首页手记 Python基础编程：变量、类型与数据结构

Python基础编程：变量、类型与数据结构

标签：

Java Spring Cloud 微服务

概述

本文将详细介绍Python基础编程，涵盖变量、类型、数据结构、运算符、控制结构、函数、文件操作、异常处理和高级主题，帮助读者全面掌握Python编程的基本概念和技巧。通过本文的学习，读者可以深入了解如何使用Python语言构建基础程序和简单的应用。

1. 变量与类型

变量是编程中最基本的概念之一，它用于存储数据。在Python中，你可以使用不同的变量类型来保存不同的数据。Python是一种动态类型语言，这意味着你不需要显式声明变量的类型，Python会在运行时自动推断变量的类型。

1.1 变量的声明与赋值

在Python中声明和赋值变量非常简单。你只需为变量指定一个名称，并在等号（=）后面赋值即可。

示例代码：

# 声明一个整型变量
age = 25
print(age)  # 输出结果：25

# 声明一个浮点型变量
height = 175.5
print(height)  # 输出结果：175.5

# 声明一个字符串变量
name = "Alice"
print(name)  # 输出结果：Alice

# 声明一个布尔型变量
is_student = True
print(is_student)  # 输出结果：True

1.2 变量类型

Python支持多种内置数据类型，包括整型（int）、浮点型（float）、字符串（str）、布尔型（bool）等。以下是每种类型的示例：

示例代码：

# 整型
age = 25
print(type(age))  # 输出结果：<class 'int'>

# 浮点型
height = 175.5
print(type(height))  # 输出结果：<class 'float'>

# 字符串
name = "Alice"
print(type(name))  # 输出结果：<class 'str'>

# 布尔型
is_student = True
print(type(is_student))  # 输出结果：<class 'bool'>

1.3 动态类型

Python是一种动态类型语言，这意味着变量的类型可以在程序运行期间改变。你可以将一个变量赋值为不同类型的值。

示例代码：

variable = 10
print(variable)  # 输出结果：10
print(type(variable))  # 输出结果：<class 'int'>

variable = "Hello"
print(variable)  # 输出结果：Hello
print(type(variable))  # 输出结果：<class 'str'>

1.4 空值与None

在Python中，None是表示空值的特殊类型。它通常用于表示一个变量还没有被赋值或表示一个变量没有值。

示例代码：

empty = None
print(empty)  # 输出结果：None
print(type(empty))  # 输出结果：<class 'NoneType'>

2. 数据结构

数据结构是组织和存储数据的方式。Python提供了多种内置数据结构类型，包括列表（list）、元组（tuple）、字典（dict）和集合（set）。

2.1 列表（List）

列表是一种有序的、可变的数据结构，可以存储一系列项目。列表中的项目可以是任何类型的数据，包括其他列表。

示例代码：

# 创建一个列表
my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
print(my_list)  # 输出结果：[1, 2, 3, 4, 5]

# 访问列表中的元素
print(my_list[0])  # 输出结果：1

# 修改列表中的元素
my_list[0] = 10
print(my_list)  # 输出结果：[10, 2, 3, 4, 5]

# 添加元素到列表
my_list.append(6)
print(my_list)  # 输出结果：[10, 2, 3, 4, 5, 6]

# 删除列表中的元素
del my_list[0]
print(my_list)  # 输出结果：[2, 3, 4, 5, 6]

2.2 元组（Tuple）

元组与列表类似，但它是一个不可变的数据结构，一旦创建就不能修改。元组中的项目可以是任何类型的数据，包括其他元组。

示例代码：

# 创建一个元组
my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5)
print(my_tuple)  # 输出结果：(1, 2, 3, 4, 5)

# 访问元组中的元素
print(my_tuple[0])  # 输出结果：1

# 元组是不可变的，以下操作会报错
# my_tuple[0] = 10  # TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

# 创建一个嵌套元组
nested_tuple = (1, (2, 3), 4)
print(nested_tuple)  # 输出结果：(1, (2, 3), 4)

2.3 字典（Dict）

字典是一种无序的、可变的数据结构，用于存储键值对。字典中的每个键都是唯一的，并且每个键都有一个对应的值。

示例代码：

# 创建一个字典
my_dict = {"name": "Alice", "age": 25, "is_student": True}
print(my_dict)  # 输出结果：{'name': 'Alice', 'age': 25, 'is_student': True}

# 访问字典中的值
print(my_dict["name"])  # 输出结果：Alice

# 修改字典中的值
my_dict["age"] = 26
print(my_dict)  # 输出结果：{'name': 'Alice', 'age': 26, 'is_student': True}

# 添加键值对
my_dict["job"] = "Engineer"
print(my_dict)  # 输出结果：{'name': 'Alice', 'age': 26, 'is_student': True, 'job': 'Engineer'}

# 删除字典中的键值对
del my_dict["is_student"]
print(my_dict)  # 输出结果：{'name': 'Alice', 'age': 26, 'job': 'Engineer'}

2.4 集合（Set）

集合是一种无序的、不重复的数据结构，用于存储不同的项目。集合中的项目不能重复，并且每个项目都是唯一的。

示例代码：

# 创建一个集合
my_set = {1, 2, 3, 4, 5}
print(my_set)  # 输出结果：{1, 2, 3, 4, 5}

# 添加元素到集合
my_set.add(6)
print(my_set)  # 输出结果：{1, 2, 3, 4, 5, 6}

# 删除集合中的元素
my_set.remove(4)
print(my_set)  # 输出结果：{1, 2, 3, 5, 6}

# 集合操作
set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}
print(set1.union(set2))  # 输出结果：{1, 2, 3, 4, 5}
print(set1.intersection(set2))  # 输出结果：{3}

3. 运算符与表达式

Python支持多种运算符，包括算术运算符、比较运算符、逻辑运算符等。这些运算符可以用于变量之间进行各种操作。

3.1 算术运算符

算术运算符用于执行数学运算，如加法、减法、乘法、除法等。

示例代码：

# 加法
result = 10 + 5
print(result)  # 输出结果：15

# 减法
result = 10 - 5
print(result)  # 输出结果：5

# 乘法
result = 10 * 5
print(result)  # 输出结果：50

# 除法
result = 10 / 5
print(result)  # 输出结果：2.0

# 整数除法
result = 10 // 5
print(result)  # 输出结果：2

# 取余
result = 10 % 5
print(result)  # 输出结果：0

# 幂运算
result = 2 ** 3
print(result)  # 输出结果：8

3.2 比较运算符

比较运算符用于比较两个值，返回布尔值（True或False）。

示例代码：

# 等于
result = 10 == 10
print(result)  # 输出结果：True

# 不等于
result = 10 != 11
print(result)  # 输出结果：True

# 大于
result = 10 > 5
print(result)  # 输出结果：True

# 小于
result = 10 < 5
print(result)  # 输出结果：False

# 大于等于
result = 10 >= 10
print(result)  # 输出结果：True

# 小于等于
result = 10 <= 5
print(result)  # 输出结果：False

3.3 逻辑运算符

逻辑运算符用于组合多个条件，返回布尔值（True或False）。

示例代码：

# 逻辑与
result = True and False
print(result)  # 输出结果：False

# 逻辑或
result = True or False
print(result)  # 输出结果：True

# 逻辑非
result = not True
print(result)  # 输出结果：False

3.4 赋值运算符

赋值运算符用于将值赋给变量。

示例代码：

# 基本赋值
x = 10
print(x)  # 输出结果：10

# 增加赋值
x += 5
print(x)  # 输出结果：15

# 减少赋值
x -= 3
print(x)  # 输出结果：12

# 乘法赋值
x *= 2
print(x)  # 输出结果：24

# 除法赋值
x /= 3
print(x)  # 输出结果：8.0

4. 控制结构

控制结构用于控制程序的执行流程，包括条件语句和循环语句。

4.1 条件语句

条件语句用于根据条件的真假来执行不同的代码块。Python中使用if、elif和else关键字来实现条件语句。

示例代码：

# 单个if语句
age = 25
if age < 18:
    print("未成年")
else:
    print("成年")
# 输出结果：成年

# if-elif-else语句
score = 85
if score >= 90:
    print("优秀")
elif score >= 70:
    print("良好")
else:
    print("及格")
# 输出结果：良好

4.2 循环语句

循环语句用于重复执行一段代码。Python中使用for和while关键字来实现循环。

4.2.1 for循环

for循环用于遍历序列（如列表、元组、字符串等）或迭代器。

示例代码：

# 遍历列表
my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
for item in my_list:
    print(item)
# 输出结果：
# 1
# 2
# 3
# 4
# 5

# 使用range()函数
for i in range(5):
    print(i)
# 输出结果：
# 0
# 1
# 2
# 3
# 4

# 遍历字典
my_dict = {"name": "Alice", "age": 25, "job": "Engineer"}
for key, value in my_dict.items():
    print(key, value)
# 输出结果：
# name Alice
# age 25
# job Engineer

4.2.2 while循环

while循环用于在条件为真时重复执行一段代码。

示例代码：

# 基本while循环
count = 0
while count < 5:
    print(count)
    count += 1
# 输出结果：
# 0
# 1
# 2
# 3
# 4

# 无限循环，需小心使用
count = 0
while True:
    print(count)
    count += 1
    if count == 5:
        break
# 输出结果：
# 0
# 1
# 2
# 3
# 4

5. 函数

函数是可重用的代码块，用于执行特定的任务。Python中的函数定义使用def关键字。

5.1 定义函数

函数定义包括函数名、参数列表（可选）和函数体。

示例代码：

# 定义一个简单的函数
def greet(name):
    return f"Hello, {name}!"

print(greet("Alice"))
# 输出结果：Hello, Alice!

# 定义一个带默认参数的函数
def greet_default(name="User"):
    return f"Hello, {name}!"

print(greet_default())
# 输出结果：Hello, User!
print(greet_default("Bob"))
# 输出结果：Hello, Bob!

5.2 返回值

函数可以执行任务并返回结果。使用return关键字可以指定返回值。

示例代码：

# 返回一个值
def add(a, b):
    return a + b

result = add(1, 2)
print(result)  # 输出结果：3

# 返回多个值
def get_coordinates():
    return 10, 20

x, y = get_coordinates()
print(x, y)  # 输出结果：10 20

5.3 参数类型提示

Python支持参数类型提示，可以在函数定义中指定参数类型。

示例代码：

# 使用类型提示
from typing import List

def add_numbers(a: int, b: int) -> int:
    return a + b

result = add_numbers(1, 2)
print(result)  # 输出结果：3

def get_names(names: List[str]) -> List[str]:
    return [name.upper() for name in names]

names = get_names(["Alice", "Bob"])
print(names)  # 输出结果：['ALICE', 'BOB']

6. 模块与包

模块是Python中的一个文件，包含一系列函数、类和变量定义。包是一个目录，包含一个名为__init__.py的特殊文件，用于组织相关的模块。

6.1 导入模块

使用import关键字可以导入模块中的函数或类。

示例代码：

# 导入整个模块
import math

print(math.sqrt(16))  # 输出结果：4.0

# 导入模块中的特定函数
from math import sqrt

print(sqrt(16))  # 输出结果：4.0

# 导入模块并使用别名
import math as m

print(m.sqrt(16))  # 输出结果：4.0

6.2 创建自定义模块

创建自定义模块，只需将函数、类或变量定义写入一个.py文件中。例如，你可以创建一个名为my_module.py的文件。

示例代码（my_module.py）：

# my_module.py
def greet(name):
    return f"Hello, {name}!"

def add(a, b):
    return a + b

在其他文件中使用自定义模块：

# main.py
import my_module

print(my_module.greet("Alice"))
# 输出结果：Hello, Alice!
print(my_module.add(1, 2))
# 输出结果：3

6.3 包的创建与使用

包是一个包含模块集合的目录。包目录中必须包含一个名为__init__.py的特殊文件。

示例代码：

创建目录my_package。
在my_package目录下创建__init__.py文件。
在my_package目录下创建module1.py文件。

module1.py：

# my_package/module1.py
def greet(name):
    return f"Hello, {name}!"

在其他文件中使用包：

# main.py
from my_package.module1 import greet

print(greet("Alice"))
# 输出结果：Hello, Alice!

7. 文件操作

文件操作是编程中一个常见的任务，用于读取或写入文件数据。Python提供了多种内置函数来处理文件操作。

7.1 读取文件

使用open函数以只读模式打开文件，然后使用read方法读取文件内容。

示例代码：

# 打开文件以读取模式
file = open("example.txt", "r")
content = file.read()
print(content)
file.close()

7.2 写入文件

使用open函数以写入模式打开文件，然后使用write方法写入文件内容。

示例代码：

# 打开文件以写入模式
file = open("example.txt", "w")
file.write("Hello, world!")
file.close()

7.3 以追加模式写入文件

使用open函数以追加模式（a）打开文件，然后使用write方法写入文件内容。追加模式不会覆盖文件中的现有内容。

示例代码：

# 打开文件以追加模式
file = open("example.txt", "a")
file.write("\nThis is a new line.")
file.close()

7.4 逐行读取文件

使用readlines方法可以逐行读取文件内容。

示例代码：

# 逐行读取文件
file = open("example.txt", "r")
lines = file.readlines()
for line in lines:
    print(line.strip())
file.close()

7.5 使用with语句

使用with语句可以确保文件在操作完成后自动关闭，无需显式调用close方法。

示例代码：

# 使用with语句
with open("example.txt", "r") as file:
    content = file.read()
    print(content)

8. 异常处理

异常是程序执行过程中发生的错误。Python使用try、except、else和finally关键字来处理异常。

8.1 基本异常处理

使用try块来执行可能引发异常的代码，并使用except块来捕获并处理异常。

示例代码：

# 基本异常处理
try:
    result = 10 / 0
except ZeroDivisionError as e:
    print("Error occurred:", e)
# 输出结果：Error occurred: division by zero

8.2 多个异常

你可以同时捕获多个异常，使用逗号分隔异常类型。

示例代码：

# 处理多个异常
try:
    result = 10 / 0
except (ZeroDivisionError, TypeError) as e:
    print("Error occurred:", e)
# 输出结果：Error occurred: division by zero

8.3 else和finally块

else块在没有异常发生时执行，finally块无论是否发生异常都会执行。

示例代码：

# 使用else和finally块
try:
    result = 10 / 2
except ZeroDivisionError as e:
    print("Error occurred:", e)
else:
    print("No error occurred, result =", result)
finally:
    print("This block always executes")
# 输出结果：
# No error occurred, result = 5.0
# This block always executes

9. 高级主题

9.1 函数式编程

函数式编程是一种编程范式，强调使用函数作为基本构建块。Python支持函数式编程的一些关键特性，如高阶函数、闭包和生成器。

9.1.1 高阶函数

高阶函数是接受函数作为参数或返回函数的函数。

示例代码：

# 高阶函数
def apply(func, x):
    return func(x)

result = apply(lambda x: x * 2, 10)
print(result)  # 输出结果：20

9.1.2 闭包

闭包是一个内部函数，它访问外部函数的变量。

示例代码：

# 闭包
def outer_function(x):
    def inner_function(y):
        return x + y
    return inner_function

closure = outer_function(10)
print(closure(5))  # 输出结果：15

9.1.3 生成器

生成器是创建迭代器的一种方式，使用yield关键字。

示例代码：

# 生成器
def generate_numbers(n):
    for i in range(n):
        yield i * i

for num in generate_numbers(5):
    print(num)
# 输出结果：
# 0
# 1
# 4
# 9
# 16

9.2 装饰器

装饰器是一种特殊类型的函数，用于修改或扩展其他函数的行为。

示例代码：

# 装饰器
def my_decorator(func):
    def wrapper():
        print("Something is happening before the function is called.")
        func()
        print("Something is happening after the function is called.")
    return wrapper

@my_decorator
def say_hello():
    print("Hello!")

say_hello()
# 输出结果：
# Something is happening before the function is called.
# Hello!
# Something is happening after the function is called.

9.3 装饰器工厂

装饰器工厂是一个生成装饰器的函数。

示例代码：

# 装饰器工厂
def repeat(n):
    def decorator(func):
        def wrapper(*args, **kwargs):
            for _ in range(n):
                result = func(*args, **kwargs)
            return result
        return wrapper
    return decorator

@repeat(3)
def say_hello(name):
    print(f"Hello, {name}!")

say_hello("Alice")
# 输出结果：
# Hello, Alice!
# Hello, Alice!
# Hello, Alice!

10. 总结

Python是一种强大而灵活的编程语言，具有丰富的内置数据类型和控制结构。通过学习变量、类型、数据结构、运算符、控制结构、函数、模块、文件操作、异常处理和高级主题，你将能够更好地理解和掌握Python编程的基本概念和技巧。希望本文能够帮助你在Python编程道路上迈出坚实的一步。如果你想要更深入地学习Python编程，可以参考在线资源，如慕课网（https://www.imooc.com/）等网站，它们提供了丰富的课程和实践机会。

点击查看更多内容

为 TA 点赞

若觉得本文不错，就分享一下吧！

评论

评论

共同学习，写下你的评论

评论加载中...

展开查看更多评论

作者其他优质文章

正在加载中

BIG阳

手记
篇

粉丝

73

获赞与收藏

458

关注作者，订阅最新文章

阅读免费教程

Java并发工具

23个小节 19450 315

Java 并发原理入门教程

26个小节 39234 569

Java 入门教程

50个小节 343874 3177

推荐

评论

收藏

共同学习，写下你的评论



感谢您的支持，我会继续努力的～

扫码打赏，你说多少就多少

赞赏金额会直接到老师账户

支付方式

打开微信扫一扫，即可进行扫码打赏哦

今天注册有机会得

100积分直接送

付费专栏免费学

大额优惠券免费领

立即参与放弃机会

点击
抽奖

慕课手记新用户专享福利

恭喜你，你的运气太好了，居然抽中了 100个积分！

恭喜你，抽中了价值元的专栏！

太棒了，直接落到你账户里！

积分商城里的罗技鼠标、机械键盘、
Kindle 阅读器、小米平衡车
Apple iPad （10.2英寸）、大额优惠券
在等着你去兑换了噢

作者：

免费赠送

兑换码：1111222211 复制

优惠券可用于购买实战课、体系课
无门槛使用

先去看看，有什么好东西马上兑换我爱学习，选课去


热搜

最近搜索清空

Python基础编程：变量、类型与数据结构

1.1 变量的声明与赋值

1.2 变量类型

1.3 动态类型

1.4 空值与None

2.1 列表（List）

2.2 元组（Tuple）

2.3 字典（Dict）

2.4 集合（Set）

3.1 算术运算符

3.2 比较运算符

3.3 逻辑运算符

3.4 赋值运算符

4.1 条件语句

4.2 循环语句

4.2.1 for循环

4.2.2 while循环

5.1 定义函数

5.2 返回值

5.3 参数类型提示

6.1 导入模块

6.2 创建自定义模块

6.3 包的创建与使用

7.1 读取文件

7.2 写入文件

7.3 以追加模式写入文件

7.4 逐行读取文件

7.5 使用with语句

8.1 基本异常处理

8.2 多个异常

8.3 else和finally块

9.1 函数式编程

9.1.1 高阶函数

9.1.2 闭包

9.1.3 生成器

9.2 装饰器

9.3 装饰器工厂

阅读免费教程