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Lec1_and_Lec2.md

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第一章-python的基本概念

Python ，解释器，IDE

  • Python 是一门解释执行的高级语言。源代码由解释器读取并运行。

  • 解释器是用于运行python代码的软件

  • IDE是用于编辑python代码的软件，通常可以在内部自动调用解释器完成运行

解释执行与编译执行

编译执行：

  1. 编译阶段：编译器一次性将源代码（如 C、C++）翻译成机器码（目标平台的二进制指令）。
  2. 运行阶段：CPU 直接执行机器码文件（可执行文件）。

解释执行

  1. 解释器逐行读取源代码。
  2. 即时分析并执行：将代码翻译成中间形式或直接调度相应操作。

PIP 模块

pip 是 Python 官方推荐的包管理工具（Python Installer for Packages），用于安装、升级、卸载第三方库。

第二章 python的基础语法

变量

  • 变量**：在 Python 中，变量是对对象的引用（名称 → 对象的映射）。

  • 赋值：使用 = 将对象绑定到变量名。

x = 10          # 整数
name = "Ada"    # 字符串

  • 命名规则

    • 必须以字母或下划线 _ 开头，后续可包含字母、数字、下划线。

    • 区分大小写：age 与 Age 是不同变量。

    • 不能与保留关键字相同（可用 import keyword; keyword.kwlist 查看）。

    • 推荐使用 小写 + 下划线（snake_case）命名变量。

  • 常见类型

    • 数值类型：int（整数）、float（浮点数）、complex（复数）
    • 布尔类型：bool（True / False）
    • 字符串类型：str
    • 容器类型（后续章节详述）：list、tuple、dict、set
    • python对变量的类型没有c++一样严格要求，变量只是对象的引用，因此在编码过程中需要注意变量类型的变化。

  • 类型转换（type casting） 是将一个数值从一种数据类型转换为另一种数据类型的过程。

  • 主动使用内置函数进行转换：

  • 目标类型 转换函数 示例 结果
    整数 int(x) int(3.7) 3（向零取整）
    浮点数 float(x) float(3) 3.0
    复数 complex(x) complex(3) (3+0j)
    布尔 bool(x) bool(0) False 
    x = 3.9
print(int(x))     # 3
print(float(3))   # 3.0
print(complex(2)) # (2+0j)
print(bool(5))    # True

  • **被动（隐式）**类型转换

    当运算中出现不同类型的数值时，Python 会自动将精度低的类型提升为精度高的类型，以避免数据丢失。

    转换规则（简化版）：

    • int + float → float
    • int + complex → complex
    • float + complex → complex
    result = 3 + 2.5     # 结果是 5.5（float）
result = 3 + 4j      # 结果是 (3+4j)（complex）

  • 注意：int() 对浮点数向零取整

    int(3.9)   # 3
int(-3.9)  # -3

  • float("3.14") 与 int("3.14") 区别

    float("3.14")  # 3.14
int("3.14")    # ValueError（不能直接把带小数点的字符串转为 int）

基本的输入输出

从键盘获取输入

  • 使用内置函数 input([prompt]) 从终端读取用户输入，返回字符串类型。
  • 读取到的字符串末尾的换行符会被自动去掉,但是不会去除：前后空格、制表符 \t、换行前的空格等等
name = input("请输入你的名字: ")
  • 注意：input() 的返回值总是字符串，需要时需显式转换类型：
age = int(input("请输入年龄: "))

split() 是 字符串类型 (str) 的方法，用于按照指定分隔符将字符串拆分为列表

str.split(sep=None, maxsplit=-1)

sep（可选）

  • 分隔符字符串。
  • None（默认）：会以任意连续的空白字符（空格、制表符、换行符等）作为分隔符，并自动去掉首尾空白。

maxsplit（可选）

  • 最大分割次数，默认 -1 表示不限制。
  • 如果指定为 n，最多分割 n 次，得到的列表长度最多为 n+1

输出到terminal中

使用 print(objects, sep=' ', end='\n') 将对象转为字符串并输出到终端。

参数：

  • sep：多个对象之间的分隔符（默认空格）。
  • end：输出末尾的结束符（默认换行符 \n）。
print("A", "B", "C")           # 默认空格分隔
print("A", "B", sep="-")       # 自定义分隔符
print("Hello", end="!")        # 不换行

基本的数学运算

数学运算符

运算符 名称 / 功能 示例 (a=7, b=3) 结果 / 说明
+ 加法 a + b 10
- 减法 a - b 4
* 乘法 a * b 21
/ 浮点除法 a / b 2.3333...（float）
// 地板除（整除） a // b 2（向下取整）
% 取余（模运算） a % b 1（余数符号与被除数相同）
** 幂运算（乘方） a ** b 343（7^3）
-x 负号（取相反数） -a -7
+x 正号（数值不变） +a 7
abs(x) 绝对值 abs(-7) 7
divmod(a,b) 商与余数 divmod(7,3) (2, 1)

赋值运算符

运算符 名称 / 功能 示例（初始 a=7, b=3） 结果（a 的值） 等价于
= 赋值 a = b 3 —
+= 加并赋值 a += b 10 a = a + b
-= 减并赋值 a -= b 4 a = a - b
*= 乘并赋值 a *= b 21 a = a * b
/= 除并赋值（浮点） a /= b 2.3333... a = a / b
//= 地板除并赋值 a //= b 2 a = a // b
%= 取余并赋值 a %= b 1 a = a % b
**= 幂运算并赋值 a **= b 343 a = a ** b
&= 按位与并赋值 a &= b 按位结果 a = a & b
` =` 按位或并赋值 `a = b`
^= 按位异或并赋值 a ^= b 按位结果 a = a ^ b
<<= 按位左移并赋值 a <<= 1 左移 1 位的结果 a = a << 1
>>= 按位右移并赋值 a >>= 1 右移 1 位的结果 a = a >> 1

比较运算符

运算符 名称 / 功能 示例 (a=7, b=3) 结果 / 说明
== 等于 a == b False
!= 不等于 a != b True
> 大于 a > b True
< 小于 a < b False
>= 大于等于 a >= b True
<= 小于等于 a <= b False
is 对象标识是否相同 a is b 比较内存地址（通常用于比较对象是否同一引用）
is not 对象标识是否不同 a is not b 与 is 相反
in 成员运算 3 in [1,2,3] True（是否在可迭代对象中）
not in 非成员运算 4 not in [1,2,3] True

  • 运算优先级（高 → 低）

    ** > 一元运算符 +x、-x > *、/、//、% > +、-

import ，包，模块（Module）

  • 模块是一个 Python 文件（以 .py 结尾），包含变量、函数、类等定义，可以被其他 Python 程序导入使用。如：math.py、os.py 等标准库文件。

  • 包是一个包含 多个模块 的目录，目录中必须有一个 __init__.py 文件（Python 3.3+ 中即使省略也可作为包，但加上更明确）。

    • 作用：组织和管理模块，形成层次结构，避免命名冲突。
    my_package/ # 包
    __init__.py #定义包的基本结构或一些初始化步骤
    geometry.py #模块
    algebra.py  #模块

  • import 用于导入包或者模块

    导入模块：

    import math              # 导入整个模块
import math as m         # 导入并取别名
from math import pi      # 从模块导入特定对象
from math import sqrt as s  # 导入并重命名

    导入包：

    import my_package

    作用：执行 my_package/__init__.py 中的代码。

    如果 __init__.py 中定义了变量、函数、类，就可以通过 my_package.对象名 使用。

    如果 __init__.py 为空，仅表示这是一个包，不能直接访问内部模块的内容。

    从包中导入模块：

    import my_package.module_a
from my_package.module_a import func

    导入子包：

    import my_package.sub_package.module_c
from my_package.sub_package import module_c
from my_package.sub_package.module_c import func_c

  • python搜索包的机制：优先查找当前工作目录，不存在则寻找sys.path