清華源Python教程：學習Python編程基礎知識

一、為什麼選擇Python

Python是一門解釋型語言，它是強大，易於學習，同時也是一門非常受歡迎的編程語言。但是為什麼要選擇Python呢？

首先，Python有豐富的庫和框架，使得開發更加簡便。比如，NumPy和SciPy是科學計算方面非常重要的庫，Django和Flask是Web應用開發方面的常用框架。

其次，Python的語法簡單易懂，易於閱讀和編寫。Python的代碼通常比其他編程語言要短得多，這使得開發效率更高。

另外，Python可以運行在多個平台上，包括Windows，MacOS和Linux。這也增加了Python的適用性。

<!-- 代碼示例 -->
import numpy as np

a = np.array([1, 2, 3])
b = np.array([4, 5, 6])

print(a + b)

二、Python基礎語法

Python是一門高級語言，它具有簡單的語法，易於學習，同時也是一門非常強大的語言。在學習Python的過程中，掌握基礎語法是非常重要的。

Python的基礎語法包括變量，條件語句和循環語句。首先，讓我們看一下變量。在Python中，變量的類型是根據變量的值推斷出來的。例如，如果給變量賦值一個字符串，則該變量的類型為字符串。

<!-- 代碼示例 -->
name = "Tom"
age = 20
height = 1.75
is_student = True

print(name, age, height, is_student)

條件語句是編程中一個非常重要的概念。Python中的條件語句包括if、elif和else語句。在Python中，if語句使用縮進來表示代碼塊。因此，代碼塊的縮進是非常重要的。

<!-- 代碼示例 -->
x = 10
if x < 0:
    print("x is negative")
elif x == 0:
    print("x is zero")
else:
    print("x is positive")

循環語句也是非常重要的語句之一。Python中的循環語句包括for和while語句。在Python中，for語句被用於對一個序列進行迭代，而while語句則被用於執行一些代碼，直到滿足某個條件為止。

<!-- 代碼示例 -->
for i in range(5):
    print(i)

i = 0
while i < 5:
    print(i)
    i += 1

三、Python圖像處理

Python的圖形處理庫非常強大，可以進行各種圖形處理，從簡單的圖形繪製到高級的圖像處理都可以實現。Python的圖形處理庫包括Pillow和OpenCV。

在本示例中，我們將使用Pillow庫來處理圖像。Pillow是Python的圖像庫，它支持多種圖像格式，並且提供了各種圖像處理功能，包括大小調整，裁剪，旋轉和濾鏡處理等。

下面是一個簡單的Pillow圖像處理的示例：

<!-- 代碼示例 -->
from PIL import Image

# 打開圖片
image = Image.open("image.jpg")

# 變換大小
new_size = (200, 300)
image = image.resize(new_size)

# 旋轉
angle = 45
image = image.rotate(angle)

# 保存圖片
image.save("new_image.jpg")

這個例子中，我們打開了一個圖像文件，然後將其大小變換為200×300，接着將其旋轉了45度，並保存了新的圖像文件。

四、Python網絡編程

Python提供了一組強大的網絡編程庫，可以用於構建各種網絡應用程序。Python常用的網絡編程庫包括socket，asyncio和Twisted等。

在本示例中，我們將使用socket庫來構建一個簡單的Web服務器。Web服務器是一個可以接收客戶端請求並返迴響應的應用程序。

<!-- 代碼示例 -->
import socket

# 創建socket
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 綁定地址
host = ""
port = 8080
server_address = (host, port)
server_socket.bind(server_address)

# 開始監聽
server_socket.listen(5)

# 處理請求
while True:
    client_socket, client_address = server_socket.accept()
    request_data = client_socket.recv(1024)

    response_data = "Hello World!"
    client_socket.sendall(response_data)

    client_socket.close()

在這個服務器中，當一個客戶端請求連接時，我們接收請求數據，然後發送一個響應，最後關閉連結。

五、Python並發編程

並發編程是編寫現代應用程序的一個重要方面，Python提供了許多並發編程庫。Python的並發編程庫包括Thread、Lock、Semaphore、Queue和進程池等。

下面是一個簡單的並發編程示例：

<!-- 代碼示例 -->
import threading

# 定義一個線程函數
def worker():
    print("Worker")

# 創建線程
thread = threading.Thread(target=worker)

# 啟動線程
thread.start()

這個例子中，我們定義了一個函數worker，該函數將在不同的線程中運行。我們創建了一個新的線程，並將該函數設置為該線程的目標。最後，我們啟動了該線程。