import#

1
import math
2
print(math.sqrt(2))
3

4
from math import sqrt, pi
5
print(sqrt(2), pi)
6

7
import datetime as dt

模块是一个 .py 文件。import math 之后通过 math.sqrt 访问。from math import sqrt 将 sqrt 导入当前命名空间。as 用于指定别名。

同一个模块只执行顶层代码一次，结果缓存在 sys.modules 里。

from module import * 会导入模块中的全部名字，不建议使用。

命令行参数在 sys.argv：

1
import sys
2
print(sys.argv)  # [脚本路径, 后续参数...]

包与 init.py#

含 __init__.py 的目录是包，可以 import pkg.mod（Packages）。__init__.py 可以为空。包内可用相对导入：from . import echo。

没有 __init__.py 的目录也可能作为 namespace package（PEP 420）。

1
sound/
2
    __init__.py
3
    effects/
4
        __init__.py
5
        echo.py

from sound.effects import echo 后使用 echo.surround()。包内子模块也是完整模块名：sound.effects.echo。

打包发布见 pyproject.toml。

if name == ‘main’#

脚本直接运行时，__name__ 为 '__main__'；被 import 时为模块名（如 'mymodule'）。常见写法：

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def main():
2
    ...
3

4
if __name__ == "__main__":
5
    main()

import mymodule 不执行 main()；python mymodule.py 会执行。也可用 python -m pkg.module（-m 搜索）。

print 与 input#

print 可以把对象写到文件：print(x, file=f)。input(prompt='') 从标准输入读一行，返回 str（去掉末尾换行），数值运算再 int() / float()。

pprint 用于格式化输出嵌套结构。json.dumps 用于输出 JSON。字符串格式化见 f-string / str.format。

open 读写与 with#

open(file, mode='r', encoding=None, ... ) 返回 text 或 binary 流。文本模式默认编码依平台，通常显式传 encoding='utf-8'（UTF-8 模式 在 3.7+ 可通过 -X utf8 或 PYTHONUTF8 影响默认行为）。

常用模式：'r' 读、'w' 写（清空）、'a' 追加、'x' 独占创建、'r+' 读写；加 'b' 为二进制（encoding 无效）。

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with open("notes.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
2
    f.write("第一行\n")
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    f.writelines(["第二行\n", "第三行\n"])
4

5
with open("notes.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
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    whole = f.read()       # 整个文件 str
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    # 或 for line in f:   # 逐行，省内存
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    # 或 lines = f.readlines()

文件对象实现上下文管理器，离开 with 时会调用 close()。不使用 with 时需要调用 f.close()。

二进制：with open("img.bin", "rb") as f: data = f.read()。CSV、JSON 见 csv、json。

文本流常用方法见 io.IOBase：

'w+' 写完后若要读回去，须先 seek(0)。

路径：pathlib 与 os.path#

pathlib（3.4+）用面向对象路径替代字符串拼接。常用 Path：

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from pathlib import Path
2

3
p = Path("data") / "logs" / "app.log"  # 跨平台拼接
4
p.parent.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
5
p.write_text("hello\n", encoding="utf-8")
6
text = p.read_text(encoding="utf-8")
7
print(p.suffix, p.stem, p.resolve())

常用：exists()、is_file()、is_dir()、glob()、iterdir()、rename()、unlink()（删文件）。PurePath 不做 I/O，只算路径。

os.path 提供基于字符串的路径操作：os.path.join、dirname、basename、abspath、splitext。可与 pathlib 互转：Path(p)、str(path)。获取文件状态可使用 Path.stat() 或 os.stat。

当前工作目录：Path.cwd()；改变用 os.chdir（改变进程全局 cwd）。

os 常用#

os 提供操作系统接口；与路径无关的常见调用：

• os.environ：环境变量映射，可读可写；取值也可用 os.getenv。
• os.listdir(path) / os.scandir(path)：列目录（后者更高效，可拿类型信息）。
• os.mkdir / os.makedirs：建目录；makedirs(..., exist_ok=True) 类似 Path.mkdir。
• os.walk(top)：递归遍历目录树（os.walk）。
• os.replace：覆盖式重命名，跨平台比 rename 稳。
• os.getpid()、os.cpu_count()：进程 id、CPU 数。

pathlib 与 os.environ 常一起使用。子进程见 subprocess。

class#

Classes：使用 class 定义类。实例属性写在 self 上。方法的第一个参数约定为 self，调用时自动传入。

1
class Dog:
2
    kind = "canine"  # 类属性，共享
3

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    def __init__(self, name):
5
        self.name = name  # 实例属性
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7
    def bark(self):
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        return f"{self.name}: woof!"
9

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d = Dog("Rex")
11
print(d.bark(), Dog.kind)

__init__ 在实例创建后初始化，不是分配内存的构造器（那是 __new__）。__repr__ / __str__ 控制 repr(obj) 与 str(obj) / print(obj)。

继承：

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class Animal:
2
    def __init__(self, name):
3
        self.name = name
4

5
class Cat(Animal):
6
    def __init__(self, name, indoor=True):
7
        super().__init__(name)  # 调父类 __init__
8
        self.indoor = indoor

super() 在单继承里找父类实现；多继承按 MRO（方法解析顺序）线性化。

数据 vs 方法：Python 不强制访问控制。约定 _name 表示内部使用；__name 触发名称改写（name mangling），改写后仍可通过 _类名__属性 访问。@property 把方法当属性读；@classmethod / @staticmethod 见 Class and Instance Variables。

类本身也是对象，可传参、可放入容器，见 Odds and Ends。

类型注解#

PEP 484 函数注解、PEP 526 变量注解、PEP 585 内置泛型 list[int]、PEP 604 的 X | Y（3.10+）。运行时默认不强制检查；静态检查可用 mypy。

1
def greet(name: str, times: int = 1) -> str:
2
    return (name + "! ") * times
3

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def sum_all(nums: list[float]) -> float:
5
    return sum(nums)
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from typing import Optional
8

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def find(items: list[str], key: str) -> Optional[str]:
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    return key if key in items else None

常用 typing 名字：

• Optional[T] — 等价于 T | None（3.10+ 也可写 Union 或 |）。
• Union[A, B] / A | B — 多种类型之一。
• list[int]、dict[str, int] — 泛型容器（3.9+ 内置泛型；旧代码见 List、Dict from typing）。
• Callable[[int, str], bool] — 可调用签名。
• Iterable[T]、Sequence[T] — 只读迭代 / 序列抽象。
• TypedDict、Protocol、NamedTuple — 结构化数据。

变量也可注解：count: int = 0。类属性：class User: id: int; name: str。延迟解析字符串注解：from __future__ import annotations（3.7+；3.11+ 部分行为默认变化见 What’s New）。

typing.get_type_hints() 可在运行时取注解。

venv：虚拟环境#

venv 创建轻量隔离环境，各自拥有 python 与 pip（或 ensurepip 引导），包安装不污染系统 Python。

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python -m venv .venv
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# Windows PowerShell:
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.\.venv\Scripts\Activate.ps1
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# Unix / macOS:
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source .venv/bin/activate

激活后 which python / where python 应指向 .venv。安装依赖：python -m pip install requests。冻结清单：python -m pip freeze > requirements.txt，再 python -m pip install -r requirements.txt。退出：deactivate。指定解释器版本：python3.12 -m venv .venv。

项目根常见 .venv/ 加入 .gitignore；依赖列表用 requirements.txt 或 pyproject.toml。

virtualenv 是第三方替代；conda 是另一套生态。教程：Virtual Environments and Packages。

标准库地图#

Brief Tour of the Standard Library 与 stdlib index 是总入口。常用模块：

还常会用到：re、urllib / http、sqlite3、logging、unittest。

附录：import 形式速查#

附录：open 模式与 pathlib 对照#

附录：typing 常用符号（3.10+ 风格）#

运行时默认不按注解校验对象。

参考#

官方文档（中文版）：

1. Modules — import、模块搜索路径、包、__init__.py、__name__
2. Input and Output — print、input、格式化、f-string、读写文件 intro
3. Classes — 属性、方法、继承、super、私有约定
4. Virtual Environments and Packages — venv 与 pip 工作流
5. Brief Tour of the Standard Library — 标准库导览
6. The import system — 导入语义、相对导入、namespace package
7. pathlib — Path / PurePath
8. os — 操作系统接口
9. os.path — 路径字符串函数
10. open() — 文件打开
11. io — 流基类
12. typing — 类型注解构造
13. venv — 创建虚拟环境
14. json — JSON
15. datetime — 日期时间
16. collections — 容器
17. itertools — 迭代工具
18. functools — 高阶函数工具
19. sys — 解释器
20. main — 主模块

PEP：

21. PEP 484 — Type Hints
22. PEP 526 — Syntax for Variable Annotations
23. PEP 585 — Type Hinting Generics In Standard Collections
24. PEP 604 — Allow writing union types as X | Y
25. PEP 420 — Implicit Namespace Packages
26. PEP 8 — Style Guide — import 顺序等

菜鸟教程：

27. 菜鸟教程 · Python3 模块
28. 菜鸟教程 · Python3 输入和输出
29. 菜鸟教程 · Python3 文件方法
30. 菜鸟教程 · OS 文件/目录
31. 菜鸟教程 · Python3 面向对象
32. 菜鸟教程 · 虚拟环境
33. 菜鸟教程 · 类型注解
34. 菜鸟教程 · 标准库概览