Python入门核心笔记

第1章计算机与Python概述

1.1 计算机基础组成

1.1.1 计算机硬件五大部件

计算机硬件由物理器件组成，分为5个逻辑部分：

运算器（ALU）：完成加减乘除、与或非、移位等算术/逻辑运算
控制器：统一调度所有硬件有序工作
CPU = 运算器 + 控制器，电脑核心处理单元
存储器：存放程序、原始数据、运算结果（内存、硬盘都属于存储器）
输入设备：向计算机传递信息：键盘、鼠标、扫描仪
输出设备：输出处理结果：显示器、打印机、音响

补充整理：上面列的 6 点是按"功能"拆的，但教材里常说的计算机五大部件是：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。区别在于 CPU = 运算器 + 控制器，所以 CPU 不算独立的一大类。记忆时把"运算器+控制器"合并成 CPU 理解就行，考试/面试答"五大部件"别把 CPU 再单列一项。

1.1.2 软件分类

软件是一组有序指令集合，分为两类：

系统软件
- 操作系统：Windows、Linux、MacOS、Android、iOS
- 配套：硬件驱动、系统补丁
应用软件 日常工具软件：微信、QQ、Excel、爬虫程序、数据分析工具

1.1.3 代码两种翻译方式

计算机只能识别二进制0和1，高级代码需要翻译，分为编译、解释：

类型	翻译机制	优缺点	代表语言
编译型	一次性全部翻译为二进制exe文件，运行前完成翻译	运行速度快，分发不暴露源码	C、C++
解释型	运行时逐行翻译、逐行执行，无独立exe	开发调试便捷，分发必须附带源码	Python、JS、PHP

1.2 编程语言三代发展

第一代机器语言 纯二进制数字，直接操作硬件，可读性极差、无法跨设备移植。
第二代汇编语言 使用LOAD、MOVE等英文助记符替代二进制，依旧绑定特定硬件，移植困难。
第三代高级语言 语法贴近自然语言、数学公式，脱离硬件限制，跨平台通用，Python属于高级语言。

1.3 Python语言详解

1.3.1 起源与设计思想

作者：荷兰人 Guido van Rossum（吉多·范罗苏姆）
诞生：1989圣诞编写编译器，1991年发布第一个公开版本
命名来源：喜剧《蒙提·派森飞行马戏团》
核心哲学：优雅、明确、简单；一件事最好只有一种清晰写法

1.3.2 Python主流应用场景

网络爬虫：批量抓取网页图文、数据，用于舆情、数据采集
数据分析/科学计算：Numpy、Scipy、Pandas
AI、机器学习、深度学习：TensorFlow、PyTorch
Web网站开发：Django、Flask轻量框架
运维自动化：批量服务器脚本、监控工具
办公自动化：批量处理Excel、Word、图片
桌面GUI、小型2D游戏开发（Pygame）

1.3.3 Python优缺点

优点

语法极简，新手学习门槛低
内置庞大标准库，第三方开源库海量，不用重复造轮子
完全开源免费，跨Windows/macOS/Linux全平台
支持交互式运行，单行代码即时测试
可嵌入C/C++代码提升核心运行速度

缺点

解释执行，运行速度远慢于编译型C/C++
无法编译加密，发布程序必须提供源码
GIL全局锁限制多线程并发性能

1.3.4 Python版本区分

Python2：2020年1月1日官方停止所有维护，与Python3不兼容，新项目禁用
Python3：当前唯一主流版本
- 2008发布3.0，不向下兼容旧版本
- 课程使用稳定版：Python3.12.8

1.3.5 主流Python解释器

CPython：C语言编写官方原版，全网通用，本教程全部基于此
IPython：增强交互式外壳，底层依旧依赖CPython
PyPy：搭载JIT即时编译，大幅提升运行速度，少量语法存在差异
Jython：运行在Java虚拟机，可和Java代码交互
IronPython：运行在.Net平台，对接C#程序

第2章 Python快速入门（环境安装+运行方式）

2.1 Windows系统安装Python

官方下载地址：https://www.python.org/
安装包选型
- Windows installer 64-bit：完整版开发包，新手学习首选
- embeddable 精简包：仅用于嵌入第三方软件，不推荐初学者使用
安装关键步骤
1. 打开安装程序，必须勾选 Add python.exe to PATH，自动配置系统环境变量，不勾选则cmd无法识别python命令
2. 选择 Custom installation 自定义安装路径，避免使用C盘默认目录
3. Optional Features 页面保持全部默认勾选，直接点击 Next
4. 在 Advanced Options 中修改安装路径为纯英文、无空格的文件夹
5. 安装完成后点击 Disable path length limit，解除Windows系统260字符的路径长度限制
安装验证按下 Win+R 输入 cmd 打开命令提示符，执行以下命令：
bash
```
python --version
```
正常输出版本号即代表安装成功

2.2 PyCharm IDE 安装与基础配置

2.2.1 版本区别

社区版（Community）：永久免费，基础Python开发功能齐全
专业版（Professional）：30天免费试用，支持Web开发、数据库、数据分析等扩展插件

2.2.2 新建项目解释器选项

Project venv（推荐默认）：项目独立虚拟环境，每个项目的第三方包完全隔离，不会出现版本冲突
Base Conda：Anaconda 数据科学专用环境，需提前安装 Anaconda 软件
Custom environment：自定义选择本地已安装的Python解释器

2.2.3 高频开发快捷键

快捷键	功能说明
Ctrl + /	单行/多行批量注释、取消注释
Ctrl + D	复制当前整行代码
Ctrl + Alt + L	一键格式化代码，自动符合PEP8规范
Shift + Enter	光标不在行尾也可直接换行
Ctrl + F / Ctrl + R	全局查找 / 全局替换

2.3 三种Python代码运行方式

2.3.1 交互式命令行模式

打开cmd输入python回车进入交互环境，提示符为>>>
输入一行代码立即执行，无需保存文件
适用场景：临时测试小段代码、简单数值计算
示例：
python
```
print("hello")
```

2.3.2 脚本文件模式

创建后缀为.py的文本文件，写入完整代码后保存
在cmd中切换到文件所在目录，执行命令运行：
bash
```
python hello.py
```
适用场景：完整可复用程序，代码可长期保存

2.3.3 PyCharm IDE运行模式（日常开发主流）

在项目目录右键 → New → Python File，创建代码文件
在代码编辑区空白处右键，选择「Run 文件名」运行脚本
内置控制台、断点调试工具，一站式完成代码编写、运行与排错

2.3.4 入门示例：HelloWorld

python

# 第一个Python程序
print("hello world")

第3章 Python基础语法

3.1 注释

3.1.1 单行注释

使用#开头，#之后本行所有内容都会被解释器忽略，不执行编码规范：代码与#之间空两格，#后空一格再写注释内容

python

print(123)  # 打印数字123

3.1.2 多行注释

使用三对单引号'''或三对双引号"""包裹，本质是多行字符串，仅用作代码说明，三引号不可嵌套

python

"""
多行注释区域
可换行编写代码功能说明
"""
print("测试文本")

3.1.3 注释的作用

解释复杂业务逻辑，提升代码可读性
临时屏蔽暂不需要执行的代码，无需删除
用于函数、类的文档说明，可配合help()查看

3.2 变量与标识符命名

3.2.1 变量定义规则

Python无需提前声明变量类型，变量名 = 值的赋值操作会自动创建变量

python

# 单个变量赋值
age = 18
# 多变量同步赋值
num1, num2, num3 = 10, 20, 30
# 一行代码快速交换两个变量的值
a, b = 5, 8
a, b = b, a
print(a, b)  # 输出 8 5

3.2.2 标识符命名规则（变量、函数、类通用）

只能由字母、数字、下划线组成，不能以数字开头
严格区分大小写：Name 和 name 是两个完全独立的变量
禁止使用Python内置关键字，如if、for、while、def、class等

3.2.3 行业通用命名规范

普通变量、函数：蛇形命名法（snake_case），示例：user_name、student_age
常量（人为约定）：全部大写，示例：PI = 3.14159
类名：大驼峰命名法（UpperCamelCase），示例：UserInfo

3.2.4 常量说明

Python语法层面没有真正不可修改的常量，全大写只是编码约定，代码中仍可修改变量的值

3.3 进制表示与进制转换

3.3.1 四种进制字面量写法

二进制：前缀0b，示例：0b1010
八进制：前缀0o，示例：0o12
十进制：普通数字，无前缀标识
十六进制：前缀0x，用a-f代表10~15，大小写均可，示例：0xa

3.3.2 进制转换内置函数

接收十进制数字，返回对应进制的字符串

python

num = 10
bin(num)   # 转为二进制字符串 '0b1010'
oct(num)   # 转为八进制字符串 '0o12'
hex(num)   # 转为十六进制字符串 '0xa'

3.4 基础数据类型

3.4.1 数值类型（不可变类型）

int 整型
- 支持无限大的数字，不存在数值溢出问题
- 可用下划线分隔提升可读性：1_000_000 等价于 1000000
- 小整数池：[-5, 256] 区间的整数全局复用同一内存地址，减少性能开销
float 浮点型
- 带小数的数字，存在精度丢失问题：0.1 + 0.2 = 0.30000000000000004
- 高精度小数运算需导入decimal模块的Decimal类
bool 布尔型
- 仅有两个取值：True、False
- bool是int的子类：True == 1、False == 0 结果为真，但True is 1结果为假（内存地址不同）
complex 复数：仅用于科学计算场景，日常开发极少使用

3.4.2 字符串 str（不可变类型）

三种定义方式：单引号'内容'、双引号"内容"、三引号"""多行文本"""
原始字符串r""：关闭转义字符，常用于文件路径、正则表达式
python
```
print(r"D:\new\test.txt")  # \n不会被识别为换行符
```
编码与解码
- encode("utf-8")：字符串 → bytes字节（用于网络传输、文件存储）
- decode("utf-8")：bytes字节 → 字符串，编码格式必须一致，否则会出现乱码

3.4.3 空值 None

独立的特殊数据类型，代表“空、无数据”，与0、空字符串完全不相等

3.4.4 可变类型与不可变类型

不可变类型（修改值会开辟新内存空间）：int、float、bool、str、tuple
可变类型（可原地修改内存中的数据）：list、set、dict

3.4.5 逻辑假值

在条件判断中会自动判定为False的值： None、0、0.0、False、空字符串""、空列表[]、空元组()、空集合set()、空字典{}

3.5 数据类型转换

3.5.1 隐式自动转换

不同数值类型运算时，范围小的类型会自动转为范围更大的类型

python

# int + float 结果自动变为浮点型
print(2 + 3.5)  # 输出 5.5
# / 除法无论是否整除，结果永远是float
print(10 / 2)   # 输出 5.0

3.5.2 强制显式转换

通过内置函数手动转换数据类型

python

int("666")    # 字符串转整数
float(8)      # 整数转浮点数
str(3.14)     # 数字转字符串

3.6 输入与输出

3.6.1 input() 键盘输入

input()接收的所有用户输入，默认数据类型都是字符串，用于数值计算时必须手动转换

python

age = int(input("请输入你的年龄："))
print(age + 1)

3.6.2 print() 输出与格式化

基础输出：用逗号分隔多个内容，自动添加空格
python
```
print("姓名：", "张三", "年龄：", 18)
```
控制末尾字符：print默认end="\n"自动换行，可自定义
python
```
print("不换行输出", end="")
```

三种常用字符串格式化写法

python

name = "李四"
age = 20
# 1. % 老式占位符
print("姓名：%s，年龄：%d" % (name, age))
# 2. format 格式化
print("姓名：{}，年龄：{}".format(name, age))
# 3. f-string（Python3.6+ 推荐，最简写法）
print(f"姓名：{name}，年龄：{age}")

3.7 运算符全分类

3.7.1 算术运算符

+、-、*、/、//（向下取整整除）、%（取余数）、**（幂运算）

3.7.2 赋值运算符

基础赋值：=、+=、-=、*=、/=、//=、%=、**= 特殊：海象运算符:=，可在判断表达式内部完成变量赋值

3.7.3 比较运算符

==、!=、>、<、>=、<= 注意：不同基础数据类型之间不能进行大小比较

3.7.4 逻辑运算符

and、or、not 短路特性：and左侧为假则直接终止判断；or左侧为真则直接终止判断

3.7.5 身份运算符

is、is not

==：仅对比两个变量存储的值是否相等
is：对比两个变量是否指向同一个内存地址（是否为同一个对象）

3.7.6 成员运算符

in、not in 判断元素是否存在于字符串、列表、元组、集合等序列中

3.7.7 位运算符

&（按位与）、|（按位或）、^（按位异或）、~（按位取反）、<<（左移）、>>（右移）基于二进制补码运算，多用于底层性能优化场景

3.7.8 运算符优先级（从高到低）

幂运算 > 正负号 > 乘除取模 > 加减 > 移位运算 > 位运算 > 比较运算符 > 逻辑运算符

3.8 PEP8 Python官方编码规范

缩进统一使用4个空格，禁止Tab制表符与空格混用
单行代码字符不超过80个，单行注释不超过72个字符
使用空行分割不同功能代码块，禁止大量连续空行
行末尾禁止保留多余空白空格
不推荐使用分号分隔，在一行内写多条代码
所有.py源文件统一使用 UTF-8 编码

Python入门核心笔记 ​

第1章 计算机与Python概述 ​

1.1 计算机基础组成 ​

1.1.1 计算机硬件五大部件 ​

1.1.2 软件分类 ​

1.1.3 代码两种翻译方式 ​

1.2 编程语言三代发展 ​

1.3 Python语言详解 ​

1.3.1 起源与设计思想 ​

1.3.2 Python主流应用场景 ​

1.3.3 Python优缺点 ​

优点 ​

缺点 ​

1.3.4 Python版本区分 ​

1.3.5 主流Python解释器 ​

第2章 Python快速入门（环境安装+运行方式） ​

2.1 Windows系统安装Python ​

2.2 PyCharm IDE 安装与基础配置 ​

2.2.1 版本区别 ​

2.2.2 新建项目解释器选项 ​

2.2.3 高频开发快捷键 ​

2.3 三种Python代码运行方式 ​

2.3.1 交互式命令行模式 ​

2.3.2 脚本文件模式 ​

2.3.3 PyCharm IDE运行模式（日常开发主流） ​

2.3.4 入门示例：HelloWorld ​

第3章 Python基础语法 ​

3.1 注释 ​

3.1.1 单行注释 ​

3.1.2 多行注释 ​

3.1.3 注释的作用 ​

3.2 变量与标识符命名 ​

3.2.1 变量定义规则 ​

3.2.2 标识符命名规则（变量、函数、类通用） ​

3.2.3 行业通用命名规范 ​

3.2.4 常量说明 ​

3.3 进制表示与进制转换 ​

3.3.1 四种进制字面量写法 ​

3.3.2 进制转换内置函数 ​

3.4 基础数据类型 ​

3.4.1 数值类型（不可变类型） ​

3.4.2 字符串 str（不可变类型） ​

3.4.3 空值 None ​

3.4.4 可变类型与不可变类型 ​

3.4.5 逻辑假值 ​

3.5 数据类型转换 ​

3.5.1 隐式自动转换 ​

3.5.2 强制显式转换 ​

3.6 输入与输出 ​

3.6.1 input() 键盘输入 ​

3.6.2 print() 输出与格式化 ​

3.7 运算符全分类 ​

3.7.1 算术运算符 ​

3.7.2 赋值运算符 ​

3.7.3 比较运算符 ​

3.7.4 逻辑运算符 ​

3.7.5 身份运算符 ​

3.7.6 成员运算符 ​

3.7.7 位运算符 ​

3.7.8 运算符优先级（从高到低） ​

3.8 PEP8 Python官方编码规范 ​

Python入门核心笔记

第1章计算机与Python概述

1.1 计算机基础组成

1.1.1 计算机硬件五大部件

1.1.2 软件分类

1.1.3 代码两种翻译方式

1.2 编程语言三代发展

1.3 Python语言详解

1.3.1 起源与设计思想

1.3.2 Python主流应用场景

1.3.3 Python优缺点

优点

缺点

1.3.4 Python版本区分

1.3.5 主流Python解释器

第2章 Python快速入门（环境安装+运行方式）

2.1 Windows系统安装Python

2.2 PyCharm IDE 安装与基础配置

2.2.1 版本区别

2.2.2 新建项目解释器选项

2.2.3 高频开发快捷键

2.3 三种Python代码运行方式

2.3.1 交互式命令行模式

2.3.2 脚本文件模式

2.3.3 PyCharm IDE运行模式（日常开发主流）

2.3.4 入门示例：HelloWorld

第3章 Python基础语法

3.1 注释

3.1.1 单行注释

3.1.2 多行注释

3.1.3 注释的作用

3.2 变量与标识符命名

3.2.1 变量定义规则

3.2.2 标识符命名规则（变量、函数、类通用）

3.2.3 行业通用命名规范

3.2.4 常量说明

3.3 进制表示与进制转换

3.3.1 四种进制字面量写法

3.3.2 进制转换内置函数

3.4 基础数据类型

3.4.1 数值类型（不可变类型）

3.4.2 字符串 str（不可变类型）

3.4.3 空值 None

3.4.4 可变类型与不可变类型

3.4.5 逻辑假值

3.5 数据类型转换

3.5.1 隐式自动转换

3.5.2 强制显式转换

3.6 输入与输出

3.6.1 input() 键盘输入

3.6.2 print() 输出与格式化

3.7 运算符全分类

3.7.1 算术运算符

3.7.2 赋值运算符

3.7.3 比较运算符

3.7.4 逻辑运算符

3.7.5 身份运算符

3.7.6 成员运算符

3.7.7 位运算符

3.7.8 运算符优先级（从高到低）

3.8 PEP8 Python官方编码规范