1、AI及LLM基础：Python语法入门教程

Python语法入门教程

​ 这是一份全面的Python语法入门教程，涵盖了注释、变量类型与操作符、逻辑运算、list和字符串、变量与集合、控制流和迭代、模块、类、继承、进阶等内容，通过详细的代码示例和解释，帮助大家快速熟悉Python语法。

一、注释

Python中用#表示单行注释，#之后的同行的内容都会被注释掉。

# Python中单行注释用#表示，#之后同行字符全部认为被注释。

使用三个连续的双引号表示多行注释，两个多行注释标识之间内容会被视作是注释。

""" 与之对应的是多行注释用三个双引号表示，这两段双引号当中的内容都会被视作是注释
"""

二、基础变量类型与操作符

Python当中的数字定义和其他语言一样：

# 获得一个整数
3
# 获得一个浮点数
10.0

我们分别使用+, -, *, /表示加减乘除四则运算符。

1 + 1   # => 2
8 - 1   # => 7
10 * 2  # => 20
35 / 5  # => 7.0

这里要注意的是，在Python2当中，10/3这个操作会得到3，而不是3.33333。因为除数和被除数都是整数，所以Python会自动执行整数的计算，帮我们把得到的商取整。如果是10.0 / 3，就会得到3.33333。目前Python2已经不再维护了，可以不用关心其中的细节。

但问题是Python是一个弱类型的语言，如果我们在一个函数当中得到两个变量，是无法直接判断它们的类型的。这就导致了同样的计算符可能会得到不同的结果，这非常蛋疼。以至于程序员在运算除法的时候，往往都需要手工加上类型转化符，将被除数转成浮点数。

在Python3当中拨乱反正，修正了这个问题，即使是两个整数相除，并且可以整除的情况下，得到的结果也一定是浮点数。

如果我们想要得到整数，我们可以这么操作：

5 // 3       # => 1
-5 // 3      # => -2
5.0 // 3.0   # => 1.0 # works on floats too
-5.0 // 3.0  # => -2.0

两个除号表示取整除，Python会为我们保留去除余数的结果。

除了取整除操作之外还有取余数操作，数学上称为取模，Python中用%表示。

# Modulo operation
7 % 3  # => 1

Python中支持乘方运算，我们可以不用调用额外的函数，而使用**符号来完成：

# Exponentiation (x**y, x to the yth power)
2**3  # => 8

当运算比较复杂的时候，我们可以用括号来强制改变运算顺序。

# Enforce precedence with parentheses
1 + 3 * 2  # => 7
(1 + 3) * 2  # => 8

2.1 逻辑运算

Python中用首字母大写的True和False表示真和假。

True  # => True
False  # => False

用and表示与操作，or表示或操作，not表示非操作。而不是C++或者是Java当中的&&, || 和！。

# negate with not
not True   # => False
not False  # => True# Boolean Operators
# Note "and" and "or" are case-sensitive
True and False  # => False
False or True   # => True

在Python底层，True和False其实是1和0，所以如果我们执行以下操作，是不会报错的，但是在逻辑上毫无意义。

# True and False are actually 1 and 0 but with different keywords
True + True # => 2
True * 8    # => 8
False - 5   # => -5

我们用判断相等的操作，可以看出来True1， False == 0.

# Comparison operators look at the numerical value of True and False
0 == False  # => True
1 == True   # => True
2 == True   # => False
-5 != False # => True

我们要小心Python当中的bool()这个函数，它并不是转成bool类型的意思。如果我们执行这个函数，那么只有0会被视作是False，其他所有数值都是True：

bool(0)     # => False
bool(4)     # => True
bool(-6)    # => True
0 and 2     # => 0
-5 or 0     # => -5

Python中用==判断相等，>表示大于，>=表示大于等于， <表示小于，<=表示小于等于，!=表示不等。

# Equality is ==
1 == 1  # => True
2 == 1  # => False# Inequality is !=
1 != 1  # => False
2 != 1  # => True# More comparisons
1 < 10  # => True
1 > 10  # => False
2 <= 2  # => True
2 >= 2  # => True

我们可以用and和or拼装各个逻辑运算：

# Seeing whether a value is in a range
1 < 2 and 2 < 3  # => True
2 < 3 and 3 < 2  # => False
# Chaining makes this look nicer
1 < 2 < 3  # => True
2 < 3 < 2  # => False

注意not，and，or之间的优先级，其中not > and > or。如果分不清楚的话，可以用括号强行改变运行顺序。

2.2 list和字符串

关于list的判断，我们常用的判断有两种，一种是刚才介绍的==，还有一种是is。我们有时候也会简单实用is来判断，那么这两者有什么区别呢？我们来看下面的例子：

a = [1, 2, 3, 4]  # Point a at a new list, [1, 2, 3, 4]
b = a             # Point b at what a is pointing to
b is a            # => True, a and b refer to the same object
b == a            # => True, a's and b's objects are equal
b = [1, 2, 3, 4]  # Point b at a new list, [1, 2, 3, 4]
b is a            # => False, a and b do not refer to the same object
b == a            # => True, a's and b's objects are equal

Python是全引用的语言，其中的对象都使用引用来表示。is判断的就是两个引用是否指向同一个对象，而则是判断两个引用指向的具体内容是否相等。举个例子，如果我们把引用比喻成地址的话，is就是判断两个变量的是否指向同一个地址，比如说都是沿河东路XX号。而则是判断这两个地址的收件人是否都叫张三。

显然，住在同一个地址的人一定都叫张三，但是住在不同地址的两个人也可以都叫张三，也可以叫不同的名字。所以如果a is b，那么a == b一定成立，反之则不然。

Python当中对字符串的限制比较松，双引号和单引号都可以表示字符串，看个人喜好使用单引号或者是双引号。我个人比较喜欢单引号，因为写起来方便。

字符串也支持+操作，表示两个字符串相连。除此之外，我们把两个字符串写在一起，即使没有+，Python也会为我们拼接：

# Strings are created with " or '
"This is a string."
'This is also a string.'# Strings can be added too! But try not to do this.
"Hello " + "world!"  # => "Hello world!"
# String literals (but not variables) can be concatenated without using '+'
"Hello " "world!"    # => "Hello world!"

我们可以使用[]来查找字符串当中某个位置的字符，用len来计算字符串的长度。

# A string can be treated like a list of characters
"This is a string"[0]  # => 'T'# You can find the length of a string
len("This is a string")  # => 16

我们可以在字符串前面加上f表示格式操作，并且在格式操作当中也支持运算，比如可以嵌套上len函数等。不过要注意，只有Python3.6以上的版本支持f操作。

# You can also format using f-strings or formatted string literals (in Python 3.6+)
name = "Reiko"
f"She said her name is {name}." # => "She said her name is Reiko"
# You can basically put any Python statement inside the braces and it will be output in the string.
f"{name} is {len(name)} characters long." # => "Reiko is 5 characters long."

最后是None的判断，在Python当中None也是一个对象，所有为None的变量都会指向这个对象。根据我们前面所说的，既然所有的None都指向同一个地址，我们需要判断一个变量是否是None的时候，可以使用is来进行判断，当然用==也是可以的，不过我们通常使用is。

# None is an object
None  # => None# Don't use the equality "==" symbol to compare objects to None
# Use "is" instead. This checks for equality of object identity.
"etc" is None  # => False
None is None   # => True

理解了None之后，我们再回到之前介绍过的bool()函数，它的用途其实就是判断值是否是空。所有类型的默认空值会被返回False，否则都是True。比如0，“”，[], {}, ()等。

# None, 0, and empty strings/lists/dicts/tuples all evaluate to False.
# All other values are True
bool(None)# => False
bool(0)   # => False
bool("")  # => False
bool([])  # => False
bool({})  # => False
bool(())  # => False

除了上面这些值以外的所有值传入都会得到True。

三、变量与集合

3.1 输入输出

Python当中的标准输入输出是input和print。

print会输出一个字符串，如果传入的不是字符串会自动调用__str__方法转成字符串进行输出。默认输出会自动换行，如果想要以不同的字符结尾代替换行，可以传入end参数：

# Python has a print function
print("I'm Python. Nice to meet you!")  # => I'm Python. Nice to meet you!# By default the print function also prints out a newline at the end.
# Use the optional argument end to change the end string.
print("Hello, World", end="!")  # => Hello, World!

使用input时，Python会在命令行接收一行字符串作为输入。可以在input当中传入字符串，会被当成提示输出：

# Simple way to get input data from console
input_string_var = input("Enter some data: ") # Returns the data as a string
# Note: In earlier versions of Python, input() method was named as raw_input()

3.2 变量

Python中声明对象不需要带上类型，直接赋值即可，Python会自动关联类型，如果我们使用之前没有声明过的变量则会出发NameError异常。

# There are no declarations, only assignments.
# Convention is to use lower_case_with_underscores
some_var = 5
some_var  # => 5# Accessing a previously unassigned variable is an exception.
# See Control Flow to learn more about exception handling.
some_unknown_var  # Raises a NameError

Python支持三元表达式，但是语法和C++不同，使用if else结构，写成：

# if can be used as an expression
# Equivalent of C's '?:' ternary operator
"yahoo!" if 3 > 2 else 2  # => "yahoo!"

上段代码等价于：

if 3 > 2:return 'yahoo'
else:return 2

3.3 list

Python中用[]表示空的list，我们也可以直接在其中填充元素进行初始化：

# Lists store sequences
li = []
# You can start with a prefilled list
other_li = [4, 5, 6]

使用append和pop可以在list的末尾插入或者删除元素：

# Add stuff to the end of a list with append
li.append(1)    # li is now [1]
li.append(2)    # li is now [1, 2]
li.append(4)    # li is now [1, 2, 4]
li.append(3)    # li is now [1, 2, 4, 3]
# Remove from the end with pop
li.pop()        # => 3 and li is now [1, 2, 4]
# Let's put it back
li.append(3)    # li is now [1, 2, 4, 3] again.

list可以通过[]加上下标访问指定位置的元素，如果是负数，则表示倒序访问。-1表示最后一个元素，-2表示倒数第二个，以此类推。如果访问的元素超过数组长度，则会出发IndexError的错误。

# Access a list like you would any array
li[0]   # => 1
# Look at the last element
li[-1]  # => 3# Looking out of bounds is an IndexError
li[4]  # Raises an IndexError

list支持切片操作，所谓的切片则是从原list当中拷贝出指定的一段。我们用start: end的格式来获取切片，注意，这是一个左闭右开区间。如果留空表示全部获取，我们也可以额外再加入一个参数表示步长，比如[1:5:2]表示从1号位置开始，步长为2获取元素。得到的结果为[1, 3]。如果步长设置成-1则代表反向遍历。

# You can look at ranges with slice syntax.
# The start index is included, the end index is not
# (It's a closed/open range for you mathy types.)
li[1:3]   # Return list from index 1 to 3 => [2, 4]
li[2:]    # Return list starting from index 2 => [4, 3]
li[:3]    # Return list from beginning until index 3  => [1, 2, 4]
li[::2]   # Return list selecting every second entry => [1, 4]
li[::