist= [1,3,5]
list(map(square,numlist)) #[1, 9, 25]

注意：map函数返回的值是迭代器，需要使用list()函数转还能才能看到全部结果

      numlist= [1,3,5]

#定义1个求平方的匿名函数
square = lambda x: x ** 2

#运行map对list里的每个值执行square函数
numlist2=list(map(square,numlist)) #[1, 9, 25] 
#运行map对2个list的每个值，依次执行匿名函数相乘。
list(map(lambda x,y : x * y,numlist,numlist2)) #[1, 27, 125]

filter 过滤满足条件的元素

用法：filter(函数，元素) filter返回的是布尔值，也是迭代器，需要使用list转换。

      nums=[100,85,65,15,25,89,31]
badscore=list(filter(lambda x : x<60 , nums))
print(badscore)

sorted函数

用法：sorted(元素，key=function,reverse=False)

key是指定一个函数，用于排序的依据
reverse:True表示倒序，默认是False，表示正序

      nums=[100,85,65,15,25,89,31,-21] 
sorted(nums) #[-21, 15, 25, 31, 65, 85, 89, 100]
sorted(nums,reverse=True) #倒序排列 [100, 89, 85, 65, 31, 25, 15, -21]
sorted(nums,key=lambda x : x**2) #按照输入的元素的平方，从小到大排序

5. 异常处理（Exception Handling）

捕获并处理程序运行中的错误，防止崩溃。

5.1 常见异常类型

异常	触发场景
ValueError	值类型正确但值不合适（如 int("abc")）
IndexError	列表索引越界
KeyError	字典键不存在
ZeroDivisionError	除以零

5.2 try / except / else / finally

      try:
	num = int(input("请输入一个整数: "))
	result = 10 / num
except ValueError:
	print("输入不是有效整数！")
except ZeroDivisionError:
	print("不能除以零！")
else:
	# 无异常时执行
	print(f"结果是: {result}")
finally:
	# 无论是否异常都会执行（常用于清理资源）
	print("程序结束。")

5.3 主动抛出异常（raise）

      def divide(a, b):
	if b == 0:
		raise ValueError("除数不能为零！")
	return a / b
#调用
try:
	print(divide(10, 0))
except ValueError as e:
	print("错误:", e)

下一节课，第2节将会学习NumPy、Pandas的使用。