3.1.2.Python基础知识
3.1.2.Python
Python 是一种功能强大且灵活的编程语言，广泛应用于 Web 开发、数据分析、人工智能、自动化脚本等领域。以下是 Python 的技术体系及其相关示例：
3.1.2.1.基础语法
Python 的基础语法是其技术体系的基石，包括变量、数据类型、控制结构、函数等。
# 变量与数据类型 name = "Alice" age = 25 height = 1.68 is_student = True # 控制结构 if age > 18: print(f"{name} is an adult.") else: print(f"{name} is a minor.") # 函数 def greet(name): return f"Hello, {name}!" print(greet("Bob")) |
3.1.2.2.数据结构
Python 提供了丰富的数据结构，如列表、元组、字典、集合等。
# 列表 fruits = ["apple", "banana", "cherry"] fruits.append("orange") # 元组 coordinates = (10.0, 20.0) # 字典 person = {"name": "Alice", "age": 25} print(person["name"]) # 集合 unique_numbers = {1, 2, 3, 3, 4} # 自动去重 |
3.1.2.3.面向对象编程（OOP）
Python 支持面向对象编程，包括类、对象、继承、多态等特性。
class Animal: def __init__(self, name): self.name = name def speak(self): raise NotImplementedError("Subclasses must implement this method") class Dog(Animal): def speak(self): return f"{self.name} says Woof!" class Cat(Animal): def speak(self): return f"{self.name} says Meow!" dog = Dog("Buddy") cat = Cat("Whiskers") print(dog.speak()) print(cat.speak()) |
3.1.2.4.文件操作
Python 提供了简单易用的文件操作功能，支持读写文本文件和二进制文件。
# 写入文件 with open("example.txt", "w") as file: file.write("Hello, World!") # 读取文件 with open("example.txt", "r") as file: content = file.read() print(content) |
3.1.2.5.异常处理
Python 使用 try-except 结构处理异常，确保程序在出错时不会崩溃。
try: result = 10 / 0 except ZeroDivisionError: print("Cannot divide by zero!") finally: print("Execution complete.") |
3.1.2.6.模块与包
Python 通过模块和包组织代码，支持代码复用和模块化开发。
# 导入模块 import math print(math.sqrt(16)) # 自定义模块 # my_module.py def greet(name): return f"Hello, {name}!" # main.py import my_module print(my_module.greet("Alice")) |
3.1.2.7.标准库
Python 的标准库提供了丰富的功能模块，如 os、sys、datetime 等。
import os import datetime # 获取当前工作目录 print(os.getcwd()) # 获取当前时间 now = datetime.datetime.now() print(now) |
3.1.2.8.Web 开发
Python 在 Web 开发领域有多个流行的框架，如 Flask 和 Django。
Flask 示例:
from flask import Flask app = Flask(__name__) @app.route("/") def home(): return "Hello, Flask!" if __name__ == "__main__": app.run(debug=True) |
Django 示例:
# 创建 Django 项目 django-admin startproject myproject cd myproject python manage.py runserver |
3.1.2.9.数据分析
Python 是数据分析的首选语言，常用的库包括 pandas、numpy、matplotlib 等。
Pandas 示例:
import pandas as pd # 创建 DataFrame data = {"Name": ["Alice", "Bob"], "Age": [25, 30]} df = pd.DataFrame(data) print(df) # 读取 CSV 文件 df = pd.read_csv("data.csv") print(df.head()) |
Matplotlib 示例:
import matplotlib.pyplot as plt # 绘制折线图 x = [1, 2, 3, 4] y = [10, 20, 25, 30] plt.plot(x, y) plt.show() |
3.1.2.10.机器学习
Python 在机器学习领域有强大的生态系统，常用的库包括 scikit-learn、TensorFlow、PyTorch 等。
Scikit-learn 示例:
from sklearn.datasets import load_iris from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier # 加载数据集 iris = load_iris() X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(iris.data, iris.target, test_size=0.2) # 训练模型 model = RandomForestClassifier() model.fit(X_train, y_train) # 评估模型 print(model.score(X_test, y_test)) |
TensorFlow 示例:
import tensorflow as tf # 创建简单神经网络 model = tf.keras.Sequential([ tf.keras.layers.Dense(10, activation="relu"), tf.keras.layers.Dense(1) ]) model.compile(optimizer="adam", loss="mse") |
3.1.2.11.自动化与脚本
Python 是编写自动化脚本的理想语言，常用于文件处理、任务调度等。
import os import shutil # 批量重命名文件 for filename in os.listdir("."): if filename.endswith(".txt"): new_name = f"new_{filename}" shutil.move(filename, new_name) |
3.1.2.12.数据库操作
Python 支持多种数据库操作，常用的库包括 sqlite3、SQLAlchemy、psycopg2 等。
SQLite 示例:
import sqlite3 # 连接数据库 conn = sqlite3.connect("example.db") cursor = conn.cursor() # 创建表 cursor.execute("CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (id INTEGER PRIMARY KEY, name TEXT)") # 插入数据 cursor.execute("INSERT INTO users (name) VALUES ('Alice')") conn.commit() # 查询数据 cursor.execute("SELECT * FROM users") print(cursor.fetchall()) |
3.1.2.13.网络编程
Python 提供了 socket 模块用于网络编程，支持 TCP/UDP 通信。
import socket # 创建 TCP 服务器 server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) server.bind(("127.0.0.1", 8080)) server.listen() while True: client, addr = server.accept() print(f"Connection from {addr}") client.send(b"Hello, Client!") client.close() |
3.1.2.14.并发与异步编程
Python 支持多线程、多进程和异步编程，常用的库包括 threading、multiprocessing、asyncio。
Asyncio 示例:
import asyncio async def greet(): print("Hello") await asyncio.sleep(1) print("World") asyncio.run(greet()) |
3.1.2.15.测试与调试
Python 提供了 unittest、pytest 等测试框架，以及 pdb 调试工具。
Pytest 示例:
# test_sample.py def add(a, b): return a + b def test_add(): assert add(1, 2) == 3 |
运行测试：
pytest test_sample.py