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勇闯前后端：后端（Python）——Week1

news 2025/11/14 8:59:32

勇闯前后端：后端（Python）——Week1

前言

注意，这个博客记录并不会从头详细的讲解Python，因为大量的教程已经讲解的非常的通俗易懂了。除此之外，因为核心是后端，所以前面的内容知识点会大概的掠过。不过所有的细节笔者已经附上了详细的参考文档，可以去看看然后了解一下Python。

基本的最最常见类型

int：任意精度整数；float：IEEE-754 双精度浮点数（注意精度误差）。
除法与取整：/ 总是返回 float，// 做向下取整（floor division），% 取模（余数）。例如 7/3 == 2.333...，7//3 == 2，7%3 == 1。(Python documentation)
位运算与幂运算：<<, >>, &, |, ^, ~；幂使用 **（如 2**10）。
精度注意：浮点相等判断应使用容差（abs(a-b) < eps）。

示例：

a = 7
b = 3
print(a / b, a // b, a % b)  # 2.3333... 2 1

字符串（`str`）

字符串是不可变的（immutable），索引与切片返回新对象；常用操作：索引、切片、拼接、格式化（f-string、format()）。不可变特性影响性能：大量逐个拼接字符串应使用 str.join()。(Python documentation)

示例：

s = "Hello, world"
print(s[0], s[-5:], f"{s}!")  # H world Hello, world!

列表（`list`）

列表是可变序列：常用方法 append, extend, insert, pop, remove, sort, reverse 等。注意：许多就地修改的方法（如 list.sort()）返回 None（即会在原地修改）。这点在链式调用时容易出错。(Python documentation)
列表切片操作 L[a:b] 返回新列表（不是引用同一对象）。
性能：索引访问 O(1)，在末尾添加 amortized O(1)，在头部/中间插入或删除通常为 O(n)。

示例：

L = [1,2,3]
L.append(4)   # L -> [1,2,3,4]
L2 = L[::-1]  # 切片反转，返回新列表

元组（`tuple`）

元组是不可变序列，适合表示固定记录或作为 dict 的键（当元素都是 hashable 时）。用处：数据不被修改时首选，用来保证不变性与潜在的少量性能优势。

字典（`dict`）

字典是映射类型（键 -> 值），键必须是可哈希（hashable）的（例如不可用 list 作为键）。常用方法：dict.get(key, default), setdefault, pop, items(), keys(), values()。查找、插入和删除在均摊情况下平均 O(1)。(Python documentation)

示例：

users = {"Alice":1000, "Bob":500}
print(users.get("Charlie", 0))

集合（`set`）

无序、不重复元素集合，常用集合运算：并（|/union）、交（&/intersection）、差（-/difference）、对称差（^/symmetric_difference）等。适用于去重和成员测试（平均 O(1)）。(Python documentation)

示例：

A = {1,2,3}
B = {2,3,4}
print(A | B, A & B, A - B)

Reference

内置类型（stdtypes — 数字、序列、映射等） — 官方中文版：文档页面。(Python documentation)
（推荐读：内置类型章节，包含 list/tuple/str/dict/set 的方法说明）
内建函数（list(), dict() 等）参考页 — functions 列表（内建函数）。(Python documentation)

练习

交换变量 a, b（不使用临时变量）。
输入：a = 10; b = 20
给列表 L=[1,2,3,4,5]，用切片反转并打印。
字典操作：users = {"Alice":1000,"Bob":500}
- 打印所有用户名
- 打印所有余额
- 判断 “Charlie” 是否在字典中，如果不在则添加 "Charlie": 0
集合运算：A={1,2,3}, B={2,3,4} 打印并集、交集、差集 A-B。

参考答案

"""
languages.python.chapter1.pr1.simple_practice
"""def simple_swap(a: int, b: int) -> tuple[int, int]:return b, aa = 30
b = 20
print(f"Before swap: a: {a} and b: {b}")
a, b = simple_swap(a, b)
print(f"After swap: a: {a} and b: {b}")ordered_l = [1, 2, 3]
reversed_l = ordered_l[::-1]
print(f"Ordered list: {ordered_l}, reversed: {reversed_l}")users: dict[str, int] = {"Alice": 1000, "Bob": 500}for user in users:print(f"User: {user}, deposits: {users[user]}")checked: str = "Charlie"
expected_deposits: int = 0
if checked not in users:users[checked] = expected_depositsfor user in users:print(f"User: {user}, deposits: {users[user]}")A = {1, 2, 3}
B = {2, 3, 4}print(f"And: {A.union(B)}, Or: {A.intersection(B)}, minus: {A.difference(B)}")

函数与作用域（要点 + 链接）

基本定义

使用 def name(params): 定义函数，使用 return 返回值（无 return 等价于返回 None）。示例：def fn(x): return x*2。(Python documentation)

默认参数陷阱

默认参数在函数定义时只评估一次（即定义时绑定），因此不要用可变对象（如 []、{}）作为默认参数。若需要可变默认，使用 None 并在函数体内创建新的容器。示例见下。(Python documentation)

正确写法示例：

def append_item(item, lst=None):if lst is None:lst = []lst.append(item)return lst

可变参数与关键字参数

*args：位置可变参数，接收一个 tuple；**kwargs：关键字可变参数，接收一个 dict。

def f(*args, **kwargs):print(args, kwargs)

作用域（scope）与命名空间

局部变量优先于全局变量；若要在函数内赋值修改全局变量，使用 global；若要修改外层非全局（闭包）变量，使用 nonlocal（在嵌套函数里）。阅读教程关于作用域与命名空间的章节。(Python documentation)

示例：

x = 10
def change_x():global xx = 5
change_x()
print(x)  # 5

Reference

官方教程：函数定义与作用域章节（Python 教程，函数与命名空间/作用域）。(Python documentation)

练习

编写 withdraw(balance, amount)：若 amount > balance 返回 None 并打印 "余额不足"（笔者习惯抛异常解决问题）。
编写 summary(*numbers) 返回 (avg, total)。
作用域测试：定义全局 x = 10，写 change_x() 内部尝试 x = 5，调用后打印全局 x 并解释结果；然后修改函数使其能修改全局 x。
编写带关键字-only 参数的 greet(name, *, msg="Hello")，打印 "{msg}, {name}"。

参考答案


def deposit(balance: int, amount: int) -> int:return balance + amountdef withdraw(balance: int, amount: int) -> int:if balance - amount < 0:# Overflowprint("[Warning]: Balance not fits")raise OverflowErrorreturn balance - amountdef summary(*sums: int) -> tuple[float, int]:if len(sums) == 0:return 0, 0sum: int = 0average: float = 0for each in sums:sum += eachaverage = sum / len(sums)return average, sumaverage, sum = summary(1, 2, 3)
print(f"get average: {average}, sum: {sum}")def greetings(name: str, *, message: str) -> str:return f"Hello, {name}, {message}"print(greetings("Charlie", message="Nice To meet you!"))x:int = 10def change_x() -> None:# global x # Uncomment these to see the global changedx = 5 # If you open Pylance Strict Check, you shell find the var unusedchange_x()
print(x)

类与对象入门（要点 + 链接）

基本类定义

使用 class Name: 定义类，__init__(self, ...) 作为构造器，self 表示实例本身。实例方法第一个参数通常是 self。(Python documentation)

属性与私有化约定

Python 中“私有”只是命名约定：前导单下划线 _attr 表示内部使用，双下划线 __attr 会触发名称重整（name mangling），变为 _ClassName__attr，用于避免子类冲突，但不是完全私有。

魔法方法

__str__ 用于用户可读的字符串表示（print(obj)），__repr__ 用于调试表达。实现它们可以大大方便调试。

继承与方法重写

通过 class Sub(Super): 实现继承；可以用 super() 调用父类方法。

Reference

官方教程：类章节（Classes — Python 教程）— 建议逐节阅读（类定义、继承、私有变量、方法等）。(Python documentation)

练习

基本 User 类：User(name, balance)，实现 deposit(amount)；实现 withdraw(amount)，余额不足时抛出 ValueError。
为 User 添加 __str__ 打印 User(name=XXX, balance=YYY)。
每次存取款记录交易字符串到 transactions 列表（例如 "存入 100"、"取出 50"），并实现 show_transactions()。
继承练习：VIPUser 继承 User，新增 discount_rate（例如 0.95），存款或取款时自动乘以折扣率（演示继承与方法扩展）。

答案

from enum import Enumclass Operations(Enum):DEPOSIT = 1,WITHDRAW = 2class User:"""User:Contains the abstractions of user,including user name, balance and so on"""def __init__(self, /, name: str, balance: float = 0) -> None:self.__name: str = nameself.__balance: float = balanceself._transactions: list[str] = []def _trace_type(self, amount: float, type: Operations) -> None:record: str = f"Op: {type.name}, Amount: {amount}"self._transactions.append(record)def __format_print(self) -> str:return f"{self.__name}: {self.__balance}"def __repr__(self) -> str:return self.__format_print()def __str__(self) -> str:return self.__format_print()def deposit(self, amount: float):if amount < 0:raise ValueError(f"Amount should be above 0, however get: {amount}")self.__balance += amountself._trace_type(amount, Operations.DEPOSIT)def withdraw(self, amount: float):if amount < 0:raise ValueError(f"Amount should be above 0, however get: {amount}")if self.__balance - amount < 0:raise OverflowError(f"Have no enough money")self.__balance -= amountself._trace_type(amount, Operations.WITHDRAW)def user_transaction(self) -> list[str]:return self._transactionsclass UserShownHelper:@staticmethoddef show_transactions(u: User) -> str:res: str = ""for each in u.user_transaction():res += each + '\n'return res

from User import User
from User import Operationsclass VIPUser(User):def __init__(self, name: str, balance: float = 0, discount_rate: float = 1.0):super().__init__(name=name, balance=balance)self.__rate = discount_ratedef withdraw(self, amount: float):amount *= self.__ratereturn super().withdraw(amount)def deposit(self, amount: float):amount *= self.__ratereturn super().deposit(amount)def _trace_type(self, amount: float, type: Operations) -> None:record: str = f"Op: {type.name}, Amount: {amount}, Rate: {self.__rate}"self._transactions.append(record)

from User import User, UserShownHelper
from VIPUser import VIPUser
user: User = User(name="Charlie")
print(f"User: {user}")
user.deposit(1000)
user.withdraw(100)
print(f"User: {user}")print(UserShownHelper.show_transactions(user))vip_user: VIPUser = VIPUser(name="Charlie")
print(f"User: {vip_user}")
vip_user.deposit(1000)
vip_user.withdraw(100)
print(f"User: {vip_user}")print(UserShownHelper.show_transactions(vip_user))

大作业：ATM机

必须实现：

登录（按用户名，若不存在提示并允许注册）
查询余额、存款、取款（异常处理）、转账（双边账户检查）
退出时保存（写回 users.json）

实现建议：把用户序列化为字典（to_dict() / from_dict()），Bank 管理 users: Dict[str, User] 并负责 load()/save()。参考 json、sqlite3（如需更强持久化）与 argparse（批处理/脚本参数）的官方文档。(Python documentation)

笔者的实现如下：

User.py

from enum import Enum
from typing import Anyclass Operations(Enum):DEPOSIT = 1,WITHDRAW = 2class User:"""User:Contains the abstractions of user,including user name, balance and so on"""def __init__(self, /, name: str, balance: float = 0) -> None:self.__name: str = nameself.__balance: float = balanceself._transactions: list[str] = []def _trace_type(self, amount: float, type: Operations) -> None:record: str = f"Op: {type.name}, Amount: {amount}"self._transactions.append(record)def __format_print(self) -> str:return f"{self.__name}: {self.__balance}"def __repr__(self) -> str:return self.__format_print()def __str__(self) -> str:return self.__format_print()def deposit(self, amount: float):if amount < 0:raise ValueError(f"Amount should be above 0, however get: {amount}")self.__balance += amountself._trace_type(amount, Operations.DEPOSIT)def withdraw(self, amount: float):if amount < 0:raise ValueError(f"Amount should be above 0, however get: {amount}")if self.__balance - amount < 0:raise OverflowError(f"Have no enough money")self.__balance -= amountself._trace_type(amount, Operations.WITHDRAW)def user_transaction(self) -> list[str]:return self._transactionsdef get_desp_dict(self) -> dict[str, Any]:return {"name": self.__name, "balance": self.__balance}class UserShownHelper:@staticmethoddef show_transactions(u: User) -> str:res: str = ""for each in u.user_transaction():res += each + '\n'return res

storage.py

from json import dump, load, JSONEncoder, JSONDecoder, JSONDecodeError
from pathlib import Path
from typing import Any
from User import Userclass UserEncoder(JSONEncoder):def default(self, o: Any) -> dict[str, Any] | Any:if isinstance(o, User):return o.get_desp_dict()else:return super().default(o)class UserDecoder(JSONDecoder):def user_hook(self, o: Any):if "name" in o and "balance" in o:return User(o["name"], o["balance"])return odef save_users(user_list: list[User], save_path: str):with open(save_path, "w", encoding="utf-8") as f:dump(user_list, f, cls=UserEncoder, indent=2)def load_users(save_path: str) -> list[User]:"""Load file from json"""p = Path(save_path)if not p.exists() or p.stat().st_size == 0:return []with open(p, "r", encoding="utf-8") as f:try:data = load(f, cls=UserDecoder)return [User(**d) for d in data]except JSONDecodeError as e:print(f"JSON 文件损坏: {e}")return []

main.py

from storage import save_users, load_users
from User import Userdef get_user_by_name(users: list[User], user_name: str) -> User | None:for user in users:if user.get_desp_dict()['name'] == user_name:return userreturn Noneif __name__ == "__main__":users: list[User] = []try:users = load_users("users.json")except FileNotFoundError:print("users.json may not found or illformed, ATM will load empty!")if len(users) == 0:print("User Lists empty")else:print("user.json load finished, see user lists")input_user_name = input("Submit the login name or r for registered: ")login_ok = Falseu: User | None = Nonewhile not login_ok:if input_user_name == "r":input_user_name = input("Name:> ")u = User(name=input_user_name)users.append(u)breakelse:u: User | None = get_user_by_name(users=users, user_name=input_user_name)if u:breakinput_user_name = input("user submit invalid! do you registered? <for>")assert u is not None  # Let type ignore :)while True:cmd = input("操作 (d=存款, w=取款, q=退出, s=展示):")if cmd == "d":amt = float(input("金额："))u.deposit(amt)print(f"State: {u}")elif cmd == "w":amt = float(input("金额："))u.withdraw(amt)print(f"State: {u}")elif cmd == "s":print(f"State: {u}")elif cmd == "q":breaksave_users(users, "users.json")