Day 1：编程环境搭建与基础语法（3学时）

# 动态类型系统演示
variable = 3.1415
print(type(variable))  # 输出: <class 'float'>
variable = "圆周率"
print(type(variable))  # 输出: <class 'str'>

# 多重赋值功能
a, b, c = 1, "two", [3,4,5]
print(f"{a}-{b}-{c}")  # 输出: 1-two-[3, 4, 5]

# 字典推导式示例
squares = {x: x**2 for x in range(5)}
print(squares)  # 输出: {0: 0, 1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16}

# 推荐使用Homebrew安装
brew install --cask anaconda
# 配置环境变量
echo 'export PATH="/usr/local/anaconda3/bin:$PATH"' >> ~/.zshrc

# 下载安装脚本
wget https://repo.anaconda.com/archive/Anaconda3-2023.09-0-Linux-x86_64.sh
# 运行安装程序
bash Anaconda3-2023.09-0-Linux-x86_64.sh

# 创建新环境
conda create --name ds_env python=3.10

# 激活环境
conda activate ds_env

# 查看已安装包
conda list

# 导出环境配置
conda env export > environment.yml

# 克隆环境
conda create --clone ds_env --name ds_env_backup

# 安装科学计算全家桶
conda install numpy pandas scikit-learn

import sys, platform

print(f"Python版本: {sys.version}")
print(f"操作系统: {platform.system()} {platform.release()}")
print("核心库版本:")
print(f"- NumPy: {np.__version__}") if 'numpy' in sys.modules else None
print(f"- Pandas: {pd.__version__}") if 'pandas' in sys.modules else None

# 输出示例：
"""
Python版本: 3.10.12 | packaged by conda-forge | (main, Jun 23 2023, 22:40:32) [GCC 12.3.0]
操作系统: Linux 5.15.0-78-generic 
核心库版本:
- NumPy: 1.25.2
- Pandas: 2.1.0
"""

data_analysis_project/  
├── data/                 # 原始数据
│   ├── raw/             
│   └── processed/       
├── docs/                 # 文档资料
├── notebooks/            # 分析笔记
├── src/                  # 源代码
│   ├── utils/           # 工具函数
│   └── main.py          
├── tests/                # 单元测试
├── environment.yml       # 环境配置
└── README.md             # 项目说明

name: data_analysis
channels:
  - conda-forge
  - defaults
dependencies:
  - python=3.10
  - pandas=2.1.0
  - numpy=1.25
  - matplotlib=3.7
  - pip=23.2
  - pip:
    - requests==2.31.0
    - python-dotenv==1.0.0

# 优先使用conda安装
conda install scipy=1.11

# conda未收录的包使用pip
pip install torch torchvision

# 导出精确环境配置
conda list --export > conda_requirements.txt
pip freeze > pip_requirements.txt

# 安装开发模式包
pip install -e .  # 安装当前目录的包

# 整型示例
age = 25                   # 十进制
binary_num = 0b1101        # 二进制 (13)
hex_num = 0x1a             # 十六进制 (26)

# 浮点型示例
price = 3.1415            
sci_num = 2.5e-3          # 0.0025

# 字符串示例
name = "DeepSeek"         
multiline = '''第一行
第二行'''
raw_str = r"换行符:\n不会转义"

# 布尔型示例
is_valid = True           
is_empty = False

# 类型转换示例
quantity = "123"
print(int(quantity) + 5)    # 128

pi_str = str(3.1415926)    # "3.1415926"
mix_type = 15 + 3.0        # 自动转换为浮点型

# 浮点精度处理
from decimal import Decimal
precise_float = Decimal('0.1') + Decimal('0.2')

# 布尔转换规则
values = [0, 1, "", "Hello", [], [1]]
print([bool(v) for v in values])  # [False, True, False, True, False, True]

# 多种格式化方式对比
name = "Alice"
age = 28

# 1. % 格式化
print("%s今年%d岁" % (name, age)) 

# 2. format方法
print("{}今年{}岁".format(name, age))

# 3. f-string（Python 3.6+）
print(f"{name.upper()}明年{age+1}岁")

# 4. 模板字符串
from string import Template
t = Template("$name的BMI是$bmi")
print(t.substitute(name=name, bmi=22.5))

text = "  Python编程指南  "
print(text.strip())         # 去两端空格 → "Python编程指南"
print(text.split("编"))     # ['  Python', '程指南  ']
print("3.14".isdigit())     # False
print("abc123".isalnum())   # True
print("deepseek".startswith("d"))  # True

# 拼接与重复
header = "=" * 20 + " 菜单 " + "=" * 20

# 数值类型验证
assert (5).real == 5, "整型的实部等于自身"
assert isinstance(3+4j, complex), "复数类型检测"

# 安全除法操作
print(7//3)    # 整除 → 2
print(7%3)     # 取模 → 1
print(divmod(7,3))  # (2, 1)

# 数值精度控制
print(0.1 + 0.2 == 0.3)        # False（精度问题）
print(round(2.675, 2))         # 2.67（银行家舍入法）

# 参数类型检查
def calculate_area(radius):
    if not isinstance(radius, (int, float)):
        raise TypeError("必须输入数字类型")
    return 3.1415926 * radius**2

# 字典类型映射
type_map = {
    int: "整数",
    float: "浮点数",
    str: "字符串"
}

sample_data = [10, 3.14, "test", True]
for item in sample_data:
    print(f"值 {item} 类型：{type_map.get(type(item), '其他')}")
# 输出:
# 值 10 类型：整数
# 值 3.14 类型：浮点数
# 值 test 类型：字符串
# 值 True 类型：其他

# print基本用法
print("欢迎来到DeepSeek编程世界！")  # 换行输出
print(2024, "人工智能", True)        # 输出多个对象
print(*["A", "B", "C"], sep="-")   # 解包参数：A-B-C

# input接收输入
name = input("请输入姓名：")
print(f"你好，{name}！")

# 数学运算输出
r = float(input("输入圆半径："))
print("周长:", 2 * 3.14159 * r)
print("面积:", 3.14159 * r ** 2)

# 输入转换示例
age = int(input("年龄："))          # 转为整数
price = float(input("价格："))      # 转为浮点数
valid = bool(input("是否有效："))   # 空字符串转False，其他为True

# 运算优先级演示
result = 5 + 3 * 2 ** 3 // 4       # 等同于5 + ((3 * (2**3)) // 4)
print("计算结果:", result)          # 输出 5 + (24//4) = 11

# 复合赋值运算
count = 10
count += 5       # 等效于count = count + 5
count **= 2      # 现在count = 15^2 = 225

"""
BMI计算器 v1.0
BMI = 体重kg / (身高m)^2
标准范围：
  低于18.5 → 体重过轻
  18.5-24 → 正常
  25-28 → 过重
  28-32 → 肥胖
"""
print("=" * 20)
height = float(input("输入身高(m)："))
weight = float(input("输入体重(kg)："))

bmi = weight / height**2
print(f"\nBMI计算结果: {bmi:.1f}")  # 保留1位小数

if bmi < 18.5:
    status = "过轻"
elif 18.5 <= bmi < 24:
    status = "正常"
elif 24 <= bmi < 28:
    status = "过重"
else:
    status = "肥胖"

print(f"健康状态: {status}")

# 算术运算符
print(10 + 3)   # 13 → 加法
print(10 - 2.5) # 7.5 → 减法
print(2 ** 4)   # 16 → 幂运算

# 比较运算符
print(5 == 5.0)  # True → 值等判断
print(5 is 5.0)  # False → 类型不同

# 逻辑运算短路特性
result = False and (1/0)  # 不会触发ZeroDivisionError，因为短路
print("安全通过短路测试:", result)

import math

# 绝对值运算
print(abs(-3.14))      # 3.14

# 商余同时获取
print(divmod(35, 6))   # (5, 5)

# 分数运算示例
from fractions import Fraction
half = Fraction(1, 2)
quarter = Fraction(1, 4)
print(half + quarter)  # 3/4

# 数组运算
import numpy as np
arr = np.array([1,2,3])
print(arr * 2)              # [2 4 6]

# 安全数字输入函数
def get_number(prompt, type_=float):
    while True:
        try:
            return type_(input(prompt))
        except ValueError:
            print("输入错误，请重新输入数值")

age = get_number("年龄：", int)
price = get_number("商品价格：")
print(f"总价：{price * 1.1:.2f}")  # 计算含税价格