Python编程从入门到实践--第四章

遍历列表

通俗易懂地来说，遍历列表就是把你列表中的每个元素循环一遍。

magicians = ['alice', 'david', 'carolina'] 
for magician in magicians: 
print(magician)

运行程序得：

alice 
david 
carolina

深入的了解循环

下面我们来深入了解一下这些代码

for magician in magicians: 

这行代码让Python获取列表magicians中的第一个值（‘alice’），并将其存储到变量magician中。接下来，Python读取下一行代码：

  print(magician) 

它让Python打印magician的值——依然是’alice’。鉴于该列表还包含其他值，Python返回到循环的第一行：

for magician in magicians: 

Python获取列表中的下一个名字——‘david’，并将其存储到变量magician中，再执行下面这行代码：

  print(magician) 

Python再次打印变量magician的值——当前为’david’。接下来，Python再次执行整个循环，对列表中的最后一个值——'carolina’进行处理。至此，列表中没有其他的值了，因此Python接着执行程序的下一行代码。在这个示例中，for循环后面没有其他的代码，因此程序就此结束。

编写for循环时，对于用于存储列表中每个值的临时变量，可指定任何名称。然而，选择描述单个列表元素的有意义的名称大有帮助
例如：

for cat in cats: 
for dog in dogs: 
for item in listofitems: 

在for循环中执行更多的操作

用上面的循环语句来操作，对每一个元素都说一句话

magicians = ['alice', 'david', 'carolina'] 
for magician in magicians:
    print(magician.title() + ", that was a great trick!") 

运行结果得：

Alice, that was a great trick! 
David, that was a great trick! 
Carolina, that was a great trick! 

其实在后面我们还可以添加自己想说的话

magicians = ['alice', 'david', 'carolina']
for magician in magicians:
    print(magician.title() + ", that was a great trick!")
    print("I can't wait to see your next trick, " + magician.title() + ".\n") 

运行结果得：

Alice, that was a great trick! 
I can't wait to see your next trick, Alice.

David, that was a great trick! 
I can't wait to see your next trick, David.

Carolina, that was a great trick! 
I can't wait to see your next trick, Carolina. 

在for循环中，其实我们想包含多少行代码都可以

在for循环后结束执行一些操作

magicians = ['alice', 'david', 'carolina']
for magician in magicians: 
    print(magician.title() + ", that was a great trick!")
    print("I can't wait to see your next trick, " + magician.title() + ".\n")

print("Thank you, everyone. That was a great magic show!") 

此处在第6列，没有缩进，那么我们来看看结果怎么样

运行结果：

Alice, that was a great trick! 
I can't wait to see your next trick, Alice. 

David, that was a great trick! 
I can't wait to see your next trick, David. 

Carolina, that was a great trick! 
I can't wait to see your next trick, Carolina. 

Thank you, everyone. That was a great magic show! 

结果很显然，没有缩进的话就只执行了一遍

使用for循环处理数据是一种对数据集执行整体操作的不错的方式。例如，你可能使用for循环来初始化游戏——遍历角色列表，将每个角色都显示到屏幕上；再在循环后面添加一个不缩进的代码块，在屏幕上绘制所有角色后显示一个Play Now按钮。

避免缩进错误

• Python通过使用缩进让代码更易读；简单地说，它要求你使用缩进让代码整洁而结构清晰。
• 当你开始编写必须正确缩进的代码时，需要注意一些常见的缩进错误。

忘记缩进

magicians = ['alice', 'david', 'carolina'] 
for magician in magicians: 
print(magician) 

运行结果显示报错

    print(magician) 
    ^ 
IndentationError: expected an indented block 

通常将紧跟在for语句后面的代码行缩进可消除这种缩进

忘记缩进额外的代码行

有时候，循环能够运行而不会报告错误，但结果可能会出乎意料。试图在循环中执行多项任务，却忘记缩进其中的一些代码行时，就会出现这种情况。

magicians = ['alice', 'david', 'carolina'] 
for magician in magicians: 
    print(magician.title() + ", that was a great trick!") 
print("I can't wait to see your next trick, " + magician.title() + ".\n") 

第4行原本要缩进的代码没有缩进，但是python不会这么觉得，python只发现for语句后面有一行代码是缩进的，因此它没有报告错误，只是你的代码没有缩进而已，所以执行效果如下：

Alice, that was a great trick! 
David, that was a great trick! 
Carolina, that was a great trick! 
I can't wait to see your next trick, Carolina. 

不必要的缩进

message = "Hello Python world!" 
    print(message) 

运行结果显示报错

File "hello_world.py", line 2 
    print(message) 
    ^ 
IndentationError: unexpected indent 

在这里我们要注意：print语句无需缩进，因为它并不属于前一行代码，只有在for循环中对每个元素执行的代码需要缩进。

循环后不必要的缩进

如果你不小心缩进了应在循环结束后执行的代码，这些代码将针对每个列表元素重复执行。

magicians = ['alice', 'david', 'carolina'] 
for magician in magicians: 
    print(magician.title() + ", that was a great trick!") 
    print("I can't wait to see your next trick, " + magician.title() + ".\n") 

    print("Thank you everyone, that was a great magic show!") 

运行结果：

Alice, that was a great trick! 
I can't wait to see your next trick, Alice.

Thank you everyone, that was a great magic show! 

David, that was a great trick! 
I can't wait to see your next trick, David. 

Thank you everyone, that was a great magic show! 

Carolina, that was a great trick! 
I can't wait to see your next trick, Carolina. 

Thank you everyone, that was a great magic show! 

由于最后一行代码行被缩进，所以它执行了3遍
Python不知道你的本意，只要代码符合语法，它就会运行。如果原本只应执行一次的操作执行了多次，请确定你是否不应该缩进执行该操作的代码。

遗漏了冒号

magicians = ['alice', 'david', 'carolina'] 
for magician in magicians 
    print(magician) 

在这里，for语句后面遗漏了冒号，导致报错
如果你不小心遗漏了冒号，将导致语法错误，因为Python不知道你意欲何为。这种错误虽然易于消除，但并不那么容易发现。程序员为找出这样的单字符错误，花费的时间多得令人惊讶。这样的错误之所以难以发现，是因为通常在我们的意料之外。

小插曲

现在我们来动手试试吧，练习一下刚才所学的东西
1.想出至少三种你喜欢的比萨，将其名称存储在一个列表中，再使用 for循环将每种比萨的名称都打印出来。

• 修改这个 for 循环，使其打印包含比萨名称的句子，而不仅仅是比萨的名称。对于每种比萨，都显示一行输出，如“I like pepperoni pizza”。
• 在程序末尾添加一行代码，它不在 for 循环中，指出你有多喜欢比萨。输出应包含针对每种比萨的消息，还有一个总结性句子，如“I really love pizza!”。

2.想出至少三种有共同特征的动物，将这些动物的名称存储在一个列表中，再使用 for 循环将每种动物的名称都打印出来。

• 修改这个程序，使其针对每种动物都打印一个句子，如“A dog would make a greatpet”。
• 在程序末尾添加一行代码，指出这些动物的共同之处，如打印诸如“Any of theseanimals would make a great pet!”这样的句子。

创建数值列表

在数据可视化中，处理的几乎都是由数字（如温度、距离、人口数量、经度和纬度等）组成的集合

使用函数range()

range() 能够轻松地生成一系列的数字

for value in range(1,5): 
  print(value) 

运行程序得：

1
2
3
4

range()只是打印数字1~4，这是你在编程语言中经常看到的差一行为的结果。函数range()让Python从你指定的第一个值开始数，并在到达你指定的第二个值后停止，因此输出不包含第二个值

使用range()创建数字列表

要创建数字列表，可使用函数list()将range()的结果直接转换为列表。

numbers = list(range(1,6)) 
print(numbers) 

运行程序得：

[1, 2, 3, 4, 5]

使用函数range()时，还可指定步长

even_numbers = list(range(2,11,2)) 
print(even_numbers)

运行程序得：

[2, 4, 6, 8, 10]

下面我们来分析一下这句代码的意思
list(range(2,11,2))
函数range()从2开始数，然后不断地加2，直到达到或超过终值（11）

使用函数range()几乎能够创建任何需要的数字集，例如平方：
（在Python中，两个星号（**）表示乘方运算）

squares = [] 
for value in range(1,11): 
  square = value**2 
  squares.append(square)
 
print(squares) 

首先，我们创建了一个空列表
然后，使用函数range()让Python遍历1~10的值
在循环中，计算当前值的平方，并将结果存储到变量square中。
最后，将新计算得到的平方值附加到列表squares末尾。
打印列表squares

[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100] 

如果我们想要代码更加简洁可以这样，可不使用临时变量square

squares.append(value**2) 
print(squares)

对数字列表执行简单的统计计算

有几个专门用于处理数字列表的Python函数。

>>> digits = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0]
>>> min(digits)
0 
>>> max(digits)
9 
>>> sum(digits)
45 

列表解析

squares = [value**2 for value in range(1,11)]

print(squares)

要使用这种语法首先指定一个描述性的列表名
然后，指定一个左方括号，并定义一个表达式，用于生成你要存储到列表中的值
接下来，编写一个for循环，用于给表达式提供值，再加上右方括号
打印列表squares

[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100] 

小插曲

现在我们来动手试试吧，练习一下刚才所学的东西
1.使用一个 for 循环打印数字 1~20（含20)

2.创建一个列表，其中包含数字 1~1 000 000，再使用一个 for 循环将这些数字打印出来（如果输出的时间太长，按 Ctrl + C 停止输出，或关闭输出窗口）

3.创建一个列表，其中包含数字 1~1 000 000，再使用min()和 max()核实该列表确实是从 1 开始，到 1 000 000 结束的。另外，对这个列表调用函数 sum()，看看 Python 将一百万个数字相加需要多长时间

4.通过给函数 range()指定第三个参数来创建一个列表，其中包含 1~20 的奇数；再使用一个 for 循环将这些数字都打印出来

5.创建一个列表，其中包含 3~30 内能被 3 整除的数字；再使用一个 for循环将这个列表中的数字都打印出来

6.将同一个数字乘三次称为立方。例如，在 Python 中，2 的立方用 2**3表示。请创建一个列表，其中包含前 10 个整数（即 1~10）的立方，再使用一个 for 循环将这些立方数都打印出来

7.使用列表解析生成一个列表，其中包含前 10 个整数的立方

使用列表的一部分

切片

要创建切片，可指定要使用的第一个元素和最后一个元素的索引。与函数range()一样，Python在到达你指定的第二个索引前面的元素后停止。要输出列表中的前三个元素，需要指定索引0~3，这将输出分别为0、1和2的元素。

players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli'] 
print(players[0:3]) 

运行结果：

['charles', 'martina', 'michael'] 

你可以生成列表的任何子集，例如，如果你要提取列表的第2~4个元素，可将起始索引指定为1，并将终止索引指定为4：

players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli'] 
print(players[1:4]) 

这一次，切片始于’marita’，终于’florence’：

['martina', 'michael', 'florence'] 

如果你没有指定第一个索引，Python将自动从列表开头开始：

players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli'] 
print(players[:4]) 

由于没有指定起始索引，Python从列表开头开始提取：

['charles', 'martina', 'michael', 'florence'] 

要让切片终止于列表末尾，也可使用类似的语法。例如，如果要提取从第3个元素到列表末尾的所有元素，可将起始索引指定为2，并省略终止索引：

players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli'] 
print(players[2:]) 

Python将返回从第3个元素到列表末尾的所有元素：

['michael', 'florence', 'eli'] 

无论列表多长这种语法都能够让你输出从特定位置到列表末尾的所有
例如，如果你要输出名单上的最后三名队员，可使用切片players[-3:]

players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli'] 
print(players[-3:]) 

遍历切片

如果要遍历列表的部分元素，可在for循环中使用切片。

players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli'] 
print("Here are the first three players on my team:") 
  for player in players[:3]: 
  print(laer.title()) 

运行程序得：

Here are the first three players on my team: 
Charles 
Martina 
Michael 

复制列表

要复制列表，可创建一个包含整个列表的切片，方法是同时省略起始索引和终止索引（[:]）。这让Python创建一个始于第一个元素，终止于最后一个元素的切片，即复制整个列表

my_foods = ['pizza', 'falafel', 'carrot cake'] 
friend_foods = my_foods[:]

print("My favorite foods are:") 
print(my_foods) 

print("\nMy friend's favorite foods are:") 
print(friend_foods) 

运行程序得：

My favorite foods are: 
['pizza', 'falafel', 'carrot cake']

My friend's favorite foods are: 
['pizza', 'falafel', 'carrot cake']

小插曲

现在我们来动手试试吧，练习一下刚才所学的东西

1.选择你在本章编写的一个程序，在末尾添加几行代码，以完成如下任务。

• 打印消息“The first three items in the list are:”，再使用切片来打印列表的前三个元素。
• 打印消息“Three items from the middle of the list are:”，再使用切片来打印列表中间的三个元素。
• 打印消息“The last three items in the list are:”，再使用切片来打印列表末尾的三个元素。

2.在你为完成第一个小插曲的第一题而编写的程序中，创建比萨列表的副本，并将其存储到变量 friend_pizzas 中，再完成如下任务。

• 在原来的比萨列表中添加一种比萨。
• 在列表 friend_pizzas 中添加另一种比萨。
• 核实你有两个不同的列表。为此，打印消息“My favorite pizzas are:”，再使用一个 for 循环来打印第一个列表；打印消息“My friend’s favorite pizzas are:”，再使用一个 for 循环来打印第二个列表。核实新增的比萨被添加到了正确的列表中。

元组

列表非常适合用于存储在程序运行期间可能变化的数据集。列表是可以修改的，这对处理网站的用户列表或游戏中的角色列表至关重要。然而，有时候你需要创建一系列不可修改的元素，元组可以满足这种需求。Python将不能修改的值称为不可变的，而不可变的列表被称为元组。

定义元组

元组看起来犹如列表，但使用圆括号而不是方括号来标识。定义元组后，就可以使用索引来访问其元素，就像访问列表元素一样

dimensions = (200, 50) 
print(dimensions[0]) 
print(dimensions[1]) 

我们首先定义了元组dimensions，为此我们使用了圆括号而不是方括

```python
200
50

下面来尝试修改元组dimensions中的一个元素

dimensions = (200, 50) 
dimensions[0] = 250 

这时候python返回来一个错误的信息

Traceback (most recent call last): 
  File "dimensions.py", line 3, in <module> 
    dimensions[0] = 250 
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment 

遍历元组中的所有值

像列表一样，也可以使用for循环来遍历元组中的所有值

dimensions = (200, 50) 
for dimension in dimensions: 
  print(dimension) 

运行程序得：

200
50

修改元组变量

虽然不能修改元组的元素，但可以给存储元组的变量赋值。

dimensions = (200, 50)
print("Original dimensions:") 
for dimension in dimensions: 
  print(dimension) 

dimensions = (400, 100) 
print("\nModified dimensions:") 
for dimension in dimensions: 
  print(dimension) 

运行程序得：

Original dimensions: 
200 
50 

Modified dimensions: 
400 
100

相比于列表，元组是更简单的数据结构。如果需要存储的一组值在程序的整个生命周期内都不变，可使用元组。

小插曲

现在我们来动手试试吧，练习一下刚才所学的东西

1.有一家自助式餐馆，只提供五种简单的食品。请想出五种简单的食品，并将其存储在一个元组中。

• 使用一个 for 循环将该餐馆提供的五种食品都打印出来。
• 尝试修改其中的一个元素，核实 Python 确实会拒绝你这样做。
• 餐馆调整了菜单，替换了它提供的其中两种食品。请编写一个这样的代码块：给元组变量赋值，并使用一个 for 循环将新元组的每个元素都打印出来。

设置代码格式

随着你编写的程序越来越长，有必要了解一些代码格式设置约定。请花时间让你的代码尽可能易于阅读；让代码易于阅读有助于你掌握程序是做什么的，也可以帮助他人理解你编写的代码。

格式指南

若要提出Python语言修改建议，需要编写Python改进提案（Python Enhancement Proposal，PEP）。PEP 8是最古老的PEP之一，它向Python程序员提供了代码格式设置指南。PEP 8的篇幅很长，但大都与复杂的编码结构相关。

缩进

PEP 8建议每级缩进都使用四个空格，这既可提高可读性，又留下了足够的多级缩进空间。

行长

很多Python程序员都建议每行不超过80字符
在大多数计算机中，终端窗口每行只能容纳79字符
PEP 8还建议注释的行长都不超过72字符
PEP 8中有关行长的指南并非不可逾越的红线，有些小组将最大行长设置为99字符

空行

要将程序的不同部分分开，可使用空行。你应该使用空行来组织程序文件，但也不能滥用
空行不会影响代码的运行，但会影响代码的可读性

小插曲

现在我们来动手试试吧，练习一下刚才所学的东西

1.请访问 https://python.org/dev/peps/pep-0008/，阅读 PEP 8 格式设置指南。当前，这些指南适用的不多，但你可以大致浏览一下

2.从本章编写的程序中选择三个，根据 PEP 8 指南对它们进行修改。

• 每级缩进都使用四个空格。对你使用的文本编辑器进行设置，使其在你按 Tab键时都插入四个空格；如果你还没有这样做，现在就去做吧
• 每行都不要超过 80 字符。对你使用的编辑器进行设置，使其在第 80 个字符处显
  示一条垂直参考线。
• 不要在程序文件中过多地使用空行。