Python 基础

数据类型

整数

10_000_000_000    # 支持千分位分隔符（Python 3.6+）
0xa1b2_c3d4       # 十六进制表示（Python 3.6+）

浮点数

1.23e9            # 1.23 × 10⁹（科学计数法）
1.2e-5            # 0.000012

字符串

• 转义字符：\n（换行）、\t（制表符）、\\（反斜杠）
• 原始字符串：r'...' 禁止转义
• 多行字符串：'''...''' 或 `"""..."""

print(r'路径：C:\new_folder')  # 输出：路径：C:\new_folder
print('''第一行
第二行''')

布尔值

True and False     # → False（与运算）
True or False      # → True （或运算）
not True           # → False（非运算）

空值

None               # 表示空值（不同于 0 或空字符串）

变量

• 命名规则：字母/下划线开头，可包含字母、数字、下划线
• 动态类型：变量可随时重新赋值不同数据类型

user_name = "Alice"
count = 100

常量

MAX_CONNECTIONS = 100  # 约定全大写表示常量（实际仍可修改）

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列表（list）与元组（tuple）

列表（可变序列）

colors = ['red', 'green']
colors.append('blue')     # 追加元素
colors.insert(1, 'pink')  # 插入到索引1位置
colors.pop()              # 移除末尾元素 → 'blue'
colors.pop(0)             # 移除索引0元素 → 'red'

元组（不可变序列）

dimensions = (1920, 1080)     # 常规定义
single_item = (42,)           # 单元素元组（必须有逗号）
mixed_tuple = (1, [2, 3])     # 可包含可变元素（列表可修改）

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流程控制

条件判断

# 多级条件判断
age = 20
if age >= 18:
    print("成年")
elif age >= 13:
    print("青少年")
else:
    print("儿童")

模式匹配（Python 3.10+）

# 简单匹配
status_code = 404
match status_code:
    case 200:
        print("成功")
    case 404:
        print("未找到")
    case _:
        print("未知状态")

# 复杂匹配
args = ['gcc', 'file1.c', 'file2.c']
match args:
    case ['gcc']:
        print("缺少源文件")
    case ['gcc', file1, *files]:
        print(f"编译：{file1} 和 {len(files)} 个文件")
    case ['clean']:
        print("清理项目")

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循环结构

for 循环

# 遍历序列
total = 0
for num in [1, 2, 3, 4, 5]:
    total += num

while 循环

# 条件循环
countdown = 5
while countdown > 0:
    print(countdown)
    countdown -= 1
print("发射！")

字典（dict）与集合（set）

字典（dict）

键值对存储结构，基于哈希表实现，具有 O(1) 时间复杂度的高效查找

创建与访问

grades = {'Michael': 95, 'Bob': 75, 'Tracy': 85}
print(grades['Michael'])  # → 95

安全访问方法

# 检查键是否存在
if 'Thomas' in grades:
    print(grades['Thomas'])

# get() 方法避免 KeyError
print(grades.get('Thomas'))     # → None（无输出）
print(grades.get('Thomas', -1)) # → -1

删除元素

removed_value = grades.pop('Bob')  # → 75
print(grades)  # → {'Michael': 95, 'Tracy': 85}

特性说明

1. 键唯一性：每个键只能出现一次
2. 键不可变性：键必须是不可变类型（字符串/数字/元组）
3. 有序性：Python 3.7+ 保持插入顺序
4. 动态扩展：可随时添加新键值对

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集合（set）

无序不重复元素集，常用于去重和集合运算

创建与修改

# 两种创建方式
s1 = {1, 2, 3}
s2 = set([1, 2, 2, 3])  # → {1, 2, 3}

# 元素操作
s1.add(4)    # {1,2,3,4}
s1.remove(4) # {1,2,3}

集合运算

a = {1, 2, 3}
b = {2, 3, 4}

print(a & b)  # 交集 → {2, 3}
print(a | b)  # 并集 → {1, 2, 3, 4}
print(a - b)  # 差集 → {1}

重要特性

1. 元素唯一性：自动去重
2. 元素不可变性：不能包含可变对象（如列表）
3. 无序性：遍历顺序不等于创建顺序
4. 高效查询：基于哈希表实现成员检测

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对比表格

特性	dict	set
存储结构	键值对	唯一元素
元素要求	键不可变，值任意	元素必须不可变
查询速度	O(1) 键查询	O(1) 成员检测
典型应用	快速映射关系	去重、集合运算
内存占用	较高（存储键值对）	较低（仅存储键）
插入顺序保持	Python 3.7+ 支持	不保持

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使用注意

1. 可变对象检测：以下操作会报错

   # 无效操作示例
   invalid_set = {[1, 2], 3}        # TypeError
   invalid_dict_key = {['name']: 1} # TypeError

2. 替代方案：需存储可变对象时，可使用冻结集合

   valid_set = {frozenset([1,2]), tuple([3,4])}

3. 性能选择：

   • 需要键值关联 → 选择字典
   • 只需记录存在性 → 选择集合