Python 教程（二）：语法与数据结构

前言

Python 是一种计算机编程语言。每种编程语言都有自己的语法规则。在本教程中，我们将学习 Python 的基本语法。

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语法特点

简单性：Python 的语法设计简单，易于阅读和编写。
缩进：Python 使用缩进来区分代码块，增强了代码的可读性。
注释：以 # 开头的语句是注释，解释器会忽略这些内容。
代码块：语句以冒号 : 结尾时，后续的缩进语句被视为代码块。
大小写敏感：Python 是大小写敏感的语言，变量名的大小写会影响其含义。
动态类型：Python 是动态类型语言，变量在声明时不需要指定类型。

实例代码

# 打印变量实例
a = 100  # 变量 a 声明和赋值
if a >= 0:  # 下面是代码块
    print(a)  # 使用 print 函数打印变量值
else:
    print(-a)

基本数据类型

Python 提供了多种基本数据类型，每种类型都有其特定的用途和特性。

整数（int）：表示没有小数点的数字。
```
a = 10
b = -20
print(a + b)
```
浮点数（float）：表示有小数点的数字。
```
a = 3.14
b = -0.001
print(a * b)
```
字符串（str）：表示文本数据。
```
name = "ziyu"
print("Hello, " + name)
```
布尔值（bool）：表示逻辑值，只有 True 或 False。
```
is_active = True
print(is_active)
```
列表（list）：有序的集合，可以包含不同类型的元素。取值下标从0开始。
```
fruits = ["apple", "banana", 123]
print(fruits[2])  # 输出 123
```

元组（tuple）：类似于列表，通过 () 定义，但定义后不可变。

point = (10, 20)
point = (10,)  # 只有1个元素的tuple定义时必须加一个逗号
print(point[0])

字典（dict）：无序的键值对集合。

person = {"name": "ziyu", "age": 25}
print(person["name"])

集合（set）：无序的不重复元素集合。
```
numbers = {1, 2, 3}
print(numbers)
```

空值（None）：Python 中的特殊值，用 None 表示。

d = {}

d.get('name')  # 返回 None，控制台不输出任何东西

常量：通常用全部大写的变量名表示常量。

PI = 3.14159265359

PI = 4.13  # 不推荐这样做

变量

变量是存储数据值的容器。在 Python 中，变量在使用前不需要声明数据类型。

命名规则

变量名必须以字母或下划线开头。
变量名只能包含字母、数字和下划线。
变量名是区分大小写的。

赋值

使用 = 操作符将值赋给变量。

x = 5
message = "Hello, World!"

动态类型

Python 是一种动态类型语言，变量的类型在运行时自动确定。

x = 10         # x 是 int 类型
x = "hello"    # x 现在是 str 类型

作用域

变量的作用域决定了变量在程序中的可见性和生命周期。

局部变量：在函数内部定义，只能在该函数内部访问。
全局变量：在函数外部定义，可以在程序的任何地方访问。

示例代码

# 定义变量
name = "ziyu"
age = 25
height = 175.5

# 打印变量
print("Name:", name)
print("Age:", age)
print("Height:", height)

# 定义列表
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]

# 访问列表中的元素
print("Fruit at index 1:", fruits[1])

# 定义字典
person = {"name": "ziyu", "age": 25}

# 访问字典中的元素
print("Person's name:", person["name"])

# 定义集合
numbers = {1, 2, 3}

# 打印集合
print("Numbers:", numbers)

运算符

Python 中的运算符用于执行数学和逻辑运算。

/：除法，计算结果是浮点数，即使是两个整数恰好整除，结果也是浮点数。
//：地板除，两个整数的除法结果仍然是整数。
%：取余数，结果永远是整数，整数运算结果永远是精确的。

10 / 3  # 3.3333333333333335
9 / 3   # 3.0

10 // 3 # 3

10 % 3  # 1

`list`、`set`和`dict` 数据结构区别

我们将对每个结构的增（增加）、删（删除）、查（查询）、改（修改）进行练习。

1. list（列表）

有序：元素的插入顺序会被保留。
可重复：元素可以重复。
可索引：可以通过索引访问元素。
可变：可以修改内容。
语法：使用方括号 [] 定义。

示例：

my_list = [1, 2, 3, 4]
print(my_list[0])  # 获取： 输出 1

my_list.append(5)  # 添加元素，在列表尾部添加 5
print(my_list)     # 输出 [1, 2, 3, 4, 5]

my_list.pop(0)  # 删除索引下标元素，这里就是在0这个位置上删除1
print(my_list)     # 输出 [2, 3, 4, 5]

my_list.insert(0, 1)  # 添加索引下标元素，这里就是在0这个位置上增加1
print(my_list)     # 输出 [1, 2, 3, 4, 5]

my_list[0] = 6  # 修改：这里就是在0这个位置上修改成6
print(my_list)     # 输出 [6, 2, 3, 4, 5]

2. set（集合）

无序：元素的插入顺序不会被保留。
不重复：元素是唯一的。
不可索引：不能通过索引访问元素。
可变：可以修改内容。
语法：使用花括号 {} 定义，或使用 set() 函数转换。

示例：

my_set = {1, 2, 3, 4}
my_set.add(5)  # 添加元素 5
print(my_set)  # 输出 {1, 2, 3, 4, 5}，但元素顺序可能不同

my_set.remove(3)  # 删除元素 3
print(my_set)  # 输出 {1, 2, 4, 5}

# 获取集合的长度
len(my_set)  # 4

# 清空集合
my_set.clear()

# 判断元素是否在集合中存在
'x' in my_set  # False

3. dict（字典）

无序：元素的插入顺序不会被保留。
键值对：由键值对组成，键是唯一的。
可索引：可以通过键访问值。
可变：可以修改内容。
语法：使用花括号 {} 定义，键和值之间用冒号 : 分隔。

示例：

my_dict = {"name": "ziyu", "age": 25}
print(my_dict["name"])  # 输出 ziyu
my_dict["age"] = 26  # 修改键 "age" 对应的值
print(my_dict)  # 输出 {"name": "ziyu",
"age": 26}
my_dict["gender"] = "Male"  # 添加新的键值对
print(my_dict)  # 输出 {"name": "ziyu", "age": 26, "gender": "Male"}

my_dict.pop('name')  # 删除键 "name"
print(my_dict)

总结

有序性：list 是有序的，set 和 dict 是无序的。
重复性：list 可以包含重复元素，set 不能包含重复元素，dict 的键不能重复，但值可以。
索引：list 和 dict 可以通过索引访问元素，set 不能。
元素组成：list 由元素组成，set 由元素组成，dict 由键值对组成。

这些特性使得这三种数据结构在不同的场景下有不同的应用。例如，当你需要保持元素顺序并可能需要索引时，可以使用 list；当你需要一个不包含重复元素的集合时，可以使用 set；当你需要通过键来快速访问数据时，可以使用 dict。