Python知识体系大纲

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Python核心知识体系大纲

1. 基础语法

1.1 变量与数据类型

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# 基本类型示例
age = 25                   # int
price = 19.99              # float
name = "Alice"             # str
is_valid = True            # bool
data = None                # NoneType

# 类型转换
num_str = "123"
real_num = int(num_str)    # 字符串转整数

应用场景：基础数据处理、配置参数存储
练习：创建一个包含不同数据类型的字典，存储商品信息

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product = {
    "product_id":1001,
    "name":"自动铅笔",
    "price": 89.99,                        # float 商品价格
    "in_stock": True,                      # bool 库存状态
    "specifications": [                    # list 规格参数
        "Bluetooth 5.0", 
        "2.4GHz USB", 
        "2400DPI"
    ],
    "color_options": ("Black", "White"),   # tuple 可选颜色
    "promotion": {                         # dict 促销信息
        "type": "seasonal", 
        "discount": 0.15
    },
    "last_updated": "2023-08-20",          # str 日期字符串
    "accessories": None      
}

2. 数据结构

2.1 列表（List）

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# 列表操作
fruits = ["apple", "banana"]
fruits.append("orange")        # 追加元素
sliced = fruits[1:]            # 切片操作
matrix = [[1,2], [3,4]]        # 二维列表

# 列表推导式
squares = [x**2 for x in range(10)]

应用场景：数据收集、临时存储
练习：使用列表推导式生成斐波那契数列前20项

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# 使用闭式公式的列表推导式实现
import math

phi = (1 + math.sqrt(5)) / 2  # 黄金分割比例
fibonacci = [int((phi**n - (1-phi)**n)/math.sqrt(5)) for n in range(20)]

print(fibonacci)  # 输出结果：[0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610, 987, 1597, 2584, 4181]

2.2 字典（Dict）

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# 字典操作
user = {"name": "Bob", "age": 30}
user["email"] = "bob@example.com"  # 添加键值对
keys = user.keys()                 # 获取所有键

# 字典推导式
square_dict = {x: x*x for x in range(5)}

应用场景：配置管理、JSON数据处理
练习：统计文本中各单词出现频率

3. 函数编程

3.1 函数定义

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# 带类型提示的函数
def calculate_tax(income: float) -> float:
    """计算所得税"""
    if income > 10000:
        return income * 0.2
    return income * 0.1

# lambda函数
add = lambda x, y: x + y

应用场景：代码复用、模块化开发
练习：编写递归函数实现阶乘计算

4. 面向对象编程

4.1 类与继承

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

class Dog(Animal):
    def speak(self):
        return "Woof!"

# 使用示例
buddy = Dog("Buddy")
print(buddy.speak())  # 输出: Woof!

应用场景：GUI开发、游戏实体建模
练习：实现一个银行账户类，包含存取款方法

5. 模块与包

5.1 模块化开发

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# 模块导入方式
import math
from datetime import datetime
import numpy as np

# 创建包结构
"""
my_package/
├── __init__.py
├── utils.py
└── core/
    └── processor.py
"""

应用场景：大型项目组织、代码复用
练习：创建自定义数学工具包

6. 文件操作

6.1 文本文件处理

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# 上下文管理器处理文件
with open("data.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
    lines = f.readlines()

# CSV文件处理
import csv
with open("data.csv") as f:
    reader = csv.DictReader(f)
    for row in reader:
        print(row["name"])

应用场景：日志处理、数据导入导出
练习：实现CSV到JSON格式转换器

7. 异常处理

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try:
    result = 10 / 0
except ZeroDivisionError as e:
    print(f"Error: {e}")
else:
    print("运算成功")
finally:
    print("清理资源")

应用场景：网络请求容错、文件操作保护
练习：为文件读取添加多重异常捕获

8. 高级特性

8.1 装饰器

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def logger(func):
    def wrapper(*args, **kwargs):
        print(f"Calling {func.__name__}")
        return func(*args, **kwargs)
    return wrapper

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

应用场景：日志记录、权限验证
练习：实现执行时间统计装饰器

9. 常用标准库

9.1 并发编程

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# 线程池示例
from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor

def task(n):
    return n * n

with ThreadPoolExecutor() as executor:
    results = executor.map(task, range(10))

应用场景：Web爬虫、批量数据处理
练习：实现多线程文件下载器

10. 项目组织

10.1 虚拟环境

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# 创建虚拟环境
python -m venv myenv

# 依赖管理
pip install -r requirements.txt

应用场景：多项目依赖隔离
练习：为项目配置标准化开发环境

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