Python¶

Python 语法简洁、生态丰富，学习曲线相对平缓，广泛应用于算法竞赛、数据分析、后端开发、机器学习、人工智能等领域。以下是核心知识点：

数据结构：列表、元组、字典、集合及其常用操作
语法特性：推导式、解包赋值、海象运算符 :=、三元表达式
函数与高级特性：装饰器、生成器、上下文管理器、Lambda 表达式
面向对象：继承、多态、魔术方法（__init__、__repr__ 等）
模块与包管理：import 机制、__name__ 入口、虚拟环境
工程实践：环境管理（uv）、代码格式化（Ruff）、类型提示（Type Hints）

基础¶

运算符¶

整除：Python 中使用 // 表示整除，其行为是向下取整（Floor Division，如 -5 // 2 结果为 -3）。
- 静态类型语言 (C/C++/Java/Go/Rust)：当除数和被除数均为整数类型时，/ 会自动执行整数除法。需要特别注意，这些强类型语言的整除采用的是向零截断（Truncation towards zero，如 -5 / 2 结果为 -2），在处理负数时与 Python 有本质区别，是刷题时的经典陷阱。
- 动态类型语言 (JavaScript/PHP)：/ 运算符默认按浮点数除法计算。要实现整除，JavaScript 中推荐使用 Math.trunc(a / b)（向零截断）或 Math.floor(a / b)（向下取整，亦可通过 (a / b) | 0 快速处理）；PHP 7+ 则提供了专用的整除函数 intdiv(a, b)，或直接使用 (int)(a / b) 进行类型转换。
幂运算：在数学公式中常用 ^ 表示（注意：在 C、Java、Go、JS 等多数语言中 ^ 实际是按位异或运算符）。对于幂运算，这些主流语言通常使用标准库的 pow() 函数，而 Python 则提供了内置运算符 ** 以及内置函数 pow()。
- 类型推导：Python 的 ** 运算符会保留操作数的类型（若两个数都是整型，结果为整型；若有浮点型，结果为浮点型）；而 math.pow() 则始终返回浮点数。
- 快速模幂：内置函数 pow(x, y, z) 支持三参数版本，表示对模求幂，即 \((x^y) \pmod z\)（如 pow(2, 10000000, 13) 等价于 (2 ** 10000000) % 13）。该方法底层采用快速幂算法，能有效避免计算超大数时的内存溢出与性能瓶颈，在密码学中极其高效和实用。
身份运算符：is, is not
成员运算符：in, not in
逻辑运算符：and, or, not，而不是常用的 &&, ||, !

向下取整 vs 向零截断

在数学和编程中，对于正数，向下取整和向零截断结果完全一致；但对于负数，它们的截断方向截然相反：

向下取整 (Floor)：往数轴负无穷方向（左边）取整。Python 的 // 均为此行为（如 -5 // 2 结果为 -3）。
向零截断 (Truncate)：往数轴零点方向取整（直接砍掉小数部分）。C/C++/Java/Go/Rust 的整数除法 / 以及 JS 的 Math.trunc() 均为此行为（如 -5 / 2 结果为 -2）。

刷题避坑：在 Python 中模拟 C++ 的二分查找求中点 mid = (low + high) / 2 时，若结果可能为负数，务必使用 int((low + high) / 2) 或 int(total / 2) 来代替 //，否则会因向下取整导致二分查找死循环。

分支结构¶

if、elif、else for while match-case

常用数据结构¶

列表¶

元组¶

字典¶

集合¶

格式化输出¶

与 C 系的 printf()、sprintf() 不同，Python 中具有更加高效的 print(f'{}') 写法。对齐方式如下：

- 左对齐
+ 输出的数字带± 符号
0 宽度不足时补 0，而非空格

Python 与 Go 的 `:=` 对比¶

	Go	Python
官方名称	短变量声明	赋值表达式 (海象运算符)
主要目的	函数内创建新变量 (替代 var)	在判断/计算中顺便赋值
是否返回值	否 (它是语句)	是 (它是表达式)
作用域	严格限制在当前代码块 {} 内	通常会“泄漏”到当前函数或模块

与 PHP、JavaScript 不同，Python 中 == 即为严格比较，而非 ===

Python 中的布尔值 True 和 False 也是首字母大写，而不是其他语言中的小写

除 Python 和 Shell 中使用 elif 外，其他主流编程语言如 C、Java、Go、JavaScript 等使用 else if

Python 中默认的编码格式是 ASCII，因此通常在文件开头加入 # -*- coding: UTF-8 -*- 或 # coding=utf-8（注意=两边没有空格）来兼容非英文字符。 # 表示单行注释，""" 表示多行注释没有 const 常量关键字，通过全大写变量名约定来实现常量三元运算使用的是 max = a if a > b else b，而非 max = a > b ? a : b Python 不支持 switch-case，只支持 match-case 拥有高效的推导式 [表达式 for 迭代变量 in 可迭代对象 [if 条件表达式]] 函数定义关键字是 def，而非 function 或 func

就像 Linux 中一切皆文件、Kubernetes 中一切皆资源一样，Python 中一切皆对象。

Python 中只有 for-in 和 while，没有普通的 for

在 Python 中，字符串前用 r 表示原生输出字符串，f 表示格式化输出，可解析字符串中的变量，如 f"Hello, {full_name.title()}!"

Python 中的序列分为：

有序
- 列表：可以修改，支持运算
- 元组：不可修改
无序
- 字典
- 集合

	特点	查	增	改	删	备注
列表	有序	・`.index(value, start, end)` 查找元素的索引・`.count()` 统计元素出现的次数	・`.append(value)` 末尾整体追加元素・`.extend(value)` 末尾逐个追加元素・`.insert(index, value)` 在指定位置整体插入元素・`+` 拼接列表	・根据下标修改；・通过切片修改；	・`del listname[index]` 或 `del listname[start : end]` 根据索引删除・`.pop(index)` 根据索引删除・`.remove(value)` 根据元素值删除・`.clear()` 清空元素	`range()` 函数的返回值并不直接是列表，而是 range
元组	有序、不可变	・通过索引・通过切片	・`()` ・`tuple()`	无	`del tuplename`	当创建的元组中只有一个字符串类型的元素时，该元素后面必须要加一个逗号 `,`，否则 Python 解释器会将它视为字符串。
字典	无序、键值对	・`dictname[key]` 通过索引查询，键不存在时报错・`dictname.get(key[, 键不存在时的默认值])` 键不存在时不报错，可设置默认值・`in` 或 `not in` 查询是否存在值・`for k in dictname.keys():` 或 `for k in dictname:` 获取所有键（`keys()` 会返回一个列表）・`for v in dictname.values():` 获取所有值・`for k, v in dictname.items():` 来遍历字典	・`{}` ・`dict()` ・`fromkeys` 创建带默认值的字典・`dictname[key] = value` 通过键值对添加	・`dictname[key] = value` 通过键值对修改・`update` 包含则更新，否则添加	・`del dictname[key]` 根据键删除・`.pop()` 删除指定的键值对・`popitem()` 移除末尾的一个键值对	`setdefault` 为不存在的 key 设置一个默认值
集合	无序、唯一	・遍历读取	・`.add(value)`	无	・`.remove()` 不存在元素报错・`.discard()` 不存在元素不报错・`.clear()`	`frozenset` 不允许变更元素，`set` 中变更元素的方法都不支持，不变更元素的方法都支持。

推导式¶

列表 [表达式 for 迭代变量 in 可迭代对象 [if 条件表达式]]
元组 (表达式 for 迭代变量 in 可迭代对象 [if 条件表达式])，元组推导式生成的结果是生成器对象，使用 for 或 __next__ 遍历生成器对象后，原值将被清理
字典 {表达式 for 迭代变量 in 可迭代对象 [if 条件表达式]}
集合 {表达式 for 迭代变量 in 可迭代对象 [if 条件表达式]}

在 Python 中，通过子类名后的括号标注父类来表示继承，如 class SubClass(ParentClass):，这在 PHP、Java、JavaScript 中则是通过 extends 关键字实现。如果子类继承多个父类，父类间通过 , 分隔

在 Python 中，模块名是由文件名来确定的（Java 用反向域名，如 com.example.myapp；PHP 用 namespace，如 MyCompany\MyPackage），但不一定与文件名完全相同（Python 中允许一个文件中放多个类）。当在一个名为 module 的目录下放置一个 __init__.py 的空文件时，module 的整个目录都会成为 Python 包，包内所有文件都被视为包的模块

导入整个模块：import (as alias)
导入模块特定的函数：from module_name import function0, function1, function2 (as alias)

以下划线开头的标识符有特殊含义，例如：

以单下划线开头的标识符（如 _width），表示不能直接访问的类属性，其无法通过 from...import * 的方式导入；
以双下划线开头的标识符（如 __add）表示类的私有成员；
以双下划线作为开头和结尾的标识符（如 __init__），是专用标识符。

Python 中通过 if __name__ == '__main__': 来指定整个程序的入口点，这里的 __name__ 和 __main__ 只是一个内部变量，前者表示当前模块，后者表示当前模块作为主程序入口，而非导入为一个模块，二者并非要满足相等条件，只是一种声明写法。

if __name__ == '__main__':
    print_hi('PyCharm')

Python 的环境管理比较混乱，有 venv、poetry、uv 等，uv 则是目前最流行与方便的工具，不仅具有 Rust 的高效，而且能自动管理虚拟环境，还有 Ruff 生态。 Python 有强大的绘图工具 Matplotlib，数学计算工具 NumPy，游戏制作工具 PyGame。