封面作者:Taizo

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⭐基础

Python 是一种解释型、面向对象、动态数据类型的高级程序设计语言, ~~运行速度慢但是可以调很快的 C/C++ 库~~, 语法简洁, 易读易写, 适合快速开发, 已经成为了 国民语言

安装运行

官网下载安装包并安装
命令行输入 python --version 查看版本并确认安装成功
下载 VSCode 并安装 Python 插件, 右键 运行 Python 运行代码
也可以用 PyCharm 等 IDE 进行开发（免费的社区版或学校买的专业版）

注释

# 单行注释
'''
多行注释
多行注释
多行注释
'''

变量

变量名只能包含字母、数字和下划线, 且不能以数字开头
推荐使用小写字母和下划线组合, 如 my_name
Python 是弱类型语言, 不需要声明变量类型
要查看变量类型, 可以使用 type() 函数
注意布尔值是 True 和 False, 首字母大写; 实质是数字 1 和 0

# 基本数据类型
age = 18 # 整数
years = 1.5 # 浮点数
num = 1 + 2j # 复数
name = "xiaoyezi" # 字符串
home = 'China' # 字符串
intro = '''I'm a student
I'm 18 years old''' # 多行字符串
is_student = True # 布尔值
none = None # 空值

# 复杂数据类型
my_list = [1, 2, 3] # 列表, 类似数组
my_tuple = (1, 2, 3) # 元组, 不可变列表
my_dict = {'name': 'xiaoyezi', 'age': 18} # 字典, 键值对, 与 JS 的 Map 类似
my_set = {1, 2, 3} # 集合, 不重复元素, 与 JS 的 Set 类似

# 字符串可以当作列表来操作
print(name[0]) # x
print(name[1:3]) # ia
print(len(name)) # 8

运算符

除法运算符 / 总是返回一个浮点数
== 用于比较两个对象的值是否相等, is 用于比较两个对象的引用是否相等（内存地址相等）
bool(0/''/[]/{}/()/None) 返回 False, 其他返回 True
三元运算符: a if condition else b

运算符	描述	运算符	描述
`+`	加	`-`	减
`*`	乘	`/`	除
`//`	整除（忽略余数）	`%`	取余
`**`	幂	`not`	逻辑非
`and`	逻辑与	`or`	逻辑或
`==`	等于	`!=`	不等于
`>`	大于	`<`	小于
`>=`	大于等于	`<=`	小于等于
`is`	是（同一对象）

输入输出

# 输入
name = input("请输入你的名字: ")
age = int(input("请输入你的年龄: ")) # 输入的是字符串, 需要转换成整数

# 输出
print("你的名字是: " + name + ", 你的年龄是: " + str(age)) # 字符串拼接
print(f"你的名字是: {name}, 你的年龄是: {age}") # 格式化输出

列表操作

i 从 0 开始, 负数表示倒数第几个元素
列表可以直接相加, 相当于 extend 方法

方法	描述
`lis[i]`	获取列表中的第 `i` 个元素
`lis[i:j]`	获取列表中的第 `i` 到 `j-1` 个元素不写 `i` 表示从头开始, 不写 `j` 表示到末尾
`lis[i:j:k]`	获取列表中的第 `i` 到 `j-1` 个元素, 步长为 `k` 如 `lis[::2]` 表示获取所有偶数位的元素 `lis[::-1]` 表示倒序
`del lis[i]`	删除列表中的第 `i` 个元素
`x in lis`	判断 `x` 是否在列表中
`len(lis)`	返回列表中元素的个数
`li.index(x)`	返回列表中第一个值为 `x` 的元素的索引
`lis.append(x)`	在列表末尾添加一个元素
`lis.extend(iterable)`	在列表末尾一次性追加另一个序列中的多个值
`lis.insert(i, x)`	在指定位置插入一个元素
`lis.remove(x)`	移除列表中第一个值为 `x` 的元素
`lis.pop()`	移除列表中的最后一个元素, 并返回该元素的值
`lis.pop(i)`	移除列表中的第 `i` 个元素, 并返回该元素的值

如果你学过 JavaScript, 那元组可以理解为 Object.freeze(arr)

解构赋值

# 列表解构赋值
lis = ['xiaoyezi', 18, 'male']
name, age, gender = lis
print(name) # xiaoyezi
print(age) # 18
print(gender) # male

# 交换两个变量的值
a, b = b, a

字典操作

字典是无序的, 所以不能用索引来获取值
key 不能重复, 可以是字符串、整数、浮点数、元组（不可变的变量）
可迭代对象是指可以使用 for...in 循环的对象, 可以使用 list() 函数转换为列表
要添加一个 key-value 对, 可以直接 dic[key] = value, 也可以使用 update 方法

方法	描述
`dic[key]`	获取字典中 `key` 对应的值
`del dic[key]`	删除字典中的 `key-value` 对
`key in dic`	判断 `key` 是否在字典中
`dic.keys()`	返回字典中所有 `key` 的可迭代对象
`dic.values()`	返回字典中所有 `value` 的可迭代对象
`dic.items()`	返回字典中所有 `key-value` 对的可迭代对象
`dic.get(key[, default])`	获取 `key` 对应的值, 如果 `key` 不存在则返回 `default`
`dic.setdefault(key[, default])`	如果 `key` 不存在则设置 `key` 为 `default`
`dic.update({key: value})`	更新字典中的 `key-value` 对

集合操作

方法	描述
`set()`	创建一个空集合
`set(iterable)`	从可迭代对象创建一个集合
`set.add(x)`	添加元素到集合, 如果元素已存在, 则不进行任何操作
`set.remove(x)`	移除集合中的元素, 如果元素不存在, 则会发生错误
`setA & setB`	取两个集合的交集
`setA \| setB`	取两个集合的并集
`setA - setB`	取两个集合的补集
`setA ^ setB`	取两个集合的对称差集（不同时存在的元素）
`setA <= setB`	判断 `setA` 是否是 `setB` 的子集
`setA >= setB`	判断 `setA` 是否是 `setB` 的超集
`x in set`	判断 `x` 是否在集合中
`len(set)`	返回集合中元素的个数
`set.copy()`	复制一个集合（浅拷贝）, 返回复制后的集合

控制语句

缩进是 Python 语法的一部分, 缩进不一致会报错
range([start, ]end[, step]) 生成一个整数序列, 不包括 end, 默认 start 为 0, step 为 1

# if...elif...else
if age < 12:
    print('小学生')
elif age < 18:
    print('中学生')
else:
    print('大学生')

# for...in
for i in range(5): # 0 1 2 3 4
    print(i)
for i in dic: # 遍历字典
    print(dic[i])

# while
i = 0
while i < 5:
    print(i)
    i += 1

# break/continue
for i in range(5):
    if i == 3:
        break # 跳出循环
    if i == 2:
        continue # 跳过本次循环
    print(i)

i = 0
while i < 5:
    if i == 3:
        break # 跳出循环
    if i == 2:
        i += 1
        continue # 跳过本次循环
    print(i)
    i += 1

可迭代对象

可迭代对象是指可以使用 for...in 循环的对象
可以使用 iter() 函数转换为迭代器
迭代器可以使用 next() 函数获取下一个值
list() 函数可以将可迭代对象或迭代器转换为列表

# 可迭代对象
lis = [1, 2, 3]
dic = {'name': 'xiaoyezi', 'age': 18}
# 迭代器
lis_iter = iter(lis)
dic_iter = iter(dic)
# 获取下一个值
print(next(lis_iter)) # 1
print(next(lis_iter)) # 2
print(next(lis_iter)) # 3
print(next(list_iter)) # StopIteration

错误处理

try: # try 代码块用于捕获异常
    raise Exception('错误') # 抛出异常
except Exception as e: # except 代码块用于处理异常
    print(e)
else: # else 代码块用于没有异常时执行
    pass # pass 语句表示什么都不做
finally: # finally 代码块用于无论是否发生异常都会执行
    print('最后执行')

`raise` 可以抛出的异常	描述
`Exception('msg')`	常规错误的基类
`AttributeError('msg')`	对象没有这个属性
`OSError('msg')`	操作系统产生的异常
`IndexError('msg')`	索引超出序列范围
`KeyError('msg')`	字典中没有这个键
`NameError('msg')`	未声明/初始化对象
`SyntaxError('msg')`	语法错误
`TypeError('msg')`	操作或函数应用于不适当类型的对象
`ValueError('msg')`	传入无效的参数

文件操作

在文件操作中, with open() as f 语句可以自动关闭文件, 不需要手动调用 f.close()
open('path', 'mode'[, encoding='utf-8']) 函数用于打开文件
mode 可以是 r（只读）、w（只写）、a（追加）、b（二进制文件）、r+/w+/a+（读写）

# 打开文件
with open('demo.txt', 'a', encoding='utf-8') as f:
    # 写入文件
    f.write('Hello, world!\n')
    # writelines() 用于将列表中的字符串写入文件
    f.writelines(['Hello, world!\n', 'Hello, world!\n'])
    # 读取文件
    content = f.read() # 读取整个文件
    content = f.readline() # 读取一行
    content = f.readlines() # 读取所有行, 返回一个列表
    # json.dumps() 用于将字典转换为字符串
    f.write(json.dumps(dic) + '\n') 
    # 读取文件并转换为字典
    content = json.loads(f.read())

函数

* 和 ** 相当于 JavaScript 中的 ...（展开运算符）, 不过 * 是展开为元组, ** 是展开为字典
函数可以返回多个值, 用逗号隔开（括号选加）, 返回的是一个元组
函数有自己的作用域, 内部变量不能被外部访问

# 定义函数
def add(arg1, arg2=1):
    return arg1 + arg2

# 调用函数
num1 = 1
num2 = 2
print(add(num1, num2)) # 3
# 用 形参=实参 的方式调用函数, 可以不按照顺序传参
print(add(arg2=num2, arg1=num1)) # 3

# 可变参数
# 将多个参数收集到一个元组中
def add(*args):
    print(args) # (1, 2, 3)
    sum = 0
    for i in args:
        sum += i
    return sum
print(add(1, 2, 3)) # 6

# 关键字参数
# 将多个关键字参数收集到一个字典中
def add(**kwargs):
    print(kwargs) # {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
    sum = 0
    for i in kwargs:
        sum += kwargs[i]
    return sum
print(add(a=1, b=2, c=3)) # 6

# 匿名函数
lambda arg1, arg2: arg1 + arg2
# 一般用作回调函数或立即执行函数
(lambda arg1, arg2: arg1 + arg2)(1, 2) # 3

模块

# 导入模块
import math
import random
# 导入模块中的函数
from math import sqrt
from random import randint
# 可以对模块或函数起别名
import math as m
from math import sqrt as s
# 查看模块中的所有函数
print(dir(math))

Python 的模块就是一个 .py 文件, 可以包含函数、类、变量等; 模块名就是文件名去掉 .py 后缀; 本地的 .py 文件优先级高于系统的模块

类

# 定义类
class Person:
    # 实例属性
    name = '小叶子'
    # 构造函数
    def __init__(self, age):
        self.age = age
    # 实例方法
    def say(self): # 第一个参数必须是 self
        print(f'我叫{name}, 我今年{self.age}岁')
    
# 创建实例
p = Person(18)
p.say() # 我叫小叶子, 我今年18岁

继承

# 定义父类
class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    def run(self):
        print(f'{self.name} is running')

# 定义子类
class Dog(Animal):
    def __init__(self, name, age):
        super().__init__(name) # 调用父类的构造函数
        self.age = age
    def bark(self):
        print(f'{self.name} is barking')

# 创建实例
d = Dog('旺财', 3)
d.run() # 旺财 is running
d.bark() # 旺财 is barking

可以在子类中重写父类的方法, 也可以在子类中调用父类的方法 super().method()

多重继承

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

class Person:
    def __init__(self, age):
        self.age = age

class Student(Animal, Person):
    def __init__(self, name, age, grade):
        Animal.__init__(self, name)
        Person.__init__(self, age)
        self.grade = grade

类型注解

Python 是一种动态类型语言, 不需要声明变量类型, 但是可以使用类型注解来提高代码的可读性

# 变量
name: str = 'xiaoyezi'
age: int = 18
# 函数
def add(arg1: int, arg2: int) -> int:
    return arg1 + arg2
# 多种可能的类型（Python 3.10+）
def func(arg: int | str) -> int | str:
    return arg
# 类
class Person:
    name: str
    age: int
    def __init__(self, name: str, age: int):
        self.name = name
        self.age = age

语法类似于 TypeScript, 但是似乎没有类型检查？

生成器

生成器是一种特殊的迭代器, 可以使用 yield 关键字来生成值
生成器可以使用 next() 函数获取下一个值
生成器可以使用 for...in 循环来遍历值
生成器可以使用 list() 函数将其转换为列表

# 生成器
def gen():
    yield 1
    yield 2
    yield 3
g = gen()
print(next(g)) # 1
print(next(g)) # 2
print(next(g)) # 3
print(next(g)) # StopIteration
# 生成器表达式
g = (i for i in range(5))
print(next(g)) # 0
print(next(g)) # 1
print(next(g)) # 2
print(next(g)) # 3
print(next(g)) # 4
print(next(g)) # StopIteration
# for...in 循环
for i in g:
    print(i) # 1 2 3
# 转换为列表
print(list(g)) # [1, 2, 3]

⭐进阶

pip

pip 是 Python 的包管理工具, 用于安装、卸载、升级 Python 包

命令	描述
`pip install --upgrade pip`	升级 `pip`
`pip install package[==version]`	安装包
`pip uninstall package`	卸载包
`pip install --upgrade package`	升级包
`pip list`	查看已安装的包
`pip show package`	查看包的信息
`pip search package`	搜索包
`pip freeze > requirements.txt`	导出已安装的包到文件
`pip install -r requirements.txt`	从文件安装包

不同于 npm, pip 安装的包是全局的, 不会安装到项目目录下

pyinstaller

pyinstaller 是一个用于将 Python 代码打包成可执行文件的工具

命令	描述
`-F/--onefile`	打包成单个可执行文件
`-D/--onedir`	打包成一个目录（默认）
`-w/--noconsole/--windowed`	运行时不显示控制台（`Windows`）
`--icon=icon.ico`	指定图标文件（`Windows`）
`--name=app/-n app`	指定可执行文件的名称
`--out=dist/-o dist`	指定输出目录

# 安装
pip install pyinstaller
# 打包
pyinstaller -F main.py
# 常见设置
pyinstaller -F -w --icon=favicon.ico -n leaf main.py

🚧PsychoPy

PsychoPy 是一个用于心理学实验的 Python 库, 相比于 jsPsych, 它的计时精度更高

# 安装
pip install psychopy

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