Python 语法基础

Python 的语法设计围绕一个核心理念：代码即文档。缩进定义结构，类型不需声明，高级数据结构内置在语言中。

简介

Python 是一种解释型语言，无需编译和链接。相比 C/C++/Java，Python 代码通常短很多，原因有三：

高级数据类型允许在单一语句中表述复杂操作；
使用缩进而非括号实现代码块分组；
无需预声明变量或参数。

Python 解释器易于扩展，使用 C 或 C++ 即可为 Python 扩展新功能和数据类型。

编码、注释与缩进

编码

源码文件默认编码为 UTF-8。如需其他编码，在文件第一行声明：

# -*- coding: encoding -*-

注释

# 单行注释
 
"""
多行注释
三个引号开头，三个引号结尾
"""

缩进

Python 使用缩进表示代码块，不使用大括号。同一代码块的缩进空格数必须一致：

if True:
    print("True")
else:
    print("False")

行语句

多行语句使用反斜杠 \ 续行
同一行多条语句用分号 ; 分隔
在 []、{}、() 中的多行语句不需要 \
相邻字符串自动拼接

total = item_one + \
        item_two + \
        item_three
 
total = ['item_one', 'item_two',
         'item_three', 'item_four']
 
s = "hello" "world" "!"  # "helloworld!"

复合语句

if、while、def、class 等复合语句，首行以关键字开始，以冒号 : 结束，后续缩进块为子句：

if expression:
    suite
elif expression:
    suite
else:
    suite

关键字与命名

关键字

import keyword
print(keyword.kwlist)
# ['False', 'None', 'True', 'and', 'as', 'assert', 'async', 'await',
#  'break', 'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except',
#  'finally', 'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda',
#  'nonlocal', 'not', 'or', 'pass', 'raise', 'return', 'try', 'while',
#  'with', 'yield']

match 和 case 是 3.10+ 新增的软关键字——在特定上下文中有特殊含义，但可以作为变量名使用。

命名规则

硬性规则：

由字母（Unicode）、数字和下划线组成，数字不能开头
大小写敏感
不能与关键字和系统保留字冲突

PEP 8 惯例：

小写字母 + 下划线分隔
受保护的实例属性：单下划线开头 _protected
私有实例属性：双下划线开头 __private

对象与类型

**在 Python 中，一切皆对象。**变量不是容器，是绑定到对象上的标签（reference）。

x = 123          # x 绑定到 int 对象
print(type(x))   # <class 'int'>
x = 'hello'      # x 重新绑定到 str 对象
print(type(x))   # <class 'str'>

两个关键内置函数：

id(obj) — 获取对象的唯一标识（内存地址）
type(obj) — 获取对象的类型

可变与不可变

类别	可变	不可变
数字	—	int, float, complex
序列	list	str, tuple
集合	set	frozenset
映射	dict	—

不可变对象的”修改”实际上是创建新对象：

x = 1
print(id(x))   # 原来的 id
x = x + 1
print(id(x))   # id 变了——新对象

可变对象原地修改：

lst = [1, 2, 3]
print(id(lst))
lst.append(4)
print(id(lst))   # id 不变——同一个对象

引用计数

Python 通过引用计数管理内存：每个对象记录有多少变量引用它。引用计数归零时被垃圾收集器回收。

import sys
 
a = []
print(sys.getrefcount(a))  # 2（a + getrefcount 参数）
b = a
print(sys.getrefcount(a))  # 3
b = None
print(sys.getrefcount(a))  # 2

Python 内置类型一览

数字类型

类型	描述	示例	可变
int	整数，任意精度	`123`, `-456`	不可变
float	浮点数（双精度）	`3.14`, `9.0`	不可变
complex	复数	`1+2j`	不可变
bool	布尔值	`True`, `False`	不可变

序列类型

类型	描述	示例	可变
str	字符串	`'hello'`, `"world"`	不可变
list	列表，有序可变	`[1, 'two', 3.0]`	可变
tuple	元组，有序不可变	`(1, 'two', 3.0)`	不可变

集合类型

类型	描述	示例	可变
set	无序不重复	`{1, 'two', 3.0}`	可变
frozenset	不可变集合	`frozenset({1, 2})`	不可变

映射类型

类型	描述	示例	可变
dict	键值对集合	`{'name': 'John', 'age': 25}`	可变

特殊类型

类型	含义	示例
NoneType	空值	`None`
EllipsisType	省略（切片/NumPy）	`...`
NotImplementedType	未实现的方法	`NotImplemented`

二进制类型

类型	描述	可变
bytes	不可变字节序列	不可变
bytearray	可变字节序列	可变
memoryview	内存视图	依对象

类型转换

函数	说明
`int(x [,base])`	转换为整数
`float(x)`	转换为浮点数
`complex(real [,imag])`	创建复数
`str(x)`	转换为字符串
`repr(x)`	转换为表达式字符串
`eval(str)`	求值字符串中的 Python 表达式
`tuple(s)`	序列转元组
`list(s)`	序列转列表
`set(s)`	转换为可变集合
`dict(d)`	从 (key, value) 序列创建字典
`frozenset(s)`	转换为不可变集合
`chr(x)` / `ord(x)`	整数↔字符
`hex(x)` / `oct(x)`	整数 → 十六进制/八进制字符串

x = "123"
x = int(x)      # 123
x = float(x)    # 123.0

运算符

优先级从高到低：

运算符	描述
`()` `[]` `[:]`	调用、下标、切片
`**`	指数
`~` `+` `-`	按位取反、正负号
`*` `/` `%` `//`	乘、除、模、整除
`+` `-`	加、减
`>>` `<<`	位移
`&`	按位与
`^` `\|`	异或、或
`<=` `<` `>` `>=`	比较
`==` `!=`	等于、不等于
`is` `is not`	身份比较
`in` `not in`	成员测试
`not` `or` `and`	逻辑运算

不确定优先级时，使用括号确保执行顺序。

a, b = 10, 20
a + b        # 30
a ** 2       # 100
a % 3        # 1
a > b        # False
a == b       # False
'World' in 'Hello World'     # True

条件语句

if / elif / else

判断的值分为真值和假值：

假值：None、空容器（[]/{}/set()/()/''）、0、False
真值：其他所有

x = int(input("Please enter an integer: "))
if x < 0:
    print('Negative')
elif x == 0:
    print('Zero')
else:
    print('Positive')

match (Python 3.10+)

模式匹配，类似其他语言的 switch，但更强大：

def http_error(status):
    match status:
        case 400:
            return "Bad request"
        case 401 | 403 | 404:
            return "Not allowed"
        case 418:
            return "I'm a teapot"
        case _:           # 通配符，必定匹配
            return "Something's wrong"

循环语句

for

Python 的 for 迭代任意序列，而非算术递增：

sum = 0
for x in range(101):
    sum += x

range() 用法：

range(101)           # 0..100
range(1, 101)        # 1..100
range(1, 101, 2)     # 1, 3, 5, ... 99
range(100, 0, -2)    # 100, 98, 96, ... 2

while

while True:
    number = int(input('请输入：'))
    if number == answer:
        print('猜对了！')
        break

break / continue / else

break — 完全跳出循环
continue — 跳过当前迭代，进入下一轮
else — 循环正常结束（未触发 break）时执行：

for i in range(5):
    if i == 10:
        break
else:
    print("循环正常完成")  # 会打印，因为没有 break

异常语句

异常处理的基础语法：

try:
    result = a / b
except ZeroDivisionError:
    print("除数不能为零")
except (TypeError, ValueError) as e:
    print(f"类型或值错误：{e}")
else:
    print(f"结果：{result}")
finally:
    print("始终执行")

raise 用于主动抛出异常；assert 用于调试断言。详细的异常层级、自定义异常、异常链和 with 上下文管理器见 05 Python 异常处理与资源。

其他语句

assert

调试断言，条件为假时抛出 AssertionError。使用 -O 优化模式时全局禁用。

assert x > 0, f"x 应为正数，实际为 {x}"

pass

空语句，占位用：

def not_implemented_yet():
    pass

return

从函数返回值。未显式 return 时返回 None：

def add(a, b):
    return a + b

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