Python 入门教程：掌握编程基础与核心语法

3.2 控制结构

控制结构是编程的基础，包括条件语句和循环语句：

# 条件语句
age = 20
if age >= 18:
    print("您已成年")
elif age >= 13:
    print("您是青少年")
else:
    print("您是儿童")

# for 循环
fruits = ["apple", "banana", "orange"]
for fruit in fruits:
    print(f"I like {fruit}")

# while 循环
count = 0
while count < 5:
    print(f"Count: {count}")
    count += 1

# break 和 continue
for i in range(10):
    if i == 3:
        continue  # 跳过 3
    if i == 7:
        break  # 在 7 处停止
    print(i)

3.3 函数定义与使用

函数是组织代码的基本单位，可以重复使用：

def greet(name, greeting="Hello"):
    """ 问候函数
    参数:
        name: 要问候的人的名字
        greeting: 问候语，默认为"Hello"
    返回:
        格式化的问候语
    """
    return f"{greeting}, {name}!"

def calculate_area(length, width):
    """计算矩形面积"""
    return length * width

def get_max_value(numbers):
    """获取列表中的最大值"""
    if not numbers:
        return None
    max_val = numbers[0]
    for num in numbers[1:]:
        if num > max_val:
            max_val = num
    return max_val

# 函数调用示例
print(greet("Alice"))          # 输出：Hello, Alice!
print(greet("Bob", "Hi"))      # 输出：Hi, Bob!
print(calculate_area(5, 3))    # 输出：15
print(get_max_value([1, 5, 3, 9, 2]))  # 输出：9

四、常用数据结构与操作

4.1 列表操作

列表是 Python 中最常用的序列类型：

# 列表创建与基本操作
fruits = ["apple", "banana", "orange"]
fruits.append("grape")       # 添加元素
fruits.insert(1, "kiwi")     # 在指定位置插入
fruits.remove("banana")      # 移除指定元素
popped_fruit = fruits.pop()  # 弹出最后一个元素

# 列表切片
numbers = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print(numbers[2:5])          # [2, 3, 4]
print(numbers[:3])           # [0, 1, 2]
print(numbers[::2])          # [0, 2, 4, 6, 8]

# 列表推导式
squares = [x**2 for x in range(10)]
even_squares = [x**2 for x in range(10) if x % 2 == 0]
print(squares)               # [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

4.2 字典操作

字典是键值对的数据结构：

# 字典创建与操作
student = {"name": "Alice", "age": 20, "grades": {"math": 95, "english": 88, "science": 92}}

# 访问和修改
print(student["name"])       # Alice
student["age"] = 21          # 修改值
student["major"] = "Computer Science"  # 添加新键值对

# 字典方法
keys = student.keys()
values = student.values()
items = student.items()

# 安全访问
grade = student.get("grade", "Not Found")  # 如果键不存在，返回默认值

# 字典推导式
word_lengths = {word: len(word) for word in ["hello", "world", "python"]}
print(word_lengths)          # {'hello': 5, 'world': 5, 'python': 6}

五、文件操作与异常处理

5.1 文件操作

# 写入文件
with open("example.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
    f.write("Hello, Python!\n")
    f.write("This is a sample file.\n")

# 追加内容
with open("example.txt", "a", encoding="utf-8") as f:
    f.write("Additional content\n")

# 读取文件
with open("example.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
    content = f.read()
    print(content)

# 按行读取
with open("example.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
    for line in f:
        print(line.strip())    # strip() 去除换行符

5.2 异常处理

def safe_divide(a, b):
    """安全除法函数"""
    try:
        result = a / b
        return result
    except ZeroDivisionError:
        print("错误：除数不能为零")
        return None
    except TypeError:
        print("错误：参数必须是数字")
        return None
    except Exception as e:
        print(f"未知错误：{e}")
        return None

def process_list(numbers):
    """处理列表元素"""
    results = []
    for num in numbers:
        try:
            result = 100 / num
            results.append(result)
        except ZeroDivisionError:
            print(f"跳过零值：{num}")
            continue
    return results

# 测试异常处理
print(safe_divide(10, 2))            # 5.0
print(safe_divide(10, 0))            # 错误：除数不能为零
print(safe_divide(10, "a"))          # 错误：参数必须是数字
print(process_list([1, 2, 0, 4, 0, 5]))  # [100.0, 50.0, 25.0, 20.0]

六、实用案例：学生成绩管理系统

让我们结合前面学到的知识，创建一个简单的学生成绩管理系统：

class StudentGradeManager:
    def __init__(self):
        self.students = {}

    def add_student(self, name, grades=None):
        """添加学生"""
        if grades is None:
            grades = {}
        self.students[name] = grades
        print(f"学生 {name} 已添加")

    def add_grade(self, name, subject, grade):
        """添加成绩"""
        if name in self.students:
            self.students[name][subject] = grade
            print(f"{name} 的 {subject} 成绩 {grade} 已录入")
        else:
            print(f"学生 {name} 不存在")

    def get_average(self, name):
        """计算平均分"""
        if name in self.students and self.students[name]:
            grades = list(self.students[name].values())
            return sum(grades) / len(grades)
        return 0

    def display_report(self, name):
        """显示成绩单"""
        if name in self.students:
            print(f"\n=== {name} 的成绩单 ===")
            for subject, grade in self.students[name].items():
                print(f"{subject}: {grade}")
            avg = self.get_average(name)
            print(f"平均分：{avg:.2f}")
        else:
            print(f"学生 {name} 不存在")

# 使用示例
manager = StudentGradeManager()
manager.add_student("Alice")
manager.add_grade("Alice", "Math", 95)
manager.add_grade("Alice", "English", 88)
manager.add_grade("Alice", "Science", 92)
manager.display_report("Alice")

结语

通过这篇教程，你已经掌握了 Python 的基础知识，包括变量、数据类型、控制结构、函数定义、数据结构操作、文件处理和异常处理等核心概念。这些知识为你进一步学习 Python 高级特性奠定了坚实的基础。记住，编程是一门实践性很强的技能，多写代码、多练习是提高编程能力的最佳途径。