【学习路线】Python进阶 详细知识点学习路径（附学习资源）

可根据知识点前的符号按需选学，并获取知识点描述和学习资源。

 必学：核⼼知识点，经常⽤到。

建议学：重要知识点，专业⼈⼠的基⽯。

⾯试重点：经常出现的⾯试知识点。

可有可⽆：边缘区域，不是必须探索的地⽅。

知识描绘：知识点描述，快速理解。

学习资源：关联的学习资源。

学习⽬标：阶段性⽬标。

学习路线：进阶

1. 目标：简单的游戏开发

• 目标：尝试使用Pygame等库创建简单的游戏，如井字棋、贪吃蛇，并学习将数据存储到数据库。

学习资源：

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2.  函数进阶

2.1 闭包（Closure）

• 定义：在一个函数内部定义的函数，并且内部函数可以访问外部函数的局部变量。
• 作用：允许函数封装局部变量，形成独立的函数作用域，常用于保持函数的状态，实现类似于私有变量的效果。

2.2 匿名函数（Lambda 函数）

• 定义：使用lambda关键字创建的没有名称的函数。
• 作用：适用于需要一个简短的函数的场景，尤其在函数式编程中的高阶函数中，如map()、filter()等。

2.3 生成器函数（Generator 函数）

• 定义：使用yield语句生成一个序列的值的特殊函数。
• 作用：用于按需生成大量数据，减少内存占用，特别适用于处理大型数据集或无限序列。

2.4 装饰器（Decorator）

• 定义：用于修改函数或方法行为的技术，本质上是一个函数，接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数。
• 作用：允许在不修改原始函数代码的情况下增强函数的功能，常用于代码重用、日志记录、性能分析等方面。

2.5 高阶函数（Higher-Order Function）

• 定义：接受一个或多个函数作为参数，并且/或者返回一个函数的函数。
• 作用：允许在函数间进行抽象操作，使得代码更具可复用性和灵活性，常见的高阶函数有map()、filter()、reduce()等。

3.  正则表达式

• 描述：正则表达式是一种强大的字符串匹配工具，用于在文本中搜索、匹配和处理字符串。
• 概念：元字符：如.、*、+、^、$等具有特殊含义，用于匹配特定的字符或位置。字符类：使用[ ]表示字符类，例如[0-9]表示匹配任意数字。分组和捕获：使用()进行分组，可以通过匹配对象的方法获取分组的内容。预定义字符集：使用\d表示数字，\w表示单词字符，\s表示空白字符等。贪婪与非贪婪匹配：默认情况下，正则表达式是贪婪的，可以使用*?、+?等实现非贪婪匹配。
• 常用方法：基本匹配：使用re.search()函数进行基本匹配。匹配多个结果：使用re.findall()方法可以匹配字符串中所有符合条件的子串。替换：使用re.sub()方法进行替换操作，将匹配到的字符串替换为指定的字符串。

4.  数据库

4.1 数据库基础

• 数据库概念：数据库的定义和用途，数据库管理系统（DBMS）的作用，数据库模型（关系型、非关系型等）。

4.2 关系型数据库

• 学习SQL语言：包括SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE等基本查询和操作语句。
• 数据表操作：创建、修改、删除数据表，数据表之间的关系（主键、外键），索引的作用和创建，数据完整性（主键约束、唯一约束、检查约束等）。

4.3 非关系型数据库

• 学习NoSQL数据库：概念和种类（如MongoDB、Redis、Cassandra等），如何使用NoSQL数据库进行数据存储和检索。

4.4 数据库连接和操作

• Python中使用数据库的常用库：如SQLite、MySQL、PostgreSQL、MongoDB等，连接数据库并执行基本操作，事务管理和异常处理。

4.5 数据库设计

• 学习如何规划和设计数据库架构：正规化和反正规化的概念，设计数据库表格、字段和关系。

4.6 数据库安全性

• 学习如何保护数据库：免受未授权访问和SQL注入等攻击，用户权限管理。

4.7 数据库性能优化

• 学习如何优化数据库查询性能：索引的使用和性能优化，缓存的使用。

4.8 数据库备份和恢复

• 学习如何定期备份数据库：恢复数据库的方法。

4.9 数据库与Web应用集成

• 学习如何将数据库与Python Web框架集成：如Django、Flask等，构建数据库驱动的Web应用程序。

5.  SQL编写

5.1 SQL语法基础

• 学习SQL语句的基本结构和语法规则：理解SQL语句的大小写不敏感性。

5.2 数据库操作语句

• SELECT语句：用于查询数据库中的数据。
• INSERT语句：用于插入新数据。
• UPDATE语句：用于更新现有数据。
• DELETE语句：用于删除数据。

5.3 数据库表格操作

• CREATE TABLE语句：创建新的数据表格。
• ALTER TABLE语句：修改已存在的数据表格结构。
• DROP TABLE语句：删除数据表格。

5.4 数据过滤和排序

• WHERE子句：用于筛选满足特定条件的数据。
• ORDER BY子句：用于对结果进行排序。

5.5 聚合函数

• 学习如何使用聚合函数：如SUM、COUNT、AVG、MAX、MIN等。
• 学习如何使用GROUP BY子句：对数据进行分组和聚合。

5.6 JOIN操作

• 学习如何使用INNER JOIN、LEFT JOIN、RIGHT JOIN和FULL OUTER JOIN等连接数据表格。
• 理解连接多个表格的目的和方法。

5.7 子查询

• 学习如何在查询中使用子查询：来解决复杂的问题。

5.8 索引

• 了解索引的作用：以及如何创建、修改和删除索引。

5.9 数据完整性

• 学习如何使用约束：如主键、外键、唯一约束、检查约束来维护数据完整性。

5.10 事务

• 概念：事务是数据库操作的一个单元，可以包含一个或多个SQL语句。事务要么全部成功执行，要么全部失败回滚，以保持数据库的一致性。
• 特性（ACID）：事务应该满足ACID属性，即原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability）。
• 控制事务：在SQL中，使用BEGIN TRANSACTION、COMMIT和ROLLBACK语句来控制事务的开始、提交和回滚。

5.11 数据库设计

• 概念：数据库设计是关于如何组织和规划数据库结构以存储数据的过程。良好的数据库设计是确保数据一致性、完整性和性能的关键。
• 步骤：数据库设计包括需求分析、概念设计、逻辑设计和物理设计阶段。在这些阶段中，你会定义表格、字段、关系和约束等。
• 规范化：数据库设计通常包括将数据进行规范化，以消除数据冗余并确保数据的一致性。

5.12 数据库调优

• 概念：数据库调优是优化数据库性能的过程，以确保数据库可以高效地执行查询和事务。
• 性能问题识别：首先，需要识别性能瓶颈和问题，可以使用性能监控工具或分析查询执行计划来完成。
• 调优策略：数据库调优包括优化查询、创建索引、合理配置数据库参数、硬件升级、分区表格、缓存等策略。
• 定期维护：数据库调优不仅是一次性工作，还需要定期维护，以应对数据量增长和使用模式变化。

6. 并发编程

6.1 同步和异步

• 同步：同步操作是按顺序执行的，一个操作完成后才能开始下一个操作。它通常用于简化编程，但可能会导致阻塞。
• 异步：异步操作允许在等待某个操作完成时执行其他操作。它通常用于处理I/O密集型任务，以提高性能和响应性。

6.2 阻塞和非阻塞

• 阻塞：阻塞操作会使程序暂停执行，直到操作完成。这可能会导致程序在等待期间浪费时间。
• 非阻塞：非阻塞操作不会阻止程序的执行，它会立即返回，并在后台执行。这有助于提高程序的并发性和响应性。

6.3 多线程

• 多线程：是一种并发编程模型，允许程序同时执行多个线程。每个线程是独立的执行单元，可以访问共享内存。
• 用途：多线程用于并行处理任务，但需要处理线程同步和共享资源的问题。

6.4 多进程

• 多进程：是一种并发编程模型，允许程序同时执行多个进程。每个进程都有自己的独立内存空间，互相不干扰。
• 用途：多进程通常用于处理CPU密集型任务，它们之间不需要线程同步。

6.5 协程

• 协程：是一种轻量级的并发编程技术，它允许在单个线程中执行多个子程序。协程可以在需要时暂停和恢复执行，而不会阻塞整个线程。
  • Python中的协程：Python中的asyncio库提供了协程的支持，用于异步编程。

  6.6 并发类库

  • 并发类库：是用于简化并发编程的工具集，它们提供了高级抽象和API来处理同步、异步、线程和进程。
  • 例子：包括Python的threading和multiprocessing模块、Java的java.util.concurrent包、C#的Task Parallel Library (TPL)等。

  7. 网络编程

  7.1 网络基础

  • 七层模型（OSI模型）：OSI（开放式系统互联）模型将网络通信分为七个不同的层级，从物理层到应用层。这包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
  • IP（Internet Protocol）：IP是互联网上用于寻址和路由数据的主要协议。IPv4和IPv6是两个常见的IP版本。

  7.2 网络协议

  • TCP（传输控制协议）：TCP是一种可靠的、面向连接的协议，用于数据传输，确保数据的可靠性和顺序性。
  • UDP（用户数据报协议）：UDP是一种无连接的协议，用于数据传输，适用于需要快速传输而不需要可靠性的应用。
  • HTTP（超文本传输协议）：HTTP是用于在Web上传输超文本文档的协议，通常用于浏览器与Web服务器之间的通信。
  • HTTPS（HTTP安全）：HTTPS是基于TLS/SSL的加密协议，用于加密HTTP通信，提供安全的数据传输。
  • FTP（文件传输协议）：FTP是用于在计算机之间传输文件的协议，通常用于上传和下载文件。
  • DNS（域名系统）：DNS是用于将域名转换为IP地址的协议，使我们能够通过域名访问互联网上的服务。

  7.3 WebSocket

  • WebSocket：是一种基于TCP的协议，用于实现双向通信。它允许在客户端和服务器之间建立持久连接，以实时传输数据，通常用于实时聊天、在线游戏和实时通知等应用。