Python基本语法

# 验证安装
python --version   # Python 3.13.x

# 交互式运行（适合调试）
python

# 脚本运行
python hello.py

# hello.py
print("Hello, World!")

# 单行注释：用 # 开头

"""
多行注释：
用三引号包裹，常用于函数/类的文档字符串（docstring）
"""

def add(a, b):
    """返回两个数的和。"""
    return a + b

age = 18           # 整型
name = "Alice"     # 字符串
height = 1.75      # 浮点型
is_adult = True    # 布尔型

# 查看变量的三大属性
print(id(age))     # 内存地址
print(type(age))   # 类型
print(age)         # 值

# 合法变量名
user_name = "Bob"
_private = 42
MAX_RETRY = 3

# 多变量赋值
x = y = z = 0          # 链式赋值，三个变量指向同一对象
a, b = 10, 20          # 解包赋值
a, b = b, a            # 交换两个变量的值

# 扩展解包（Python 3）
first, *rest = [1, 2, 3, 4, 5]
# first=1, rest=[2, 3, 4, 5]

a = 100
b = 100
print(a is b)   # True，共享对象

a = 300
b = 300
print(a is b)   # False（CPython 中），不在缓存范围

# int 整型（精度无限，不会溢出）
age = 18
big = 10 ** 100          # 支持任意大整数

# float 浮点型（64 位双精度）
pi = 3.14159
sci = 1.5e-3             # 科学计数法：0.0015

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

# 类型转换
int("42")        # 42
float("3.14")    # 3.14
int(3.9)         # 3（截断，不是四舍五入）

s1 = 'hello'
s2 = "world"
s3 = """多行
字符串"""

# 字符串拼接与重复
greeting = "Hello" + ", " + "Alice"
line = "-" * 40

# 索引与切片
s = "Python"
print(s[0])      # P（正向索引从 0 开始）
print(s[-1])     # n（逆向索引从 -1 开始）
print(s[1:4])    # yth
print(s[::-1])   # nohtyP（反转）

# 有序、可变、元素类型任意
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
print(fruits[0])          # apple
print(fruits[-1])         # cherry

# 嵌套列表
matrix = [[1, 2, 3], [4, 5, 6]]
print(matrix[1][2])       # 6

# 键值对，key 必须是不可变类型
person = {"name": "Alice", "age": 25, "city": "Beijing"}
print(person["name"])     # Alice

# Python 3.9+ 字典合并
defaults = {"color": "red", "size": 10}
custom = {"color": "blue"}
merged = defaults | custom   # {'color': 'blue', 'size': 10}

# 有序、不可变
coords = (10.0, 20.0)
x, y = coords             # 解包

# 单元素元组必须加逗号
single = (42,)            # 不加逗号会被当成普通括号

# 无序、不重复
s = {1, 2, 3, 2, 1}
print(s)                  # {1, 2, 3}

# 集合运算
a = {1, 2, 3}
b = {2, 3, 4}
print(a | b)              # 并集 {1, 2, 3, 4}
print(a & b)              # 交集 {2, 3}
print(a - b)              # 差集 {1}

print(True, False)
print(type(True))         # <class 'bool'>
print(int(True))          # 1
print(int(False))         # 0

# 隐式布尔值（False 的情况）
# 0、0.0、""、[]、{}、()、set()、None 都为 False
if []:
    print("不会执行")

# 强制类型转换
str(123)          # '123'
list("abc")       # ['a', 'b', 'c']
tuple([1, 2, 3])  # (1, 2, 3)
set([1, 1, 2])    # {1, 2}
dict([("a", 1)])  # {'a': 1}

name = "Alice"
age = 25
print("姓名: %s，年龄: %d" % (name, age))

print("姓名: {}，年龄: {}".format("Alice", 25))
print("{name} is {age} years old".format(name="Bob", age=30))
print("{0:>10}".format("right"))   # 右对齐，宽度 10
print("{:.2f}".format(3.14159))    # 保留两位小数

name = "Alice"
age = 25
print(f"姓名: {name}，年龄: {age}")

# 表达式
print(f"明年 {age + 1} 岁")
print(f"π ≈ {3.14159:.2f}")

# Python 3.12+：f-string 内可以使用任意引号（不再需要转义）
items = ["apple", "banana"]
print(f"第一个: {items[0]!r}")

# 调试输出（Python 3.8+，= 号显示变量名和值）
x = 42
print(f"{x=}")   # x=42

import re

# 传统写法
data = "Hello 42 World"
m = re.search(r"\d+", data)
if m:
    print(m.group())

# 使用海象运算符
if m := re.search(r"\d+", data):
    print(m.group())   # 42

# 在 while 循环中简化
while chunk := input("输入内容（空行结束）: "):
    print(f"你输入了: {chunk}")

# 十进制转其他进制
print(bin(10))    # 0b1010
print(oct(10))    # 0o12
print(hex(255))   # 0xff

# 其他进制转十进制
print(int("1010", 2))    # 10（二进制 → 十进制）
print(int("ff", 16))     # 255（十六进制 → 十进制）

# 千分位格式化
print(f"{1234567890:,}")   # 1,234,567,890

# 比较运算符返回 bool
print(3 > 2)     # True
print(3 == 3.0)  # True（值相等）
print(3 is 3.0)  # False（类型不同，对象不同）

# 链式比较（Python 特有）
x = 5
print(1 < x < 10)  # True

# 逻辑运算符：not > and > or
print(True and False)   # False
print(True or False)    # True
print(not True)         # False

# 短路求值：and/or 返回决定结果的那个操作数
print(0 or "default")   # "default"
print(1 and "ok")       # "ok"

x = 10
x += 1      # x = 11
x -= 2      # x = 9
x *= 3      # x = 27
x //= 4     # x = 6
x **= 2     # x = 36

a = 60   # 0011 1100
b = 13   # 0000 1101

print(a & b)    # 12   按位与
print(a | b)    # 61   按位或
print(a ^ b)    # 49   按位异或
print(~a)       # -61  按位取反
print(a << 2)   # 240  左移
print(a >> 2)   # 15   右移

# 不可变类型：int、float、str、tuple、frozenset
# 值改变时 id 也改变（产生新对象）
a = "hello"
print(id(a))
a = a + "!"
print(id(a))    # id 已改变

# 可变类型：list、dict、set
# 原地修改，id 不变
lst = [1, 2, 3]
print(id(lst))
lst.append(4)
print(id(lst))  # id 未变

import sys
print(sys.getdefaultencoding())   # utf-8

# Python 3 内置 str 就是 Unicode，bytes 是字节序列
s = "你好"
b = s.encode("utf-8")             # str → bytes
print(b)                          # b'\xe4\xbd\xa0\xe5\xa5\xbd'
print(b.decode("utf-8"))          # bytes → str

# 源文件默认 UTF-8，无需在顶部写 # -*- coding: utf-8 -*-

import gc

# 触发垃圾回收
gc.collect()

# 查看引用计数
import sys
x = [1, 2, 3]
print(sys.getrefcount(x))   # 2（x 本身 + getrefcount 的参数）