第3章 Python基础速通

第3章 Python基础速通：变量与数据类型、条件判断、循环、函数定义、文件读写

各位同学，欢迎来到Python基础速通。说实话，很多风电工程师一听到「编程」两个字就头大。我当年也一样，觉得搞风机控制、搞SCADA数据采集才是正事。但后来我发现，不会Python，你连分析个振动数据都得求人。所以这一章，咱们把最核心的底子打牢。

本章核心目标：用最短的时间，掌握Python最常用的5个基础模块。学完你就能写一个简单的风电数据读取脚本。

3.1 变量与数据类型：给数据贴个标签

变量是什么？说白了就是给数据起个名字。你想想看，风机转速是1500转，你总不能每次都写「1500」吧？把它存到变量里，用起来就方便多了。

# 这是我做风电项目时最常用的几个变量类型
wind_speed = 12.5        # 风速，浮点数
rotor_speed = 1500       # 转速，整数
is_running = True        # 运行状态，布尔值
turbine_name = "WTG-01"  # 风机编号，字符串

我个人习惯，变量名一定要见名知意。别写什么 a、b、c，三个月后你自己都看不懂。

避坑指南：我曾经在项目里用 list 做变量名，结果把Python内置的列表函数给覆盖了。排查了半天才发现。记住：别用Python关键字和内置函数名做变量。

Python的数据类型主要有这么几种：

类型	示例	说明
int	1500	整数，比如转速
float	12.5	浮点数，比如风速
str	"WTG-01"	字符串，比如设备编号
bool	True/False	布尔值，比如是否运行
list	[1, 2, 3]	列表，比如一组风速数据
dict	{"name": "WTG-01"}	字典，比如设备参数

3.2 条件判断：让代码学会做决定

风机什么时候该偏航？什么时候该变桨？这些判断逻辑，在代码里就是条件判断。说白了就是：如果……就……否则……

wind_speed = 25  # 当前风速

if wind_speed > 25:
    print("切出！风机停机保护")
elif wind_speed > 12:
    print("满发状态，正常发电")
else:
    print("低风速，待机中")

嗯，这里要注意：Python用缩进来表示代码块，别用Tab和空格混着用。我见过太多新人因为这个报错，一脸懵。

重要提醒：条件判断里，== 是判断相等，= 是赋值。写错一个，程序逻辑全乱。我曾经在调试偏航控制逻辑时，就因为这个bug，风机在原地转了一整圈。

3.3 循环：让重复的工作自动化

做风电数据分析，经常要处理成千上万条数据。手动处理？不存在的。循环就是干这个的。

Python有两种循环：for 和 while。我个人90%的场景用 for，因为它更直观。

# 遍历风速列表
wind_speeds = [12.5, 15.3, 8.7, 20.1, 5.6]

for speed in wind_speeds:
    if speed > 25:
        print(f"风速{speed}m/s，需要切出！")
    else:
        print(f"风速{speed}m/s，正常运行")

你想想看，如果不用循环，这5条数据你得写5遍。要是5000条呢？

我的经验：处理风电SCADA数据时，经常用 for 循环配合 enumerate()，既能拿到数据，又能拿到序号。比如：for i, speed in enumerate(wind_speeds):

3.4 函数定义：把逻辑装进盒子里

函数是什么？就是把一段逻辑封装起来，给它起个名字，想用的时候直接调用。说白了就是「一次定义，多次使用」。

def calculate_power(wind_speed, rotor_diameter):
    """
    计算风机理论发电功率
    :param wind_speed: 风速 (m/s)
    :param rotor_diameter: 风轮直径 (m)
    :return: 功率 (kW)
    """
    import math
    area = math.pi * (rotor_diameter / 2) ** 2
    power = 0.5 * 1.225 * area * (wind_speed ** 3) * 0.4  # 0.4为风能利用系数
    return power / 1000  # 转换为kW

# 调用函数
power = calculate_power(12.5, 100)
print(f"理论发电功率：{power:.2f} kW")

我建议每个函数只做一件事。别搞那种几百行的「万能函数」，调试起来能让你怀疑人生。

核心要点：函数定义用 def 关键字，参数可以设默认值，返回值用 return。写注释是个好习惯，尤其是给函数写docstring（就是函数名下面那个三引号注释）。

3.5 文件读写：和硬盘打交道

做风电系统，数据都在文件里。CSV文件、TXT文件、JSON文件……不会读写文件，等于白学。

# 读取风速数据文件
with open("wind_data.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
    data = f.readlines()

# 处理数据
wind_speeds = []
for line in data:
    line = line.strip()  # 去掉换行符
    if line:  # 跳过空行
        wind_speeds.append(float(line))

print(f"共读取{len(wind_speeds)}条风速数据")
print(f"平均风速：{sum(wind_speeds)/len(wind_speeds):.2f} m/s")

# 写入结果
with open("result.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
    f.write(f"平均风速：{sum(wind_speeds)/len(wind_speeds):.2f} m/s\n")

这里有个关键点：with 语句。它会在文件用完后自动关闭，省得你忘了写 f.close()。我早期写代码就经常忘，导致文件句柄泄漏，程序跑着跑着就崩了。

避坑指南：文件路径别写死。我曾经把路径写成 C:\Users\我的电脑\data.txt，结果换台电脑就报错。用相对路径或者 os.path 模块来处理路径，才是正道。

知识体系总览

下面这张图，把本章的核心知识点串起来了。你可以把它当作一个速查地图。

好了，这一章的内容就这些。变量、条件、循环、函数、文件读写——这五个东西，你练熟了，风电数据分析的基本功就算打牢了。别贪多，把每个例子自己敲一遍，比看十遍都管用。

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