大模型知识体系 L1阶段 - Python-入门

1、 Python 初识（introduction）

首先通过如下代码对Python感性认知，和一般编程语言学习一样,最经典的输出"Hello Python!"

# 这是Python最经典的入门示例，打印"Hello, Python!"# print()是Python内置函数，用于输出内容到控制台print("Hello, Python!")  # 输出：Hello, Python!# Python可以直接进行数学运算，无需复杂的语法# 计算100以内的奇数和：1+3+5+...+99total = 0  # 定义变量total，初始值为0，用于存储累加和for i in range(1, 100, 2):  # range(1,100,2)生成1到99的奇数序列    total += i  # 累加每个奇数到total中print("1到99的奇数和为：", total)  # 输出：1到99的奇数和为：2500# Python处理字符串的便捷性message = "Python 简单又强大"  # 定义字符串变量print(message.upper())  # upper()方法将字符串转为大写，输出：PYTHON 简单又强大print(message.replace("强大", "优雅"))  # 替换字符串内容，输出：Python 简单又优雅

2、使用 Python 解释器（Interpreter）

解释器的使用方式：

•  交互式解释器（终端输入python/python3进入）；
•  脚本文件执行（python 文件名.py）；
•  解释器的基本操作（退出、换行、注释）；
•  Python 版本查看（python --version）;

# ==================== 1. 交互式解释器操作 ====================# 终端输入python/python3进入交互式环境，直接执行以下代码：# >>> 1 + 2  # 回车后直接输出3# >>> print("交互式解释器")  # 输出：交互式解释器# >>> exit()  # 退出交互式解释器# ==================== 2. 脚本文件执行 ====================# 将以下代码保存为interpreter_demo.py，终端执行：python interpreter_demo.py# 查看Python版本（代码中获取版本）import sys  # 导入系统模块print("Python版本：", sys.version)  # 输出当前Python版本，如3.10.12# 单行注释（以#开头）"""多行注释（三个双引号/单引号包裹）这是多行注释的示例"""# 执行脚本时的参数（可选）if __name__ == "__main__":  # 脚本作为主程序执行时才触发    print("这是一个Python脚本文件")  # 输出：这是一个Python脚本文件

• 3、 Python 基础语法（Grammer）

   基础语法包括：

• 变量与数据类型（数字、字符串、布尔值）；
• 基本运算符（算术、赋值、比较、逻辑）；
• 简单输入输出（input ()/print ()）；
• 缩进的基本概念（Python 的语法核心）；
• 基本表达式和语句；

# ==================== 1. 变量与数据类型 ====================# 变量：无需声明类型，直接赋值即可age = 25  # 整数（int）height = 1.75  # 浮点数（float）name = "张三"  # 字符串（str）is_student = False  # 布尔值（bool）# 打印变量类型print("age的类型：", type(age))  # 输出：<class 'int'>print("name的类型：", type(name))  # 输出：<class 'str'># ==================== 2. 基本运算符 ====================# 算术运算符a = 10b = 3print("加法：", a + b)  # 13print("减法：", a - b)  # 7print("乘法：", a * b)  # 30print("除法：", a / b)  # 3.333...print("取整：", a // b)  # 3print("取余：", a % b)   # 1print("幂运算：", a **2)  # 100# 比较运算符print("是否相等：", a == b)  # Falseprint("是否大于：", a > b)   # True# 逻辑运算符print("逻辑与：", (a > 5) and (b < 5))  # Trueprint("逻辑或：", (a < 5) or (b < 5))   # Trueprint("逻辑非：", not is_student)       # True# ==================== 3. 输入输出 ====================# 获取用户输入（input返回的是字符串，需手动转换类型）user_age = input("请输入你的年龄：")  # 提示用户输入user_age = int(user_age)  # 转换为整数print(f"你的年龄是{user_age}，明年是{user_age + 1}岁")  # f-string格式化输出# ==================== 4. 缩进（Python核心） ====================# 缩进用4个空格（或1个Tab），区分代码块if a > b:    print("a大于b")  # 缩进的代码属于if语句块    print("这行也在if块内")print("这行不在if块内")  # 无缩进，不属于if块

# ==================== 1. 条件语句 ====================score = 85if score >= 90:  # 第一个条件    print("优秀")elif score >= 80:  # 第二个条件（可选多个elif）    print("良好")elif score >= 60:  # 第三个条件    print("及格")else:  # 所有条件不满足时执行    print("不及格")  # 输出：良好# 三元运算符（简化if-else）result = "及格" if score >= 60 else "不及格"print("三元运算结果：", result)  # 输出：及格# ==================== 2. for循环 ====================# 遍历列表fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子"]for fruit in fruits:  # 遍历每个元素    print(f"当前水果：{fruit}")  # 依次输出苹果、香蕉、橙子# 遍历数字序列（range）for i in range(1, 5):  # 1,2,3,4（左闭右开）    print("循环次数：", i)# ==================== 3. while循环 ====================count = 0while count < 3:  # 条件为True时循环    print("while循环：", count)  # 输出0、1、2    count += 1  # 计数器自增，避免死循环# ==================== 4. 循环控制 ====================for i in range(1, 6):    if i == 3:        continue  # 跳过当前循环，继续下一次    if i == 5:        break     # 终止整个循环    print("控制循环：", i)  # 输出1、2、4# pass：占位符，无实际操作if score > 80:    pass  # 暂未实现逻辑，避免语法错误

# ==================== 1. 列表（List） ====================# 定义列表nums = [1, 2, 3, 4, 5]fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子"]# 访问元素（索引从0开始）print("列表第一个元素：", fruits[0])  # 苹果print("列表切片：", nums[1:3])       # [2,3]（左闭右开）# 修改元素（可变）fruits[1] = "葡萄"print("修改后列表：", fruits)  # ['苹果', '葡萄', '橙子']# 常用方法fruits.append("西瓜")  # 末尾添加fruits.insert(1, "草莓")  # 指定位置插入fruits.remove("橙子")  # 删除指定元素print("列表长度：", len(fruits))  # 4# ==================== 2. 元组（Tuple） ====================# 定义元组（不可变，用()或直接逗号分隔）person = ("张三", 25, 1.75)print("元组元素：", person[0])  # 张三# 元组不可修改，以下代码会报错：# person[1] = 26  # TypeError: 'tuple' object does not support item assignment# ==================== 3. 字典（Dictionary） ====================# 定义字典（键值对，键唯一）student = {    "name": "李四",    "age": 20,    "gender": "男"}# 访问值print("学生姓名：", student["name"])  # 李四print("学生年龄：", student.get("age"))  # 20（推荐，键不存在时返回None）# 修改/添加键值对student["age"] = 21  # 修改student["score"] = 90  # 添加print("修改后字典：", student)# ==================== 4. 集合（Set） ====================# 定义集合（无重复元素）s1 = {1, 2, 3, 3, 4}print("去重后的集合：", s1)  # {1,2,3,4}# 集合操作s2 = {3, 4, 5, 6}print("交集：", s1 & s2)  # {3,4}print("并集：", s1 | s2)  # {1,2,3,4,5,6}print("差集：", s1 - s2)  # {1,2}# 添加元素s1.add(5)print("添加后集合：", s1)  # {1,2,3,4,5}

# my_module.py - 自定义模块# 定义模块级变量MODULE_NAME = "我的第一个模块"# 定义公共函数def add(a, b):    """加法函数"""    return a + bdef subtract(a, b):    """减法函数"""    return a - b# 定义私有函数（以_开头，外部不建议直接使用）def _private_func():    print("这是私有函数")# 模块执行时的初始化代码if __name__ == "__main__":    # 仅当直接运行该模块时执行    print("直接运行my_module.py")    print("1+2=", add(1, 2))

7、输入与输出（Input and Output）

Python 的 I/O 操作，包括：

• 控制台输入输出（input ()/print () 的高级用法）；

• 字符串格式化（%、format ()、f-string）；

• 文件读写（open () 函数、with 语句）；

• 文本文件 / 二进制文件操作；

• 文件的常用模式（r/w/a/r+/w + 等）；

# ==================== 1. 控制台输入输出 ====================# print高级用法print("a", "b", "c", sep="-")  # 分隔符，输出：a-b-cprint("第一行", end="")  # 不换行，输出：第一行第二行print("第二行")# 字符串格式化name = "张三"age = 25# 方式1：%格式化（老式）print("姓名：%s，年龄：%d" % (name, age))  # 姓名：张三，年龄：25# 方式2：format()print("姓名：{}，年龄：{}".format(name, age))  # 姓名：张三，年龄：25print("姓名：{1}，年龄：{0}".format(age, name))  # 按索引# 方式3：f-string（推荐，Python3.6+）print(f"姓名：{name}，年龄：{age}，明年：{age+1}")  # 支持表达式# ==================== 2. 文件读写 ====================# 方式1：手动打开/关闭（易遗漏close，不推荐）f = open("test.txt", "w", encoding="utf-8")  # 打开文件，w=写入模式f.write("Hello, Python！\n")  # 写入内容f.write(f"姓名：{name}，年龄：{age}")  # 写入格式化内容f.close()  # 必须关闭文件# 方式2：with语句（自动关闭文件，推荐）with open("test.txt", "r", encoding="utf-8") as f:  # r=读取模式    content = f.read()  # 读取全部内容    print("文件内容：\n", content)# 逐行读取大文件with open("test.txt", "r", encoding="utf-8") as f:    for line in f:  # 逐行读取，节省内存        print("行内容：", line.strip())  # strip()去除换行符# 追加内容with open("test.txt", "a", encoding="utf-8") as f:  # a=追加模式    f.write("\n这是追加的内容")

8、Errors and Exceptions（错误与异常）

异常处理机制，包括：

• 语法错误（SyntaxError）与运行时错误；
• 常见异常类型（TypeError、ValueError、IndexError、KeyError 等）；
• 异常捕获（try/except/else/finally）；
• 手动抛出异常（raise）；
• 自定义异常类；

# ==================== 1. 常见异常示例 ====================# 以下代码会触发不同异常（先注释，逐个测试）# print(1 / 0)  # ZeroDivisionError：除以零# fruits = ["苹果", "香蕉"]# print(fruits[2])  # IndexError：索引越界# student = {"name": "张三"}# print(student["age"])  # KeyError：键不存在# int("abc")  # ValueError：无法转换为整数# ==================== 2. 异常捕获（try-except） ====================try:    # 可能触发异常的代码块    num1 = int(input("请输入第一个数字："))    num2 = int(input("请输入第二个数字："))    result = num1 / num2except ValueError:    # 捕获值转换异常    print("错误：请输入有效的数字！")except ZeroDivisionError:    # 捕获除以零异常    print("错误：除数不能为零！")except Exception as e:    # 捕获所有其他异常（兜底）    print(f"未知错误：{e}")else:    # 无异常时执行    print(f"{num1} / {num2} = {result}")finally:    # 无论是否异常，始终执行（常用于资源释放）    print("异常处理流程结束")# ==================== 3. 手动抛出异常 ====================def check_age(age):    if age < 0 or age > 150:        # 手动抛出ValueError        raise ValueError(f"年龄{age}不符合逻辑！")    return agetry:    check_age(200)except ValueError as e:    print("抛出的异常：", e)  # 输出：年龄200不符合逻辑！# ==================== 4. 自定义异常 ====================# 定义自定义异常类（继承Exception）class MyCustomError(Exception):    """自定义异常类"""    def __init__(self, message):        self.message = message        super().__init__(self.message)# 使用自定义异常try:    score = 105    if score > 100:        raise MyCustomError(f"分数{score}超出范围！")except MyCustomError as e:    print("自定义异常：", e)  # 输出：分数105超出范围！

9、Classes（类）

面向对象编程（OOP）核心：

• 类的定义（class 关键字）；
• 实例化对象；
• 构造方法（init）；
• 实例属性与类属性；
• 实例方法、类方法（@classmethod）、静态方法（@staticmethod）；
• 继承（单继承、多继承）；
• 方法重写；
• 封装（私有属性 / 方法，以__开头）；

# ==================== 1. 定义类与实例化 ====================class Person:    """人类"""    # 类属性（所有实例共享）    species = "人类"    # 构造方法：初始化实例属性    def __init__(self, name, age):        self.name = name  # 实例属性        self.age = age    # 实例属性        self.__id = 123456  # 私有属性（外部无法直接访问）    # 实例方法（第一个参数必须是self）    def introduce(self):        """自我介绍"""        return f"我叫{self.name}，今年{self.age}岁"    # 类方法（第一个参数是cls，代表类本身）    @classmethod    def get_species(cls):        return f"物种：{cls.species}"    # 静态方法（无self/cls参数，与类无关）    @staticmethod    def is_adult(age):        """判断是否成年"""        return age >= 18    # 访问私有属性的方法（封装）    def get_id(self):        return self.__id# 实例化对象p1 = Person("张三", 25)p2 = Person("李四", 17)# 访问实例属性/方法print(p1.introduce())  # 我叫张三，今年25岁print(p2.is_adult(p2.age))  # False（未成年）# 访问类属性/类方法print(Person.species)  # 人类print(Person.get_species())  # 物种：人类# 访问私有属性（通过公共方法）print(p1.get_id())  # 123456# ==================== 2. 继承与方法重写 ====================class Student(Person):    """学生类（继承Person类）"""    def __init__(self, name, age, student_id):        # 调用父类构造方法        super().__init__(name, age)        self.student_id = student_id  # 新增实例属性    # 重写父类方法    def introduce(self):        return f"我叫{self.name}，学号{self.student_id}，今年{self.age}岁"# 实例化子类s1 = Student("王五", 20, "2024001")print(s1.introduce())  # 我叫王五，学号2024001，今年20岁print(s1.is_adult(s1.age))  # True（继承父类的静态方法）