feat: 初始化 Python 零基础教学课程

2026-07-22 16:42:56 +08:00
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+++ b/01_python基础/1_4_运算符/README.md
@@ -0,0 +1,511 @@
+# 第 1-4 课：运算符
+
+## 一、本课目标
+
+完成本课后，你应该能够：
+
+1. 解释运算符和操作数是什么；
+2. 使用算术运算符完成基础计算；
+3. 区分普通除法、整除和取余；
+4. 使用比较运算符得到布尔值；
+5. 使用复合赋值运算符更新变量；
+6. 使用 `and`、`or` 和 `not` 组合或反转条件；
+7. 使用括号明确计算顺序；
+8. 编写一个包含输入、计算和判断结果的学习进度程序。
+
+## 二、前置知识
+
+开始本课前，你应该已经掌握：
+
+- 创建和使用变量；
+- 区分字符串、整数、浮点数和布尔值；
+- 使用 `input()` 接收输入；
+- 使用 `int()` 和 `float()` 转换输入；
+- 使用 f-string 输出变量和计算结果。
+
+## 三、运算符与操作数
+
+运算符（Operator）是告诉 Python 执行某种运算的符号或关键字。
+
+观察下面的代码：
+
+```python
+total_hours = daily_hours * learning_days
+```
+
+其中：
+
+- `*` 是乘法运算符；
+- `daily_hours` 和 `learning_days` 是参与运算的数据，称为操作数（Operand）；
+- 计算结果赋值给 `total_hours`。
+
+运算不只是数学计算。比较两个数据、组合两个条件，也需要使用运算符。
+
+## 四、算术运算符
+
+算术运算符主要用于数字计算。
+
+| 运算符 | 含义 | 示例 | 结果 |
+| --- | --- | --- | --- |
+| `+` | 加法 | `10 + 3` | `13` |
+| `-` | 减法 | `10 - 3` | `7` |
+| `*` | 乘法 | `10 * 3` | `30` |
+| `/` | 普通除法 | `10 / 3` | `3.333...` |
+| `//` | 整除 | `10 // 3` | `3` |
+| `%` | 取余 | `10 % 3` | `1` |
+| `**` | 幂运算 | `10 ** 3` | `1000` |
+
+### 4.1 加、减、乘
+
+```python
+completed_tasks = 5
+new_tasks = 3
+
+total_tasks = completed_tasks + new_tasks
+remaining_tasks = total_tasks - completed_tasks
+estimated_minutes = total_tasks * 20
+```
+
+这些运算与日常数学中的含义基本一致。
+
+### 4.2 普通除法 `/`
+
+```python
+average_hours = 10 / 4
+print(average_hours)
+```
+
+输出：
+
+```text
+2.5
+```
+
+Python 3 中，普通除法 `/` 的结果通常是浮点数。即使能够整除，结果也会带小数：
+
+```python
+print(10 / 2)
+```
+
+输出：
+
+```text
+5.0
+```
+
+### 4.3 整除 `//`
+
+整除会得到向下取整后的商：
+
+```python
+full_weeks = 17 // 7
+print(full_weeks)
+```
+
+输出：
+
+```text
+2
+```
+
+这表示 17 天中包含 2 个完整的 7 天周期。
+
+对于正数，可以暂时理解为“只保留能完整分出的份数”。负数整除存在额外规则，将来遇到实际场景时再详细学习。
+
+### 4.4 取余 `%`
+
+取余得到除法中没有被完整分掉的余数：
+
+```python
+remaining_days = 17 % 7
+print(remaining_days)
+```
+
+输出：
+
+```text
+3
+```
+
+因此 17 天可以表示为 2 个完整星期加 3 天。
+
+取余还常用于判断一个整数是奇数还是偶数：
+
+```python
+remainder = 8 % 2
+print(remainder)
+```
+
+结果为 `0`，说明 8 可以被 2 整除。
+
+### 4.5 幂运算 `**`
+
+```python
+result = 2 ** 3
+print(result)
+```
+
+输出为 `8`，表示 2 的 3 次方，即 `2 × 2 × 2`。
+
+注意：Python 的幂运算不是 `^`。符号 `^` 在 Python 中有其他含义，当前阶段不要用它表示乘方。
+
+## 五、字符串也能使用部分算术运算符
+
+### 5.1 字符串拼接
+
+两个字符串可以使用 `+` 连接：
+
+```python
+first_name = "Agent"
+second_name = "开发者"
+role_name = first_name + second_name
+
+print(role_name)
+```
+
+输出：
+
+```text
+Agent开发者
+```
+
+如果需要空格或其他符号，必须明确写入字符串：
+
+```python
+role_name = first_name + " " + second_name
+```
+
+### 5.2 重复字符串
+
+字符串乘以整数可以重复多次：
+
+```python
+separator = "=" * 20
+print(separator)
+```
+
+这会输出 20 个等号。
+
+字符串不能与整数直接相加：
+
+```text
+"学习天数：" + 3
+```
+
+如果确实要拼接，需要先使用 `str(3)` 转换；不过通常推荐使用更清晰的 f-string。
+
+## 六、比较运算符
+
+比较运算符用于比较两个数据，结果一定是布尔值 `True` 或 `False`。
+
+| 运算符 | 含义 | 示例 |
+| --- | --- | --- |
+| `==` | 等于 | `score == 100` |
+| `!=` | 不等于 | `score != 0` |
+| `>` | 大于 | `score > 60` |
+| `<` | 小于 | `score < 60` |
+| `>=` | 大于或等于 | `score >= 60` |
+| `<=` | 小于或等于 | `score <= 100` |
+
+示例：
+
+```python
+completed_hours = 12
+target_hours = 10
+
+is_target_reached = completed_hours >= target_hours
+print(is_target_reached)
+```
+
+输出：
+
+```text
+True
+```
+
+### 6.1 `=` 与 `==` 的区别
+
+这是初学者必须掌握的区别：
+
+- `=` 表示赋值，把右边的数据交给左边的变量；
+- `==` 表示比较，判断左右两边是否相等。
+
+```python
+learning_days = 4
+is_four_days = learning_days == 4
+```
+
+第一行创建或更新变量，第二行得到布尔值 `True`。
+
+### 6.2 不要把布尔结果写成字符串
+
+```python
+is_finished = completed_tasks == total_tasks
+```
+
+这里的 `is_finished` 保存真正的布尔值。
+
+下面写法只是保存普通文字：
+
+```python
+is_finished = "True"
+```
+
+两者的数据类型和用途不同。
+
+## 七、赋值运算符与复合赋值
+
+普通赋值使用 `=`：
+
+```python
+completed_tasks = 3
+```
+
+如果完成了一个新任务，可以这样更新：
+
+```python
+completed_tasks = completed_tasks + 1
+```
+
+Python 提供了更简洁的复合赋值写法：
+
+```python
+completed_tasks += 1
+```
+
+两种写法在这个场景中作用相同。
+
+常见复合赋值运算符：
+
+| 运算符 | 示例 | 等价写法 |
+| --- | --- | --- |
+| `+=` | `value += 2` | `value = value + 2` |
+| `-=` | `value -= 2` | `value = value - 2` |
+| `*=` | `value *= 2` | `value = value * 2` |
+| `/=` | `value /= 2` | `value = value / 2` |
+| `//=` | `value //= 2` | `value = value // 2` |
+| `%=` | `value %= 2` | `value = value % 2` |
+
+复合赋值会更新变量本身，因此执行前变量必须已经存在。
+
+## 八、逻辑运算符
+
+逻辑运算符用于组合或反转布尔条件。
+
+Python 中最常用的三个逻辑运算符是：
+
+- `and`：并且；
+- `or`：或者；
+- `not`：取反。
+
+### 8.1 `and`
+
+`and` 两边的条件都为 `True` 时，整体才为 `True`。
+
+```python
+has_completed_course = True
+has_finished_practice = True
+
+can_start_next_course = has_completed_course and has_finished_practice
+print(can_start_next_course)
+```
+
+输出为 `True`。
+
+如果其中任何一个条件为 `False`，整体就是 `False`。
+
+### 8.2 `or`
+
+`or` 两边至少有一个条件为 `True` 时，整体就是 `True`。
+
+```python
+uses_pycharm = True
+uses_vscode = False
+
+has_code_editor = uses_pycharm or uses_vscode
+print(has_code_editor)
+```
+
+输出为 `True`。
+
+### 8.3 `not`
+
+`not` 会反转布尔值：
+
+```python
+is_finished = False
+is_still_learning = not is_finished
+
+print(is_still_learning)
+```
+
+输出为 `True`。
+
+### 8.4 组合比较条件
+
+```python
+daily_hours = 2.5
+completed_tasks = 4
+
+is_plan_healthy = daily_hours >= 1 and completed_tasks >= 3
+```
+
+这个结果表示“每天至少学习 1 小时，并且至少完成 3 个任务”是否同时成立。
+
+本课只计算并输出布尔结果。下一课学习条件判断后，程序可以根据结果执行不同代码。
+
+## 九、运算优先级
+
+Python 会按照一定优先级计算表达式。
+
+最基础的规则与数学类似：
+
+1. 先计算括号；
+2. 再计算幂运算；
+3. 再计算乘、除、整除和取余；
+4. 最后计算加减。
+
+```python
+result = 2 + 3 * 4
+print(result)
+```
+
+结果是 `14`，因为先计算 `3 * 4`。
+
+加入括号：
+
+```python
+result = (2 + 3) * 4
+print(result)
+```
+
+结果是 `20`。
+
+比较和逻辑运算组合时也有优先级规则，但不要依赖记忆复杂规则。推荐使用括号明确表达意图：
+
+```python
+can_continue = (score >= 60) and (practice_finished == True)
+```
+
+上面代码中的 `== True` 可以省略，写成下面这样更自然：
+
+```python
+can_continue = (score >= 60) and practice_finished
+```
+
+括号不仅影响运算顺序，也能帮助人更快读懂代码。
+
+## 十、浮点数精度现象
+
+运行下面代码：
+
+```python
+print(0.1 + 0.2)
+```
+
+你可能看到：
+
+```text
+0.30000000000000004
+```
+
+这不是 Python 随意算错，而是计算机使用二进制保存部分小数时产生的精度限制。
+
+现阶段知道这种现象即可。涉及金额等要求精确的业务数据时，不能随意使用普通浮点数直接计算，后续数据库和项目课程会介绍合适的处理方式。
+
+## 十一、运行本课示例
+
+在 PowerShell 中执行：
+
+```powershell
+cd D:\Code\Python\01_python基础\1_4_运算符
+python operators.py
+```
+
+请边看源代码边观察输出，重点比较：
+
+- `/`、`//`、`%` 的不同结果；
+- `=` 与 `==` 的不同用途；
+- `and`、`or`、`not` 的布尔结果；
+- 添加括号前后的计算结果。
+
+## 十二、常见错误
+
+### 12.1 使用 `^` 表示乘方
+
+Python 使用 `**` 进行幂运算，不使用 `^`。
+
+### 12.2 混淆 `=` 和 `==`
+
+需要比较时使用 `==`，需要给变量保存数据时使用 `=`。
+
+### 12.3 除数为零
+
+```text
+10 / 0
+```
+
+会产生 `ZeroDivisionError`，因为普通数字不能除以零。
+
+### 12.4 字符串与数字直接相加
+
+```text
+"总数：" + 10
+```
+
+会产生 `TypeError`。推荐使用 f-string：
+
+```python
+print(f"总数：{10}")
+```
+
+### 12.5 复杂表达式没有括号
+
+即使程序结果正确，难以阅读的表达式也容易在维护时产生问题。优先使用括号和含义清晰的中间变量。
+
+## 十三、课堂练习
+
+打开 `practice.py`，完成“Agent 学习进度计算器”。它会接收计划数据，计算完成率相关信息，并输出多个布尔判断结果。
+
+运行命令：
+
+```powershell
+python practice.py
+```
+
+本课重点是自己选择正确的运算符。请先不要参考示例文件逐行照抄。
+
+## 十四、思考题
+
+1. `17 / 7`、`17 // 7`、`17 % 7` 分别表示什么？
+2. `score = 80` 与 `score == 80` 有什么区别？
+3. `True and False` 的结果是什么？
+4. `True or False` 的结果是什么？
+5. `not True` 的结果是什么？
+6. 为什么复杂表达式推荐使用括号？
+7. `2 + 3 * 4` 和 `(2 + 3) * 4` 为什么结果不同？
+
+## 十五、本课小结
+
+- 算术运算符用于数字计算；
+- `/` 是普通除法，`//` 是整除，`%` 用于取得余数；
+- `**` 用于幂运算；
+- 比较运算的结果是布尔值；
+- `=` 表示赋值，`==` 表示比较是否相等；
+- 复合赋值可以简洁地更新已有变量；
+- `and` 要求两个条件都成立；
+- `or` 要求至少一个条件成立；
+- `not` 用于反转布尔结果；
+- 括号可以改变或明确运算顺序。
+
+## 十六、验收标准
+
+- [ ] 能正确使用七种基础算术运算符；
+- [ ] 能解释 `/`、`//` 和 `%` 的区别；
+- [ ] 能使用比较运算符得到布尔值；
+- [ ] 能区分赋值与相等比较；
+- [ ] 能使用至少一种复合赋值运算符；
+- [ ] 能使用 `and`、`or` 和 `not`；
+- [ ] 能使用括号明确计算顺序；
+- [ ] 能完成并运行 `practice.py`；
+- [ ] 能回答七道思考题。
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+++ b/01_python基础/1_4_运算符/operators.py
@@ -0,0 +1,97 @@
+# 第 1-4 课示例：运算符
+#
+# 本文件按类别演示常用运算符。
+# 运行时请对照每段注释，观察不同运算符产生的结果和数据类型。
+
+
+# 一、算术运算符
+first_number = 17
+second_number = 7
+
+print(f"加法：{first_number + second_number}")
+print(f"减法：{first_number - second_number}")
+print(f"乘法：{first_number * second_number}")
+print(f"普通除法：{first_number / second_number}")
+print(f"整除：{first_number // second_number}")
+print(f"取余：{first_number % second_number}")
+print(f"幂运算：{2 ** 3}")
+
+
+# 二、整除与取余的实际含义
+# 17 天中包含 2 个完整星期，另外还剩 3 天。
+learning_days = 17
+full_weeks = learning_days // 7
+remaining_days = learning_days % 7
+
+print(f"{learning_days} 天等于 {full_weeks} 个完整星期加 {remaining_days} 天。")
+
+
+# 三、字符串支持的部分运算
+# 加号连接字符串，乘号让字符串重复指定次数。
+role_name = "Agent" + " " + "开发者"
+separator = "=" * 20
+
+print(role_name)
+print(separator)
+
+
+# 四、比较运算符
+completed_hours = 12
+target_hours = 10
+
+print(f"是否等于目标：{completed_hours == target_hours}")
+print(f"是否不等于目标：{completed_hours != target_hours}")
+print(f"是否超过目标：{completed_hours > target_hours}")
+print(f"是否少于目标：{completed_hours < target_hours}")
+print(f"是否达到目标：{completed_hours >= target_hours}")
+print(f"是否未超过目标：{completed_hours <= target_hours}")
+
+
+# 五、复合赋值运算符
+# completed_tasks += 1 等价于 completed_tasks = completed_tasks + 1。
+completed_tasks = 3
+completed_tasks += 1
+print(f"新增一个完成项后：{completed_tasks}")
+
+# 下面把预计时间扩大为原来的两倍。
+estimated_hours = 5
+estimated_hours *= 2
+print(f"调整后的预计时间：{estimated_hours}")
+
+
+# 六、逻辑运算符
+course_finished = True
+practice_finished = True
+uses_pycharm = True
+uses_vscode = False
+
+can_start_next_course = course_finished and practice_finished
+has_code_editor = uses_pycharm or uses_vscode
+is_still_learning = not course_finished
+
+print(f"课程和练习是否都完成：{can_start_next_course}")
+print(f"是否至少使用一种编辑器：{has_code_editor}")
+print(f"是否仍未完成课程：{is_still_learning}")
+
+
+# 七、比较运算与逻辑运算组合
+daily_hours = 2.5
+completed_tasks = 4
+
+is_plan_healthy = (daily_hours >= 1) and (completed_tasks >= 3)
+print(f"学习时长和任务数是否同时达标：{is_plan_healthy}")
+
+
+# 八、运算优先级
+# 第一个结果先计算乘法；第二个结果先计算括号中的加法。
+result_without_parentheses = 2 + 3 * 4
+result_with_parentheses = (2 + 3) * 4
+
+print(f"没有括号：{result_without_parentheses}")
+print(f"使用括号：{result_with_parentheses}")
+
+
+# 九、观察浮点数精度现象
+# 这个结果说明部分十进制小数无法用二进制浮点数精确表示。
+floating_point_result = 0.1 + 0.2
+print(f"0.1 + 0.2 的结果：{floating_point_result}")
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+++ b/01_python基础/1_4_运算符/practice.py
@@ -0,0 +1,84 @@
+# 第 1-4 课课堂练习：Agent 学习进度计算器
+#
+# 完成要求：
+# 1. 根据注释选择正确的算术、比较、赋值或逻辑运算符。
+# 2. 数字输入需要转换为合适的数据类型。
+# 3. 使用含义清晰的英文蛇形变量名。
+# 4. 使用 f-string 输出结果。
+# 5. 不要删除题目注释。
+# 6. 完成后运行：python practice.py
+
+
+# 练习一：接收计划学习总天数，转换为整数并保存到 total_days。
+
+# 练习二：接收已经完成的学习天数，转换为整数并保存到 completed_days。
+
+# 练习三：接收每天计划学习的小时数，转换为浮点数并保存到 daily_hours。
+
+# 练习四：使用减法计算剩余学习天数，保存到 remaining_days。
+
+# 练习五：使用乘法计算计划总学习小时数，保存到 planned_total_hours。
+# 计算公式：计划学习总天数 * 每天计划学习小时数。
+
+# 练习六：使用乘法计算已经完成的学习小时数，保存到 completed_hours。
+# 为了简化练习，假设每天都完成了计划学习时长。
+
+# 练习七：使用整除和取余，把计划总天数拆分成“完整星期数”和“剩余天数”。
+# 分别保存到 full_weeks 和 extra_days。
+
+# 练习八：使用比较运算符完成以下判断：
+# 1. completed_days 是否大于 0，结果保存到 has_started；
+# 2. completed_days 是否大于或等于 total_days，结果保存到 is_plan_finished；
+# 3. remaining_days 是否不等于 0，结果保存到 has_remaining_days。
+
+# 练习九：使用逻辑运算符完成以下判断：
+# 只有“已经开始”并且“尚未完成”同时成立时，is_in_progress 才为 True。
+# 提示：“尚未完成”可以使用 not 反转 is_plan_finished。
+
+# 练习十：创建 completed_tasks 变量，初始值为 3。
+# 使用 += 让它增加 1，然后输出更新后的值。
+
+# 练习十一：使用字符串乘法输出一条包含 30 个等号的分隔线。
+
+# 练习十二：使用 f-string 输出完整进度报告，至少包含：
+# 1. 计划总天数和已完成天数；
+# 2. 剩余天数；
+# 3. 完整星期数和额外天数；
+# 4. 计划总学习小时数和已完成学习小时数；
+# 5. has_started、is_plan_finished、has_remaining_days 和 is_in_progress；
+# 6. 更新后的 completed_tasks。
+
+# 建议使用以下测试数据进行第一次运行：
+# 计划总天数：30
+# 已完成天数：7
+# 每天学习小时数：2.5
+#
+# 使用这组数据时，你应该能推算出：
+# 剩余 23 天，计划总时长 75.0 小时，已完成 17.5 小时；
+# 30 天包含 4 个完整星期，额外 2 天；
+# 已经开始为 True，已经完成为 False，正在进行为 True。
+
+
+# 完成后进行自查：
+# 1. 是否正确区分了 /、// 和 %；
+# 2. 比较结果是否是真正的 bool，而不是字符串；
+# 3. 是否正确使用了 and 和 not；
+# 4. += 是否更新了原变量；
+# 5. 所有计算结果是否与手工推算一致。
+
+# 计划学习总天数：30
+# 已经完成的学习天数：7
+# 每天计划学习的小时数：2.5
+# 4
+# ==============================
+# 1. 计划总天数和已完成天数: 30,7
+# 2. 剩余天数:23
+# 3. 完整星期数和额外天数:4,2
+# 4. 计划总学习小时数和已完成学习小时数:75.0,17.5
+# has_started=True
+# is_plan_finished=False
+# has_remaining_days=True
+# is_in_progress=True
+# completed_tasks=4
+#
+# 进程已结束，退出代码为 0