Python 基础语法教程：从零开始学 Python

Python 是一种高级、解释型、通用的编程语言，以其简洁易读的语法和强大的功能而闻名。本教程将带你系统学习 Python 的基础语法。

为什么学习 Python？

• 简单易学：语法简洁清晰，接近自然语言
• 应用广泛：Web 开发、数据分析、人工智能、自动化等
• 强大的生态：丰富的第三方库和框架
• 跨平台：支持 Windows、macOS、Linux
• 社区活跃：庞大的开发者社区，资源丰富

环境准备

安装 Python

访问 Python 官网 下载最新版本（推荐 Python 3.10+）。

# 检查 Python 版本
python --version
# 或
python3 --version

第一个 Python 程序

创建 hello.py 文件：

print("Hello, World!")

运行程序：

python hello.py

基础语法

1. 注释

# 这是单行注释

"""
这是多行注释
可以跨越多行
"""

'''
这也是多行注释
使用单引号
'''

2. 变量和赋值

Python 是动态类型语言，不需要声明变量类型：

# 基本赋值
name = "Alice"
age = 25
height = 1.68
is_student = True

# 多重赋值
x, y, z = 1, 2, 3

# 链式赋值
a = b = c = 0

# 交换变量
x, y = y, x

# 变量命名规则
# ✅ 正确：使用字母、数字、下划线，不能以数字开头
user_name = "John"
user1 = "Jane"
_private = "secret"

# ❌ 错误：不能使用关键字和特殊字符
# class = "A"  # class 是关键字
# user-name = "John"  # 不能使用连字符

3. 数据类型

数字类型

# 整数 (int)
x = 10
y = -5
big_num = 1_000_000  # 使用下划线提高可读性

# 浮点数 (float)
pi = 3.14159
scientific = 1.5e-3  # 科学计数法：0.0015

# 复数 (complex)
z = 3 + 4j
print(z.real)  # 3.0
print(z.imag)  # 4.0

# 类型转换
num_str = "123"
num_int = int(num_str)  # 字符串转整数
num_float = float(num_str)  # 字符串转浮点数

字符串 (str)

# 字符串定义
single = 'Hello'
double = "World"
multi_line = """这是
多行
字符串"""

# 字符串操作
text = "Python Programming"

# 索引和切片
print(text[0])      # 'P' - 第一个字符
print(text[-1])     # 'g' - 最后一个字符
print(text[0:6])    # 'Python' - 切片 [start:end]
print(text[7:])     # 'Programming' - 从索引7到结尾
print(text[:6])     # 'Python' - 从开始到索引6
print(text[::2])    # 'Pto rgamn' - 步长为2

# 字符串方法
print(text.lower())           # 转小写
print(text.upper())           # 转大写
print(text.replace('P', 'J')) # 替换
print(text.split())           # 分割成列表
print(text.startswith('Py'))  # True - 检查开头
print(text.endswith('ing'))   # True - 检查结尾
print(text.find('Pro'))       # 7 - 查找子串位置
print(len(text))              # 18 - 字符串长度

# 字符串格式化
name = "Alice"
age = 25

# f-string (推荐，Python 3.6+)
message = f"My name is {name}, I'm {age} years old"

# format 方法
message = "My name is {}, I'm {} years old".format(name, age)
message = "My name is {n}, I'm {a} years old".format(n=name, a=age)

# % 格式化（旧式）
message = "My name is %s, I'm %d years old" % (name, age)

布尔类型 (bool)

# 布尔值
is_active = True
is_deleted = False

# 布尔运算
print(True and False)  # False
print(True or False)   # True
print(not True)        # False

# 比较运算返回布尔值
print(5 > 3)   # True
print(5 == 5)  # True
print(5 != 3)  # True

# 真值测试
# 以下值被视为 False：
# False, None, 0, 0.0, '', [], {}, ()
print(bool(0))      # False
print(bool(""))     # False
print(bool([]))     # False
print(bool("text")) # True

4. 数据结构

列表 (List)

列表是可变的有序集合：

# 创建列表
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
mixed = [1, "hello", 3.14, True]
empty = []

# 访问元素
print(fruits[0])   # 'apple'
print(fruits[-1])  # 'cherry' - 最后一个元素

# 切片
print(numbers[1:4])  # [2, 3, 4]
print(numbers[:3])   # [1, 2, 3]
print(numbers[2:])   # [3, 4, 5]

# 修改列表
fruits[0] = "orange"  # 修改元素
fruits.append("grape")  # 添加到末尾
fruits.insert(1, "kiwi")  # 在指定位置插入
fruits.extend(["mango", "pear"])  # 扩展列表
fruits.remove("banana")  # 删除指定元素
popped = fruits.pop()  # 删除并返回最后一个元素
popped = fruits.pop(0)  # 删除并返回指定位置元素

# 列表操作
print(len(fruits))  # 列表长度
print("apple" in fruits)  # 检查元素是否存在
fruits.sort()  # 排序
fruits.reverse()  # 反转
fruits.clear()  # 清空列表

# 列表推导式
squares = [x**2 for x in range(10)]  # [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
evens = [x for x in range(20) if x % 2 == 0]  # [0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18]

元组 (Tuple)

元组是不可变的有序集合：

# 创建元组
point = (3, 4)
colors = ("red", "green", "blue")
single = (1,)  # 单元素元组需要逗号
empty = ()

# 访问元素
print(point[0])  # 3
print(colors[-1])  # 'blue'

# 元组解包
x, y = point
r, g, b = colors

# 元组不可修改
# point[0] = 5  # TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

# 元组操作
print(len(colors))  # 3
print("red" in colors)  # True

字典 (Dictionary)

字典是键值对的集合：

# 创建字典
person = {
    "name": "Alice",
    "age": 25,
    "city": "Beijing"
}

# 访问元素
print(person["name"])  # 'Alice'
print(person.get("age"))  # 25
print(person.get("email", "N/A"))  # 'N/A' - 提供默认值

# 修改字典
person["age"] = 26  # 修改值
person["email"] = "alice@example.com"  # 添加新键值对
del person["city"]  # 删除键值对
removed = person.pop("email")  # 删除并返回值

# 字典操作
print(len(person))  # 字典大小
print("name" in person)  # 检查键是否存在
print(person.keys())  # 获取所有键
print(person.values())  # 获取所有值
print(person.items())  # 获取所有键值对

# 遍历字典
for key in person:
    print(key, person[key])

for key, value in person.items():
    print(f"{key}: {value}")

# 字典推导式
squares_dict = {x: x**2 for x in range(5)}  # {0: 0, 1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16}

集合 (Set)

集合是无序的不重复元素集：

# 创建集合
fruits = {"apple", "banana", "cherry"}
numbers = set([1, 2, 3, 3, 4])  # {1, 2, 3, 4} - 自动去重
empty = set()  # 空集合

# 集合操作
fruits.add("orange")  # 添加元素
fruits.remove("banana")  # 删除元素（不存在会报错）
fruits.discard("grape")  # 删除元素（不存在不报错）

# 集合运算
a = {1, 2, 3, 4}
b = {3, 4, 5, 6}

print(a | b)  # {1, 2, 3, 4, 5, 6} - 并集
print(a & b)  # {3, 4} - 交集
print(a - b)  # {1, 2} - 差集
print(a ^ b)  # {1, 2, 5, 6} - 对称差集

5. 运算符

算术运算符

x = 10
y = 3

print(x + y)   # 13 - 加法
print(x - y)   # 7 - 减法
print(x * y)   # 30 - 乘法
print(x / y)   # 3.333... - 除法
print(x // y)  # 3 - 整除
print(x % y)   # 1 - 取模
print(x ** y)  # 1000 - 幂运算

比较运算符

print(5 == 5)  # True - 等于
print(5 != 3)  # True - 不等于
print(5 > 3)   # True - 大于
print(5 < 3)   # False - 小于
print(5 >= 5)  # True - 大于等于
print(5 <= 3)  # False - 小于等于

逻辑运算符

print(True and False)  # False - 与
print(True or False)   # True - 或
print(not True)        # False - 非

赋值运算符

x = 5
x += 3   # x = x + 3
x -= 2   # x = x - 2
x *= 4   # x = x * 4
x /= 2   # x = x / 2
x //= 3  # x = x // 3
x %= 2   # x = x % 2
x **= 2  # x = x ** 2

6. 控制流

if 语句

# 基本 if 语句
age = 18
if age >= 18:
    print("成年人")

# if-else 语句
if age >= 18:
    print("成年人")
else:
    print("未成年人")

# if-elif-else 语句
score = 85
if score >= 90:
    grade = "A"
elif score >= 80:
    grade = "B"
elif score >= 70:
    grade = "C"
elif score >= 60:
    grade = "D"
else:
    grade = "F"
print(f"成绩等级: {grade}")

# 三元运算符
status = "成年人" if age >= 18 else "未成年人"

for 循环

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

# 遍历字符串
for char in "Python":
    print(char)

# 使用 range()
for i in range(5):  # 0, 1, 2, 3, 4
    print(i)

for i in range(1, 6):  # 1, 2, 3, 4, 5
    print(i)

for i in range(0, 10, 2):  # 0, 2, 4, 6, 8
    print(i)

# enumerate() - 获取索引和值
for index, fruit in enumerate(fruits):
    print(f"{index}: {fruit}")

# zip() - 并行遍历多个序列
names = ["Alice", "Bob", "Charlie"]
ages = [25, 30, 35]
for name, age in zip(names, ages):
    print(f"{name} is {age} years old")

while 循环

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

# 无限循环（需要 break 退出）
while True:
    user_input = input("输入 'quit' 退出: ")
    if user_input == "quit":
        break
    print(f"你输入了: {user_input}")

break 和 continue

# break - 跳出循环
for i in range(10):
    if i == 5:
        break
    print(i)  # 输出 0, 1, 2, 3, 4

# continue - 跳过当前迭代
for i in range(10):
    if i % 2 == 0:
        continue
    print(i)  # 输出 1, 3, 5, 7, 9

# else 子句（循环正常结束时执行）
for i in range(5):
    print(i)
else:
    print("循环正常结束")

7. 函数

定义和调用函数

# 基本函数
def greet():
    print("Hello, World!")

greet()  # 调用函数

# 带参数的函数
def greet_person(name):
    print(f"Hello, {name}!")

greet_person("Alice")

# 带返回值的函数
def add(a, b):
    return a + b

result = add(3, 5)
print(result)  # 8

# 多个返回值
def get_user_info():
    name = "Alice"
    age = 25
    return name, age

name, age = get_user_info()

参数类型

# 默认参数
def greet(name, greeting="Hello"):
    print(f"{greeting}, {name}!")

greet("Alice")  # Hello, Alice!
greet("Bob", "Hi")  # Hi, Bob!

# 关键字参数
def describe_person(name, age, city):
    print(f"{name} is {age} years old and lives in {city}")

describe_person(name="Alice", age=25, city="Beijing")
describe_person(age=30, city="Shanghai", name="Bob")

# 可变参数 (*args)
def sum_all(*numbers):
    return sum(numbers)

print(sum_all(1, 2, 3))  # 6
print(sum_all(1, 2, 3, 4, 5))  # 15

# 关键字可变参数 (**kwargs)
def print_info(**info):
    for key, value in info.items():
        print(f"{key}: {value}")

print_info(name="Alice", age=25, city="Beijing")

Lambda 函数

# 匿名函数
square = lambda x: x ** 2
print(square(5))  # 25

add = lambda a, b: a + b
print(add(3, 5))  # 8

# 在高阶函数中使用
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
squared = list(map(lambda x: x ** 2, numbers))
print(squared)  # [1, 4, 9, 16, 25]

evens = list(filter(lambda x: x % 2 == 0, numbers))
print(evens)  # [2, 4]

8. 面向对象编程

类和对象

# 定义类
class Person:
    # 类变量
    species = "Homo sapiens"

    # 构造函数
    def __init__(self, name, age):
        # 实例变量
        self.name = name
        self.age = age

    # 实例方法
    def greet(self):
        print(f"Hello, my name is {self.name}")

    def have_birthday(self):
        self.age += 1
        print(f"Happy birthday! Now I'm {self.age} years old")

    # 类方法
    @classmethod
    def get_species(cls):
        return cls.species

    # 静态方法
    @staticmethod
    def is_adult(age):
        return age >= 18

# 创建对象
person1 = Person("Alice", 25)
person2 = Person("Bob", 30)

# 调用方法
person1.greet()  # Hello, my name is Alice
person1.have_birthday()  # Happy birthday! Now I'm 26 years old

# 访问属性
print(person1.name)  # Alice
print(person1.age)   # 26

# 调用类方法和静态方法
print(Person.get_species())  # Homo sapiens
print(Person.is_adult(20))   # True

继承

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

    def speak(self):
        pass

# 子类
class Dog(Animal):
    def speak(self):
        return f"{self.name} says Woof!"

class Cat(Animal):
    def speak(self):
        return f"{self.name} says Meow!"

# 使用继承
dog = Dog("Buddy")
cat = Cat("Whiskers")

print(dog.speak())  # Buddy says Woof!
print(cat.speak())  # Whiskers says Meow!

9. 异常处理

# 基本异常处理
try:
    result = 10 / 0
except ZeroDivisionError:
    print("不能除以零!")

# 捕获多个异常
try:
    number = int(input("输入一个数字: "))
    result = 10 / number
except ValueError:
    print("无效的输入!")
except ZeroDivisionError:
    print("不能除以零!")

# 捕获所有异常
try:
    # 可能出错的代码
    risky_operation()
except Exception as e:
    print(f"发生错误: {e}")

# else 和 finally
try:
    file = open("data.txt", "r")
    content = file.read()
except FileNotFoundError:
    print("文件不存在")
else:
    print("文件读取成功")
finally:
    print("清理资源")
    # file.close()

# 抛出异常
def validate_age(age):
    if age < 0:
        raise ValueError("年龄不能为负数")
    if age > 150:
        raise ValueError("年龄不合理")
    return True

try:
    validate_age(-5)
except ValueError as e:
    print(e)

10. 文件操作

# 写入文件
with open("output.txt", "w", encoding="utf-8") as file:
    file.write("Hello, World!\n")
    file.write("Python is awesome!")

# 读取文件
with open("output.txt", "r", encoding="utf-8") as file:
    content = file.read()
    print(content)

# 逐行读取
with open("output.txt", "r", encoding="utf-8") as file:
    for line in file:
        print(line.strip())

# 追加内容
with open("output.txt", "a", encoding="utf-8") as file:
    file.write("\nNew line added")

# 读取所有行到列表
with open("output.txt", "r", encoding="utf-8") as file:
    lines = file.readlines()
    print(lines)

11. 模块和包

# 导入标准库模块
import math
print(math.pi)  # 3.141592653589793
print(math.sqrt(16))  # 4.0

# 导入特定函数
from math import pi, sqrt
print(pi)
print(sqrt(16))

# 使用别名
import math as m
print(m.pi)

from math import sqrt as square_root
print(square_root(16))

# 导入所有（不推荐）
from math import *

# 导入自定义模块
# 假设有 mymodule.py 文件
# import mymodule
# mymodule.my_function()

实战练习

练习 1：计算器

def calculator():
    print("简单计算器")
    print("1. 加法")
    print("2. 减法")
    print("3. 乘法")
    print("4. 除法")

    choice = input("选择操作 (1/2/3/4): ")

    num1 = float(input("输入第一个数字: "))
    num2 = float(input("输入第二个数字: "))

    if choice == '1':
        print(f"{num1} + {num2} = {num1 + num2}")
    elif choice == '2':
        print(f"{num1} - {num2} = {num1 - num2}")
    elif choice == '3':
        print(f"{num1} * {num2} = {num1 * num2}")
    elif choice == '4':
        if num2 != 0:
            print(f"{num1} / {num2} = {num1 / num2}")
        else:
            print("错误：不能除以零")
    else:
        print("无效的选择")

calculator()

练习 2：学生成绩管理

class Student:
    def __init__(self, name, student_id):
        self.name = name
        self.student_id = student_id
        self.grades = {}

    def add_grade(self, subject, grade):
        self.grades[subject] = grade

    def get_average(self):
        if not self.grades:
            return 0
        return sum(self.grades.values()) / len(self.grades)

    def display_info(self):
        print(f"学生姓名: {self.name}")
        print(f"学号: {self.student_id}")
        print("成绩:")
        for subject, grade in self.grades.items():
            print(f"  {subject}: {grade}")
        print(f"平均分: {self.get_average():.2f}")

# 使用示例
student = Student("张三", "2024001")
student.add_grade("数学", 95)
student.add_grade("英语", 88)
student.add_grade("物理", 92)
student.display_info()

最佳实践

1. 遵循 PEP 8 代码风格指南
2. 使用有意义的变量名
3. 编写文档字符串（docstrings）
4. 避免全局变量
5. 使用列表推导式简化代码
6. 使用 with 语句管理资源
7. 适当使用异常处理
8. 编写可测试的代码

下一步学习

• 高级特性：装饰器、生成器、上下文管理器
• 标准库：os, sys, datetime, json, re 等
• 第三方库：requests, numpy, pandas, matplotlib
• Web 开发：Flask, Django, FastAPI
• 数据科学：NumPy, Pandas, Matplotlib, Scikit-learn

总结

通过本教程，你已经掌握了 Python 的核心基础知识：

• ✅ 变量和数据类型
• ✅ 数据结构（列表、元组、字典、集合）
• ✅ 控制流（if、for、while）
• ✅ 函数定义和使用
• ✅ 面向对象编程
• ✅ 异常处理
• ✅ 文件操作
• ✅ 模块导入

继续实践和探索，你将能够使用 Python 解决各种实际问题！

参考资源

• Python 官方文档
• Python 基础教程
• Python 完整详细的基础语法教学文档