Python-Notes/Note.md

Why Python

1. 语法简单

• Python：

  print('Hello world')
  

• C++：

  #include<iostream>
  using namespace std;
  int main(){
      cout << "Hello world!" << endl;
      return 0;
  }
  

• Java：

  public class HelloWorld {
      public static void main(String[] args) {
          System.out.println("Hello, World!");
      }
  }
  

2. 通过缩进和冒号来划分代码块 而不是分号和大括号

• Python:

  def division(a, b):
  	  if b == 0:
          print('ERROR!')
      else:
          print(a / b)
  

• C++:

  #include <iostream>
  using namespace std;
  void division(double a, double b) {
      if (b == 0) {
          cout << "ERROR!" << endl;
      } else {
          cout << a / b << endl;
      }
  }
  

3. 解释型语言 无需编译

解释型语言（Python）不需要在运行前编译成机器码，代码可以直接由解释器逐行翻译并执行。

• 简单说就是写好的代码可以直接运行。比如一个代码文件test.py，直接通过python test.py就能运行这段代码

编译型语言（C++、Java）在运行前需要将源代码编译成机器码或字节码，生成可执行文件用来执行。

• 写好的代码不能直接运行，要先变成可执行文件才能运行。比如一个文件test.java或test.cpp：
  • Java：通过javac test.java生成一个test.class的字节码，之后使用java test.class来执行这个字节码，才能运行代码
  • C++：通过g++ test.cpp生成一个可执行文件test.exe (Windows系统)或test (Linux系统)，之后执行这个文件来运行代码

实际使用中的区别：

• Python相比Java和C++，通常运行速度比较慢，但是好处是修改代码后可以立即看到变化，不需要改一次编译一次。个别大型项目，编译一次需要几个小时。

• Python不需要显式的指定变量和函数的类型：

  • Python:

    a = '1'  # a为str类型
    b = '2'  # b为str类型
    b = 3  # b可以被直接修改为int类型
    
    print(a+b)  # 报错：不同数据类型之间不能运算，说明python是强类型的
    
    # 函数定义也不需要声明返回值和参数的类型
    def plus(a, b):
        return a+b
    

  • C++：

    char a = '1';  // a为str类型
    char b = '2';  // b为str类型
    b = 3;  // 报错：b已经被声明为char，就不能用int对他赋值
    
    int b = 3; // 这样是可以的，因为重新声明了变量类型
    cout << a+b;  // 报错：不同数据类型之间不能运算，说明C++也是强类型的
    
    // 函数定义必须声明返回值和参数的类型
    int plus(int a, int b){
      return a+b;
    }
    

  出现这个现象的原因是Python逐行翻译并执行，每一行的内容会依次生效，变量的内存空间是实时分配的。而C++等语言需要提前编译，编译的过程中为每一个变量预先分配了内存，而不同类型的变量在内存中占用的大小不一致，因此不能通过赋值修改变量类型。

Python的基础数据类型

注意：基础数据类型均为保留关键字，不要这些关键字作为变量名！

x = 1  # 合理
int = 1  # 不合理

1. 整数类型（int）

用于表示整数，正数、负数或零。

x = 42
print(type(x))  # 输出: <class 'int'>

2. 浮点数类型（float）

用于表示带小数的数值。

y = 3.14
print(type(y))  # 输出: <class 'float'>

3. 布尔类型（bool）

表示逻辑上的真 (True) 或假 (False) 值。

is_true = True
print(type(is_true))  # 输出: <class 'bool'>

4. 列表类型（list）

有序、可变的元素集合，可以包含不同类型的元素。

my_list = [1, 2, 3, "hello"]
print(type(my_list))  # 输出: <class 'list'>
# 访问元素
print(my_list[0])  # 输出: 1
print(my_list[-1])  # 输出: "hello"
print(my_list[0:2])  # 输出: [1, 2]，要头不要尾
# 修改元素
my_list[0] = 'modified'  # ['modified', 2, 3, "hello"]

# 添加元素
my_list.append('append')  # ['modified', 2, 3, "hello", 'append']
my_list.insert(1, 'insert')  # ['modified', 'insert', 2, 3, "hello", 4]
# 删除元素
my_list.remove('modified')  # ['insert', 2, 3, "hello", 4]
my_list.pop(3)  # ['insert', 2, 3, 4]
# 查找元素
my_list.index(2)  # 输出：1
my_list.index(9)  # 直接抛异常
2 in my_list  # 输出：True
9 in my_list  # 输出：False

5. 字符串类型（str）

表示文本数据，本质上是由字符组成的数组，所以数组相关的操作都能对字符串做。

name = "Python"
name = 'Python'  # 单引号和双引号在python里都表示字符串，没有任何区别
print(type(name))  # 输出: <class 'str'>
print(name[0])  # 输出: 'P'
print(name[-1])  # 输出: 'n'

6. 元组类型（tuple）

有序的不可变元素集合，类似于列表，但元组一旦创建就不能修改。

my_tuple = (1, 2, 3)
print(type(my_tuple))  # 输出: <class 'tuple'>

7. 集合类型（set）

无序、不重复元素的集合。

my_set = {'one', 'two', 'three', 'three', 'four'}
print(my_set)         # 输出: {'one', 'two', 'three', 'four'} （集合会自动去重）
print(type(my_set))   # 输出: <class 'set'>

print(my_set[0])  	  # 直接报错：集合是无序的，不能按下标取值
print('two' in my_set)  # 输出：True。集合通常就是这么用的，用来判断一个值在不在集合里。

8. 字典类型（dict）

键-值对的无序集合，且键不可重复。类似于哈希表。

my_dict = {"name": "Alice", "age": 25}
print(type(my_dict))  # 输出: <class 'dict'>

9. None 类型

表示“无”或“空”的特殊类型。

z = None
print(type(z))  # 输出: <class 'NoneType'> 类似null

条件控制语句

1. 任何版本都通用：if语句

def positive_or_negative(a, b):
    if a > 0:
        print("It's positive.")
    if a == 0:
        print("It's zero!")
    else:
        print("It's negative.")

# 下面是一段错误代码
def describe_temperature(temp):
    if temp >= 30:
        print("It's a hot day!")
    if temp >= 20:
        print("It's a warm day.")
    if temp >= 10:
        print("It's a cool day.")
    else:
        print("It's a cold day.")

2. Python 3.10+ 新特性：match-case语句

def fruit_description(fruit):
    match fruit:
        case "apple":
            print("This is a red or green fruit, usually sweet.")
        case "banana":
            print("This is a long, yellow fruit, and it is soft.")
        case "orange":
            print("This is a round orange fruit, and it is juicy")
        case "grape":
            print("This is a small fruit.")
        case _:
            print("I don't know this fruit.")