【人工智能学习路线（一）】以SCI为目标学习笔记——Python 编程基础入门

一、基本数据类型

（一）整型

整型是表示整数的类型。在 Python 中，整型的定义非常简单，直接赋值即可。
例如：

a = 10

<叫做a赋值为10>整型可以进行加、减、乘、除等运算，

例如：

print(a + 5)

输出结果为 15。

tip：长整数用下划线可以隔开如：

1_000_000

（二）浮点型

浮点型用于表示小数。
例如：

b = 3.14

浮点型运算与整型类似，也可以进行各种数学运算，但需要注意浮点数运算可能存在精度问题。
tip：大的浮点数可以用科学技术法表示，如：1e4等价于10000，1.1e-4等价于0.00011
可以运行看一下

1e4

1.1e-4

（三）布尔型

布尔型只有两个值：True 和 False。
有三种运算：”与“ ”或“ ”非“对应and or not
它常用于条件判断。例如：

c = True
d = False
print(c and d)

输出结果为 False。<与的时候全true才true>

true or false

输出结果为 true。<或的时候全false才false>

a=true
not a

则输出false<相反>

（四）运算符

常见的运算符包括算术运算符（+、-、*、/、% 等）、比较运算符（==、!=、>、<、>=、<= 等）<返回布尔>
比较特殊的几个给大家写一下哈
例如：

 print（2/2，3/2）

输出：1.0，1.5<python里面返回浮点数>

print（3//2）  #整除
print（5%2）   #取余
print（2**3）  #幂2的3次方

输出：1 ，1， 8

（五）字符串

字符串用于表示文本信息，可以用单引号或双引号括起来。
字符串可以进行拼接、索引、切片等操作。
例如：

str1 = 'Hello'，str2 = "World"
print(str1 + ' ' + str2)
print(str1[0])
print(str1[1:3]) 
type（str1）   #打印类型

输出结果为
Hello World
H
el
str
tip：\n为换行；\t为Tab<大空格>，\表示\，r表示原始字符串如下

printr（’hello\tworld\\‘）

有r输出：hello\tworld\
无r输出：hello world\

字符运算：

 # 使用[]索引字符串
s = 'abcdefg'
print(s[0])    # 索引第0个字符
print(s[2])    # 索引第2个字符
print(s[-1])   # 索引倒数第1个字符
#使用[], 声明start, end. 切片字符串
print(s[0:3])   # 切片第0到第3个字符（不包括第3）
print(s[:3])    # 切片从头到第3个字符（start为0时，可以省略）
print(s[3:])    # 切片从第3个字符到结束（end为结束时，可以省略）

输出：a c g ab ab defg
一些常用操作：

a='hello laowang'
s.capitalize()  #首字母大写转换
print(s.endswith('laowang'))  # 判断是否以 laowang 结尾
print(s.endswith('lao'))      # 判断是否以 lao 结尾
s.startswith('hel')  #检查开头
print(s.isdigit())
print('123'.isdigit())#检查是否为数字
'HELLO'.lower()  # 将字符串转换为小写
'HELLO'.upper()  # 将字符串转换为大写
'\nhello\t '.strip()  # 去掉字符串两端的空白字符（包括换行符、制表符和空格）
' '.join(['1', '2', '3'])  # 使用空格连接列表中的元素
len(s)  # 返回字符串 s 的长度

（六）类型转换

Python 提供了内置函数来进行类型转换
int() 将其他类型转换为整型，float() 转换为浮点型，str() 转换为字符串，bool() 转换为布尔型。

二、集合类型

（一）列表（list）

列表是一种有序的集合，可以随时添加和删除其中的元素。列表可以进行索引、切片、追加、删除等操作。

创建一个包含不同类型元素的列表：

my_list = [1, "apple", 3.14, True]
print(my_list)

访问列表中的元素：

fruits = ["apple", "banana", "cherry", "orange"]
print(fruits[1])  # 输出: banana
print(fruits[-1])  # 输出: orange
print(fruits[1:3])  # 输出: ['banana', 'cherry']

修改列表中的元素：

numbers = [1, 2, 3, 4]
numbers[0] = 10
print(numbers)  # 输出: [10, 2, 3, 4]

使用append()添加元素：

colors = ["red", "green"]
colors.append("blue")
print(colors)  # 输出: ['red', 'green', 'blue']

使用insert()插入元素：

letters = ["a", "c"]
letters.insert(1, "b")
print(letters)  # 输出: ['a', 'b', 'c']

使用remove()删除元素：

animals = ["cat", "dog", "bird"]
animals.remove("dog")
print(animals)  # 输出: ['cat', 'bird']

使用sort()排序：

nums = [3, 1, 4, 2]
nums.sort()
print(nums)  # 输出: [1, 2, 3, 4]

列表推导式

创建新列表的简洁方式：

squares = [x**2 for x in range(5)]
print(squares)  # 输出: [0, 1, 4, 9, 16]

列表合并

合并两个列表：

list1 = [1, 2]
list2 = [3, 4]
combined = list1 + list2
print(combined)  # 输出: [1, 2, 3, 4]

（二）元组（tuple）

元组和列表类似，但元组一旦定义就不能修改，是不可变序列类型。
元组可以进行索引和切片操作，但不能追加或删除元素。

# 元组定义与操作
t = (1, 2, 3)
print(t[0])  # 输出: 1
# t[0] = 10  # 报错，不可修改# 列表定义与操作
l = [1, 2, 3]
l[0] = 10  # 修改元素
l.append(4)  # 添加元素
print(l)  # 输出: [10, 2, 3, 4]

列表提供更多内置方法（如 sort()、reverse()）。
元组仅支持基础序列操作（如 count()、index()）。

（三）集合（set）

集合是一个无序的不重复元素序列。
例如：set1 = {1, 2, 3, 3}，实际上存储为 {1, 2, 3}。集合支持数学中的集合运算，如交集、并集、差集等。

• 创建集合：使用花括号 {} 或 set() 构造函数。

  s = {1, 2, 3}  # 直接创建
  s = set([1, 2, 3])  # 从列表转换
  

• 添加元素：add() 方法添加单个元素，update() 添加多个元素。

  s.add(4)  # 添加4
  s.update([5, 6])  # 添加5和6
  

• 删除元素：remove() 删除指定元素（不存在时报错），discard() 删除元素（不报错），pop() 随机删除并返回一个元素。

  s.remove(1)  # 删除1
  s.discard(10)  # 尝试删除10（无则忽略）
  s.pop()  # 随机删除一个元素
  

• 清空集合：clear() 方法清空所有元素。

  s.clear()
  

• 并集：union() 或 | 运算符。

  a = {1, 2}
  b = {2, 3}
  a.union(b)  # {1, 2, 3}
  a | b  # 同上
  

• 交集：intersection() 或 & 运算符。

  a.intersection(b)  # {2}
  a & b  # 同上
  

• 差集：difference() 或 - 运算符。

  a.difference(b)  # {1}
  a - b  # 同上
  

• 对称差集：symmetric_difference() 或 ^ 运算符（仅保留非共同元素）。

  a.symmetric_difference(b)  # {1, 3}
  a ^ b  # 同上
  

• 子集/超集：issubset() 或 <= 判断子集，issuperset() 或 >= 判断超集。

  a = {1, 2}
  b = {1, 2, 3}
  a.issubset(b)  # True
  a <= b  # 同上
  b.issuperset(a)  # True
  

• 真子集/真超集：< 和 > 运算符（排除相等情况）。

  a < b  # True（a是b的真子集）
  

• 长度与成员检查：len() 获取元素数量，in 检查元素是否存在。

  len(s)  # 集合大小
  1 in s  # 检查1是否在集合中
  

• 不可变集合：frozenset 类型创建不可修改的集合。

  fs = frozenset([1, 2, 3])
  

• 遍历元素：直接迭代或转换为列表。

  for x in s:print(x)
  

• 集合生成式：类似列表生成式。

  s = {x for x in range(5) if x % 2 == 0}  # {0, 2, 4}
  

（四）字典（dict）

字典是一个无序的键值对集合。
例如：dict1 = {‘name’: ‘Alice’, ‘age’: 25}。
通过键可以快速获取对应的值，
例如：print(dict1[‘name’]) 输出结3果为 Alice。
字典可以添加、删除键值对。

三、三种决策结构

（一）顺序结构

顺序结构是最简单的结构，程序按照代码的书写顺序依次执行。例如：

print("Hello, World!")
a = 10
b = 20
print(a + b)
这段代码会依次执行输出、赋值和加法运算。
##### （二）条件结构
条件结构根据条件是否满足来决定执行哪一段代码。例如：
```Python
age = 18
if age >= 18:print("成年人")
else:print("未成年人") 

这段代码会根据 age 的值判断输出成年人还是未成年人。

（三）循环结构

循环结构用于重复执行某段代码。常见的循环有 for 循环和 while 循环。
for 循环 ：用于遍历序列中的每个元素。例如：

for i in [1, 2, 3, 4]:print(i)

输出结果依次为 1、2、3、4。
while 循环 ：只要条件为真，就一直执行循环体。例如：

count = 0
while count < 5:print(count)count += 1

输出结果依次为 0、1、2、3、4。

四、小考核

定义一个整型变量 num，并赋值为 100，再输出它的值。
定义一个浮点型变量 pi，并赋值为 3.14159，然后输出它的值。
定义一个布尔型变量 is_valid，并赋值为 True，然后输出它的值。
定义一个字符串变量 greeting，并赋值为 “Hello, Python!”，然后输出它的值。
将 num 转换为浮点型，将 pi 转换为整型，将 greeting 转换为布尔型，然后分别输出转换后的结果。
创建一个列表 numbers，包含元素 1、2、3、4、5，然后输出列表的第二个元素，追加元素 6，删除第一个元素，最后输出整个列表。
创建一个元组 fruits，包含元素 “apple”、“banana”、“orange”，然后输出元组的第一个元素。
创建一个集合 colors，包含元素 “red”、“green”、“blue”、“blue”，然后输出集合的长度。
创建一个字典 person，包含键值对 “name”: “Alice” 和 “age”: 25，然后输出 person 的 “name” 值，添加键值对 “city”: “New York”，最后输出整个字典。
编写一个条件结构，判断一个数是否为正数、负数或零。
使用 for 循环遍历一个列表 [10, 20, 30, 40]，并输出每个元素。
使用 while 循环计算 1 到 10 的累加和，并输出结果。
（答案在第二期最后）