Python 核心语法精讲：变量、流程控制与数据结构

# 求余示例
print(7 % 3)      # 1（7÷3=2 余 1）
print(-7 % 3)     # 2（-7 = (-3)*3 + 2）
print(7 % -3)     # -2

• 比较运算符：==（等于）、!=（不等于）、>（大于）、<（小于）、>=（大于等于）、<=（小于等于）。注意：比较结果是布尔值（True/False）。
• 逻辑运算符：and（与）、or（或）、not（非）。短路特性：and 前为 False 则不执行后面；or 前为 True 则不执行后面。
• 赋值运算符：=、+=、-=、*=、/=（简化运算）。
• 成员运算符：in（在...内）、not in（不在...内）。

⚠️ 注意：Python 没有 ++ 和 -- 运算符，如果需要自增 / 自减，用 a += 1 或 a -= 1。

优先级避坑：算术运算符 > 比较运算符 > 逻辑运算符 > 赋值运算符。不确定时加括号，比如 (3+2)*4 比 3+2*4 更清晰，避免出错。

注释：代码的笔记本

Python 支持两种注释风格：

1. 单行注释：#开头，适合简短解释。
2. 多行注释：三引号包裹，适合长段解释（比如函数功能、文件说明）。

# 这是一行单行注释
num = 10  # 这也是单行注释

""" 这是多行注释的第一行
常用于函数/文件的开头，说明功能
"""
def calc_sum(a, b):
    ''' 计算两个数的和
    参数：a -> 第一个数，b -> 第二个数
    返回值：a + b 的结果
    '''
    return a + b

输入输出：程序的交互窗口

程序需要和用户交互，Python 中最基础的交互方式是控制台输入输出。

输出：print 函数

print() 是 Python 内置函数，用于把内容输出到控制台。

# 输出单个内容
print("Hello Python")
print(10 + 20)  # 输出表达式结果（30）

# 输出多个内容：用逗号分隔，默认用空格隔开
name = "张三"
age = 20
print("姓名：", name, "年龄：", age)

格式化输出：f-string

如果想让输出更美观，可以用 f-string：在字符串前加 f，用 {变量/表达式} 嵌入内容。

name = "张三"
age = 20
score = 89.5
print(f"姓名：{name}，年龄：{age}")
print(f"平均分：{score}，总分：{score * 3}")

输入：input() 函数

input() 函数用于读取用户在控制台输入的内容，返回值永远是字符串类型（即使输入的是数字，也需要手动转换类型）。

# 读取字符串输入
name = input("请输入你的姓名：")
print(f"你好，{name}！")

# 读取数字输入（需转换类型）
age = int(input("请输入你的年龄："))
print(f"明年你{age + 1}岁")

# 简化写法：直接在 input 后转换
score = float(input("请输入你的成绩："))

流程控制：让程序做选择、重复做

默认情况下，程序是顺序执行的。但实际场景中，我们需要程序根据条件做选择或重复做一件事，这就需要流程控制语句。

条件语句：根据条件做选择

条件语句用 if、if-else、if-elif-else 表示'如果…就…否则…'的逻辑，缩进是关键（Python 用缩进表示代码块，通常是 4 个空格）。

# if-elif-else 语句：多条件
if score >= 60:
    print("及格")
elif score >= 50:
    print("补考")
else:
    print("不及格")

⚠️ 注意：elif是'else if'的缩写，不能写成 else if（会报错）；且条件是互斥的，只要有一个条件成立，后续条件就不再判断。

循环语句：重复执行代码

循环语句用于重复执行一段代码，Python 中常用 while 循环和 for 循环。

while 循环：条件满足就循环

sum_result = 0
num = 1
while num <= 100:
    sum_result += num
    num += 1
print(f"1~100 的和为：{sum_result}")

⚠️ 注意：如果循环体中没有让条件变为 False 的语句，循环会无限执行（死循环）。

for 循环：遍历可迭代对象

for 循环比 while 更简洁，主要用于遍历可迭代对象（比如列表、元组、字符串，或用 range() 生成的序列）。

# 用 for 循环打印 1~10
for i in range(1, 11):
    print(i)

# 遍历字符串
s = "Python"
for char in s:
    print(char)

循环控制：break 和 continue

• break：结束整个循环，跳出循环体。
• continue：结束本次循环，直接进入下一次循环。

# break 示例
for i in range(1, 6):
    if i == 3:
        print(f"第{i}个包子有虫，不吃了！")
        break
    print(f"吃完第{i}个包子")

# continue 示例
for i in range(1, 6):
    if i == 3:
        print(f"第{i}个包子有虫，跳过！")
        continue
    print(f"吃完第{i}个包子")

函数：代码的复用神器

如果一段代码需要重复使用，每次都复制粘贴会很麻烦。这时候就需要函数：把重复的代码封装起来，需要时直接调用，不用重复写。

函数的语法：定义与调用

def add(x, y):  # x 和 y 是形参
    result = x + y
    return result  # 返回结果

total = add(10, 20)  # 调用函数，接收返回值
print(total)  # 输出 30

⚠️ 注意：函数必须先定义，后调用（否则会报错 NameError）；函数定义时，函数体不会执行；只有调用时才会执行。

函数的参数：灵活传递数据

• 参数默认值：可以给形参设置默认值，调用时如果不传该参数，就用默认值。有默认值的参数必须放在无默认值参数的后面。
• 关键字参数：显式指定实参传给哪个形参，顺序可以任意。

def add(x, y, debug=False):
    if debug:
        print(f"计算{x} + {y}")
    return x + y

print(add(10, 20))           # 输出 30
print(add(10, 20, True))     # 先输出调试信息，再输出 30

函数的返回值：输出结果

1. 一个函数可以有多个 return 语句，但执行到第一个 return 时函数就会结束。
2. 一个函数可以返回多个值，用逗号分隔，接收时用多个变量（或元组）接收。
3. 如果没有 return，函数默认返回 None。

变量作用域：变量的有效范围

• 局部变量：函数内部定义的变量，只能在函数内部使用，出了函数就失效。
• 全局变量：函数外部定义的变量，可以在所有函数外部使用。函数内部要修改全局变量，需要用 global 关键字声明。

num = 10  # 全局变量

def test():
    global num
    num = 20  # 修改全局变量

test()
print(num)  # 输出 20

函数的设计原则

1. 单一职责：一个函数只做一件事。
2. 逻辑与交互分离：函数内部尽量不做控制台输入输出，打印交给调用者。
3. 注释清晰：用文档字符串说明函数功能、参数、返回值。

列表和元组：批量存储数据的容器

列表和元组是 Python 中用于批量表示序列型数据的核心结构，二者功能相似但存在'可变 / 不可变'的关键差异。

列表（List）：可变的散装辣条容器

列表是一种可修改的序列结构，用于批量保存任意类型的数据。

• 访问与修改：下标从 0 开始计数，也支持负数下标（表示倒数第 N 个）。
• 切片操作：通过 [start:end:step] 获取连续的子列表，规则为前闭后开区间。
• 增删操作：append（尾插）、extend（追加列表）、remove（按值删除）、pop（删除末尾或指定下标）。

alist = [1, 2, 3, 4]
alist.append('hello')  # 输出：[1, 2, 3, 4, 'hello']
alist.pop(1)           # 删除下标 1 的元素

元组（Tuple）：不可变的包装辣条容器

元组与列表结构相似，但创建后不可修改。当数据集需要只读保护时，优先使用元组。

• 创建：用 () 表示，单个元素的元组必须加逗号（如 (1,)）。
• 优势：数据安全（不可被修改）、可作为字典的 key（因为不可变可哈希）。

字典：键值对映射的查询表

字典是 Python 中用于存储键值对（key-value）的结构，类似于 Java 的哈希，核心作用是通过 key 快速查找 value。

• key 唯一：key 是唯一的，value 可重复。
• 操作：新增/修改通过 [key] = value 实现；删除用 pop(key)。
• 遍历：核心是遍历 key，再通过 key 获取 value。

student = {'id': 1, 'name': 'zhangsan'}
student['score'] = 90  # 新增
print(student.keys())  # 输出所有 key

文件：数据持久化的硬盘容器

变量存储的数据在程序重启后会丢失，而文件能将数据持久化存储到硬盘。

文件操作流程：打开 → 读写 → 关闭

必须遵循'打开→操作→关闭'的流程，推荐使用上下文管理器 with 语句自动关闭文件。

# 推荐用法：with 语句
with open('D:/test.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
    content = f.read()
    print(content)
# 出 with 块后，文件自动关闭，无需 f.close()

• 打开模式：r（只读）、w（只写，清空原内容）、a（追加）。
• 编码问题：处理中文必须设置 encoding 参数，如 utf-8 或 gbk。

标准库：Python 自带的工具箱

标准库是 Python 安装后默认自带的库，无需额外安装即可直接使用。其覆盖场景极广，是 Python 生态的基础支撑。

核心分类

• 内置函数/类型：print()、input()、int、str 等。
• 文本处理：字符串切割、拼接、前缀判定等。
• 时间日期：datetime 模块。
• 数学计算：math 模块。
• 文件目录：os 模块。
• 数据存储：json 模块。

第三方库：Python 生态的扩展包

第三方库是开发者或组织编写并发布的库，需额外安装才能使用。使用流程为：找库 → 安装 → 导入使用。

1. 找库：通过搜索引擎查询需求。
2. 安装：用 pip install [库名] 命令安装。
3. 导入：通过 import [库名] 导入模块。

例如生成二维码可以使用 qrcode 库，操作 Excel 可以使用 xlrd 库。这些库极大地扩展了 Python 的能力边界。