Python语言基础（简单入门）

一、Python是什么？

Python是一种高级、通用、解释型的编程语言，由Guido van Rossum于1991年创建。它以简洁、易读的语法和强大的功能而闻名，有以下特点：

• 动态类型：Python是动态类型的语言，这意味着变量无需预先声明类型，并且在程序运行过程中类型可以改变。

• 缩进风格：Python是缩进敏感的语言，代码块的开始和结束通过缩进来表示，而不是像其他语言那样使用大括号，所以缩进的空格数需要保持一致，一般为4个空格。

• 面向对象：Python支持面向对象编程，可以创建类和对象，实现封装、继承和多态等特性。

• 高级特性：Python具有许多高级特性，如列表解析、生成器表达式、装饰器等，可以简化代码并提高效率。

• 模块化：Python支持模块化编程，可以将功能封装到模块中，方便代码重用和维护。

• 开放源代码：Python属于开放源代码软件，可以免费获取和使用，同时拥有强大的社区支持和丰富的第三方库。

• 跨平台：Python是跨平台的，可以在不同的操作系统上运行，具有良好的可移植性。

• 解释性：Python是一种解释性语言，代码不需要预编译，可以直接运行在解释器上。

• 丰富的库和工具：Python拥有大量的标准库和第三方库，涵盖了各种领域的功能，可以大大提高开发效率

二、Python的基本语法要点:

1、注释：用#符号表示注释，可以在代码中添加说明或注解

# 这是一个注释
print("Hello, World!")  # 这也是一个注释

2、变量：变量赋值非常简单，不需要显式声明类型，只需要直接给变量赋值即可

x = 10  # 整数
2y = "Hello, World!"  # 字符串
3z = [1, 2, 3]  # 列表

3、数据类型：常见的数据类型包括整数（int）、浮点数（float）、字符串（str）、布尔值（bool）、列表（list）、元组（tuple）、集合（set）、字典（dict）等。

x = 5           # int
y = 3.14        # float
z = "Hello"     # str
is_valid = True # bool
my_list = [1, 2, 3]  # list
my_tuple = (1, 2, 3) # tuple
my_set = {1, 2, 3}   # set
my_dict = {"name": "Alice", "age": 30} # dict

4、条件语句：Python使用关键字if、elif和else实现条件判断：

x = 5
if x > 0:
    print("x 是正数")
elif x == 0:
    print("x 是零")
else:
    print("x 是负数")

5、循环结构：主要有两种循环结构：for循环和while循环

• for循环常用于遍历序列或其他可迭代对象：

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)

• while循环基于条件重复执行一段代码：

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

6、函数定义：Python中定义函数使用def关键字：

特别提醒：在Python中，函数名前加单个下划线 _ 是一种命名约定，意味着这个函数主要是给内部使用的，对外部来说是“半私有”的。它不会阻止你访问或调用这个函数，但暗示着：“嘿，这个函数主要是给自己模块内部用的，外部最好别直接动它。”

def greet(name):
    print(f"Hello, {name}!")

greet("Alice")  # 输出 "Hello, Alice!"

 7、模块导入：使用import关键字导入模块，以便使用其中的功能。

import math
print(math.pi)

8、 异常处理：try-except-finally结构处理异常。

try:
    x = 1 / 0  # 除以零会引发ZeroDivisionError
except ZeroDivisionError:
    print("除数不能为零")
finally:
    print("无论是否出现异常，都会执行这部分代码")

三、Python中类的继承、封装和多态特性以及它们与Java和C++的不同之处：

Python类的继承、封装和多态等特性与Java和C++类似，但语法上更为简洁直观。

1、继承：

• 继承是指一个类（称为子类或派生类）可以继承另一个类（称为父类或基类）的属性和方法。在Python中，可以通过在类定义时在括号中指定要继承的父类来实现继承。
• 在Python中，类也可以多继承，即一个子类可以同时继承多个父类。这种多继承的特性在Java和C++中也存在，但在Python中更加灵活。

# 父类1
class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def make_sound(self):
        pass

# 父类2
class Pet:
    def __init__(self, owner):
        self.owner = owner

# 子类继承自父类1和父类2，实现多继承
class Dog(Animal, Pet):
    def make_sound(self):
        return "Woof!"

# 实例化对象，传入不同参数
dog = Dog("Buddy", "Alice")

# 输出对象的属性和方法
print(f"{dog.name} belongs to {dog.owner}")
print(f"{dog.name} says: {dog.make_sound()}")

2、封装：

Python并没有像Java或C++那样有严格的访问修饰符（public、private、protected），但是它提供了另一种形式的封装。在Python中，通常约定以单个下划线 _var 或双下划线 __var 开头的变量被视为非公开或者私有：

• 单下划线开头的变量或方法虽然不是真正的私有，但按照PEP8编码规范，这暗示着这是一个内部使用的变量或方法，外部应该尽量避免直接访问。
• 双下划线 __var 会在运行时发生名称重整（name mangling），使得外部直接访问变得更加困难（变成 _ClassName__var 的形式），从而达到某种程度上的“私有化”。

尽管如此，Python的封装仍然是基于约定而非强制，任何内部属性都可以通过直接引用方式访问到。

为了更精确地控制属性访问，Python引入了属性描述符，允许程序员在访问属性时执行特定的操作（如读取、设置或删除属性时触发函数）。

class MyClass:
    def __init__(self):
        self._internal_value = None  # 私有变量

    @property
    def value(self):
        return self._internal_value

    @value.setter
    def value(self, new_value):
        if isinstance(new_value, int):
            self._internal_value = new_value
        else:
            raise ValueError("Value must be an integer")

# 使用
obj = MyClass()
obj.value = 42  # 通过属性描述符设置值
print(obj.value)  # 通过属性描述符获取值

例子中：第5行的@property装饰器将value方法转换为一个只读属性。这意味着当你尝试读取obj.value时，实际上会调用第7行定义的方法，而无需显式调用方法名（如obj.value()）。第9行的@value.setter装饰器定义了一个设置器方法，当尝试给obj.value赋值时（如obj.value = 42），会调用这里的代码块。在这个例子中，它检查赋值的新值是否为整数，如果是，则更新内部的_internal_value，否则抛出错误。

3、多态：

多态意味着子类可以重写或扩展父类的方法，使得同一个接口可以有不同的实现。

• 在Python中，多态是动态类型语言的特性，即对象的类型是在运行时确定的（即“如果它走起路来像鸭子，叫起来也像鸭子，那么它就是鸭子”），可以实现同一个方法在不同子类中有不同的实现。
• Python的多态性是基于动态类型的，而Java和C++的多态是基于静态类型的。在Java和C++中，多态性通过继承和接口来实现，需要在编译时确定对象的类型。

# 多态示例
class Shape:
    def area(self):
        raise NotImplementedError("Subclasses should implement this!")

class Square(Shape):
    def __init__(self, side):
        self.side = side

    def area(self):
        return self.side ** 2

class Circle(Shape):
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius

    def area(self):
        import math
        return math.pi * self.radius ** 2

shapes = [Square(4), Circle(3)]
for shape in shapes:
    print(shape.area())  # 多态性：每个shape对象调用area方法时，会执行各自子类的实现

4、总结:

虽然Python、Java和C++都支持类的继承、封装和多态这些面向对象编程的特性，但它们之间在实现方式和特性上存在一些不同。Python作为一种动态类型语言，更加灵活和简洁，而Java和C++作为静态类型语言，在编译时类型检查更加严格。