廖雪峰Python入门_day02

#廖雪峰老师Python入门（二）
3-6Python中raw字符串与多行字符串
如果一个字符串包含很多需要转义的字符，对每一个字符都进行转义会很麻烦。为了避免这种情况，我们可以在字符串前面加个前缀 r ，表示这是一个 raw 字符串，里面的字符就不需要转义了。例如：

r’(_{_})/ (_{_})/’
但是r’…'表示法不能表示多行字符串，也不能表示包含’和 "的字符串（为什么？）

如果要表示多行字符串，可以用’’’…’’'表示：

‘’‘Line 1
Line 2
Line 3’’’
上面这个字符串的表示方法和下面的是完全一样的：

‘Line 1\nLine 2\nLine 3’

还可以在多行字符串前面添加 r ，把这个多行字符串也变成一个raw字符串：

r’’‘Python is created by “Guido”.
It is free and easy to learn.
Let’s start learn Python in imooc!’’’
任务
请把下面的字符串用r’’’…’’'的形式改写，并用print打印出来：

‘“To be, or not to be”: that is the question.\nWhether it’s nobler in the mind to suffer.’

3-7Python中Unicode字符串
字符串还有一个编码问题。

因为计算机只能处理数字，如果要处理文本，就必须先把文本转换为数字才能处理。最早的计算机在设计时采用8个比特（bit）作为一个字节（byte），所以，一个字节能表示的最大的整数就是255（二进制11111111=十进制255），0 - 255被用来表示大小写英文字母、数字和一些符号，这个编码表被称为ASCII编码，比如大写字母 A 的编码是65，小写字母 z 的编码是122。

如果要表示中文，显然一个字节是不够的，至少需要两个字节，而且还不能和ASCII编码冲突，所以，中国制定了GB2312编码，用来把中文编进去。

类似的，日文和韩文等其他语言也有这个问题。为了统一所有文字的编码，Unicode应运而生。Unicode把所有语言都统一到一套编码里，这样就不会再有乱码问题了。

Unicode通常用两个字节表示一个字符，原有的英文编码从单字节变成双字节，只需要把高字节全部填为0就可以。

因为Python的诞生比Unicode标准发布的时间还要早，所以最早的Python只支持ASCII编码，普通的字符串’ABC’在Python内部都是ASCII编码的。

Python在后来添加了对Unicode的支持，以Unicode表示的字符串用u’…'表示，比如：

print u’中文’
中文
注意: 不加 u ，中文就不能正常显示。

Unicode字符串除了多了一个 u 之外，与普通字符串没啥区别，转义字符和多行表示法仍然有效：

转义：

u’中文\n日文\n韩文’
多行：

u’’‘第一行
第二行’’’
raw+多行：

ur’’‘Python的Unicode字符串支持"中文",
“日文”,
"韩文"等多种语言’’’
如果中文字符串在Python环境下遇到 UnicodeDecodeError，这是因为.py文件保存的格式有问题。可以在第一行添加注释

注释：# -- coding: utf-8 --
目的是告诉Python解释器，用UTF-8编码读取源代码。然后用Notepad++ 另存为… 并选择UTF-8格式保存。

3-8 Python中整数和浮点数

Python支持对整数和浮点数直接进行四则混合运算，运算规则和数学上的四则运算规则完全一致。

基本的运算：

1 + 2 + 3 # ==> 6
4 * 5 - 6 # ==> 14
7.5 / 8 + 2.1 # ==> 3.0375
使用括号可以提升优先级，这和数学运算完全一致，注意只能使用小括号，但是括号可以嵌套很多层：

(1 + 2) * 3 # ==> 9
(2.2 + 3.3) / (1.5 * (9 - 0.3)) # ==> 0.42145593869731807
和数学运算不同的地方是，Python的整数运算结果仍然是整数，浮点数运算结果仍然是浮点数：

1 + 2 # ==> 整数 3
1.0 + 2.0 # ==> 浮点数 3.0
但是整数和浮点数混合运算的结果就变成浮点数了：

1 + 2.0 # ==> 浮点数 3.0
为什么要区分整数运算和浮点数运算呢？这是因为整数运算的结果永远是精确的，而浮点数运算的结果不一定精确，因为计算机内存再大，也无法精确表示出无限循环小数，比如 0.1 换成二进制表示就是无限循环小数。

那整数的除法运算遇到除不尽的时候，结果难道不是浮点数吗？我们来试一下：

11 / 4 # ==> 2
令很多初学者惊讶的是，Python的整数除法，即使除不尽，结果仍然是整数，余数直接被扔掉。不过，Python提供了一个求余的运算 % 可以计算余数：

11 % 4 # ==> 3
如果我们要计算 11 / 4 的精确结果，按照“整数和浮点数混合运算的结果是浮点数”的法则，把两个数中的一个变成浮点数再运算就没问题了：

11.0 / 4 # ==> 2.75

3-9 Python中布尔类型

我们已经了解了Python支持布尔类型的数据，布尔类型只有True和False两种值，但是布尔类型有以下几种运算：

与运算：只有两个布尔值都为 True 时，计算结果才为 True。

True and True # ==> True
True and False # ==> False
False and True # ==> False
False and False # ==> False
或运算：只要有一个布尔值为 True，计算结果就是 True。

True or True # ==> True
True or False # ==> True
False or True # ==> True
False or False # ==> False
非运算：把True变为False，或者把False变为True：

not True # ==> False
not False # ==> True
布尔运算在计算机中用来做条件判断，根据计算结果为True或者False，计算机可以自动执行不同的后续代码。

在Python中，布尔类型还可以与其他数据类型做 and、or和not运算，请看下面的代码：

a = True
print a and ‘a=T’ or ‘a=F’
计算结果不是布尔类型，而是字符串 ‘a=T’，这是为什么呢？

因为Python把0、空字符串’'和None看成 False，其他数值和非空字符串都看成 True，所以：

True and ‘a=T’ 计算结果是 ‘a=T’
继续计算 ‘a=T’ or ‘a=F’ 计算结果还是 ‘a=T’
要解释上述结果，又涉及到 and 和 or 运算的一条重要法则：短路计算。

1. 在计算 a and b 时，如果 a 是 False，则根据与运算法则，整个结果必定为 False，因此返回 a；如果 a 是 True，则整个计算结果必定取决与 b，因此返回 b。

2. 在计算 a or b 时，如果 a 是 True，则根据或运算法则，整个计算结果必定为 True，因此返回 a；如果 a 是 False，则整个计算结果必定取决于 b，因此返回 b。

所以Python解释器在做布尔运算时，只要能提前确定计算结果，它就不会往后算了，直接返回结果。

任务
请运行如下代码，并解释打印的结果：

a = ‘python’
print ‘hello,’, a or ‘world’
b = ‘’
print ‘hello,’, b or ‘world’

4-1 Python创建list

Python内置的一种数据类型是列表：list。list是一种有序的集合，可以随时添加和删除其中的元素。

比如，列出班里所有同学的名字，就可以用一个list表示：

>>> [‘Michael’, ‘Bob’, ‘Tracy’]
[‘Michael’, ‘Bob’, ‘Tracy’]

list是数学意义上的有序集合，也就是说，list中的元素是按照顺序排列的。

构造list非常简单，按照上面的代码，直接用 [ ] 把list的所有元素都括起来，就是一个list对象。通常，我们会把list赋值给一个变量，这样，就可以通过变量来引用list：

>>> classmates = [‘Michael’, ‘Bob’, ‘Tracy’]
>>> classmates # 打印classmates变量的内容
[‘Michael’, ‘Bob’, ‘Tracy’]

由于Python是动态语言，所以list中包含的元素并不要求都必须是同一种数据类型，我们完全可以在list中包含各种数据：

>>> L = [‘Michael’, 100, True]

一个元素也没有的list，就是空list：

>>> empty_list = []

任务
假设班里有3名同学：Adam，Lisa和Bart，他们的成绩分别是 95.5，85 和 59，请按照 名字, 分数, 名字, 分数… 的顺序按照分数从高到低用一个list表示，然后打印出来。

4-3 Python之倒序访问list
我们还是用一个list按分数从高到低表示出班里的3个同学：

>>> L = [‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’]
这时，老师说，请分数最低的同学站出来。

要写代码完成这个任务，我们可以先数一数这个 list，发现它包含3个元素，因此，最后一个元素的索引是2：

>>> print L[2]
Bart
有没有更简单的方法？

有！

Bart同学是最后一名，俗称倒数第一，所以，我们可以用 -1 这个索引来表示最后一个元素：

>>> print L[-1]
Bart

Bart同学表示躺枪。

类似的，倒数第二用 -2 表示，倒数第三用 -3 表示，倒数第四用 -4 表示：

>>> print L[-2]
Lisa
>>> print L[-3]
Adam
>>> print L[-4]
Traceback (most recent call last):
File “”, line 1, in
IndexError: list index out of range

L[-4] 报错了，因为倒数第四不存在，一共只有3个元素。

使用倒序索引时，也要注意不要越界。

4-5 Python从list删除元素
Paul同学刚来几天又要转走了，那么我们怎么把Paul 从现有的list中删除呢？

如果Paul同学排在最后一个，我们可以用list的pop()方法删除：

>>> L = [‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’, ‘Paul’]
>>> L.pop()
‘Paul’
>>> print L
[‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’]
pop()方法总是删掉list的最后一个元素，并且它还返回这个元素，所以我们执行 L.pop() 后，会打印出 ‘Paul’。

如果Paul同学不是排在最后一个怎么办？比如Paul同学排在第三：

>>> L = [‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Paul’, ‘Bart’]
要把Paul踢出list，我们就必须先定位Paul的位置。由于Paul的索引是2，因此，用 pop(2)把Paul删掉：
>>> L.pop(2)
‘Paul’
>>> print L
[‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’]

4-6 Python中替换元素
假设现在班里仍然是3名同学：

>>> L = [‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’]
现在，Bart同学要转学走了，碰巧来了一个Paul同学，要更新班级成员名单，我们可以先把Bart删掉，再把Paul添加进来。

另一个办法是直接用Paul把Bart给替换掉：

>>> L[2] = ‘Paul’
>>> print L
L = [‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Paul’]
对list中的某一个索引赋值，就可以直接用新的元素替换掉原来的元素，list包含的元素个数保持不变。

由于Bart还可以用 -1 做索引，因此，下面的代码也可以完成同样的替换工作：

>>> L[-1] = ‘Paul’

4-7 Python之创建tuple
tuple是另一种有序的列表，中文翻译为“ 元组 ”。tuple 和 list 非常类似，但是，tuple一旦创建完毕，就不能修改了。

同样是表示班里同学的名称，用tuple表示如下：

>>> t = (‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’)
创建tuple和创建list唯一不同之处是用( )替代了[ ]。

现在，这个 t 就不能改变了，tuple没有 append()方法，也没有insert()和pop()方法。所以，新同学没法直接往 tuple 中添加，老同学想退出 tuple 也不行。

获取 tuple 元素的方式和 list 是一模一样的，我们可以正常使用 t[0]，t[-1]等索引方式访问元素，但是不能赋值成别的元素。

4-8 Python之创建单元素tuple

tuple和list一样，可以包含 0 个、1个和任意多个元素。

包含多个元素的 tuple，前面我们已经创建过了。

包含 0 个元素的 tuple，也就是空tuple，直接用 ()表示：

>>> t = ()
>>> print t
()
创建包含1个元素的 tuple 呢？来试试：

>>> t = (1)
>>> print t
1
好像哪里不对！t 不是 tuple ，而是整数1。为什么呢？

因为()既可以表示tuple，又可以作为括号表示运算时的优先级，结果 (1) 被Python解释器计算出结果 1，导致我们得到的不是tuple，而是整数 1。

正是因为用()定义单元素的tuple有歧义，所以 Python 规定，单元素 tuple 要多加一个逗号“,”，这样就避免了歧义：

>>> t = (1,)
>>> print t
(1,)
Python在打印单元素tuple时，也自动添加了一个“,”，为了更明确地告诉你这是一个tuple。

多元素 tuple 加不加这个额外的“,”效果是一样的：

>>> t = (1, 2, 3,)
>>> print t
(1, 2, 3)

4-9 Python之“可变”的tuple
前面我们看到了tuple一旦创建就不能修改。现在，我们来看一个“可变”的tuple：

>>> t = (‘a’, ‘b’, [‘A’, ‘B’])
注意到 t 有 3 个元素：‘a’，'b’和一个list：[‘A’, ‘B’]。list作为一个整体是tuple的第3个元素。list对象可以通过 t[2] 拿到：

>>> L = t[2]
然后，我们把list的两个元素改一改：

>>> L[0] = ‘X’
>>> L[1] = ‘Y’
再看看tuple的内容：

>>> print t
(‘a’, ‘b’, [‘X’, ‘Y’])
不是说tuple一旦定义后就不可变了吗？怎么现在又变了？

别急，我们先看看定义的时候tuple包含的3个元素：

当我们把list的元素’A’和’B’修改为’X’和’Y’后，tuple变为：

表面上看，tuple的元素确实变了，但其实变的不是 tuple 的元素，而是list的元素。

tuple一开始指向的list并没有改成别的list，所以，tuple所谓的“不变”是说，tuple的每个元素，指向永远不变。即指向’a’，就不能改成指向’b’，指向一个list，就不能改成指向其他对象，但指向的这个list本身是可变的！

理解了“指向不变”后，要创建一个内容也不变的tuple怎么做？那就必须保证tuple的每一个元素本身也不能变。

5-1 Python之if语句
计算机之所以能做很多自动化的任务，因为它可以自己做条件判断。

比如，输入用户年龄，根据年龄打印不同的内容，在Python程序中，可以用if语句实现：

age = 20
if age >= 18:
print ‘your age is’, age
print ‘adult’
print ‘END’
注意: Python代码的缩进规则。具有相同缩进的代码被视为代码块，上面的3，4行 print 语句就构成一个代码块（但不包括第5行的print）。如果 if 语句判断为 True，就会执行这个代码块。

缩进请严格按照Python的习惯写法：4个空格，不要使用Tab，更不要混合Tab和空格，否则很容易造成因为缩进引起的语法错误。

注意: if 语句后接表达式，然后用:表示代码块开始。

如果你在Python交互环境下敲代码，还要特别留意缩进，并且退出缩进需要多敲一行回车：

>>> age = 20
>>> if age >= 18:
… print ‘your age is’, age
… print ‘adult’
…
your age is 20
adult

5-2 Python之 if-else
当 if 语句判断表达式的结果为 True 时，就会执行 if 包含的代码块：

if age >= 18:
print ‘adult’
如果我们想判断年龄在18岁以下时，打印出 ‘teenager’，怎么办？

方法是再写一个 if:

if age < 18:
print ‘teenager’
或者用 not 运算：

if not age >= 18:
print ‘teenager’
细心的同学可以发现，这两种条件判断是“非此即彼”的，要么符合条件1，要么符合条件2，因此，完全可以用一个 if … else … 语句把它们统一起来：

if age >= 18:
print ‘adult’
else:
print ‘teenager’
利用 if … else … 语句，我们可以根据条件表达式的值为 True 或者 False ，分别执行 if 代码块或者 else 代码块。

注意: else 后面有个“:”。

5-3 Python之 if-elif-else
有的时候，一个 if … else … 还不够用。比如，根据年龄的划分：

条件1：18岁或以上：adult
条件2：6岁或以上：teenager
条件3：6岁以下：kid
我们可以用一个 if age >= 18 判断是否符合条件1，如果不符合，再通过一个 if 判断 age >= 6 来判断是否符合条件2，否则，执行条件3：

if age >= 18:
print ‘adult’
else:
if age >= 6:
print ‘teenager’
else:
print ‘kid’
这样写出来，我们就得到了一个两层嵌套的 if … else … 语句。这个逻辑没有问题，但是，如果继续增加条件，比如3岁以下是 baby：

if age >= 18:
print ‘adult’
else:
if age >= 6:
print ‘teenager’
else:
if age >= 3:
print ‘kid’
else:
print ‘baby’
这种缩进只会越来越多，代码也会越来越难看。

要避免嵌套结构的 if … else …，我们可以用 if … 多个elif … else … 的结构，一次写完所有的规则：

if age >= 18:
print ‘adult’
elif age >= 6:
print ‘teenager’
elif age >= 3:
print ‘kid’
else:
print ‘baby’
elif 意思就是 else if。这样一来，我们就写出了结构非常清晰的一系列条件判断。

特别注意: 这一系列条件判断会从上到下依次判断，如果某个判断为 True，执行完对应的代码块，后面的条件判断就直接忽略，不再执行了。

5-5 Python之 for循环
list或tuple可以表示一个有序集合。如果我们想依次访问一个list中的每一个元素呢？比如 list：

L = [‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’]
print L[0]
print L[1]
print L[2]
如果list只包含几个元素，这样写还行，如果list包含1万个元素，我们就不可能写1万行print。

这时，循环就派上用场了。

Python的 for 循环就可以依次把list或tuple的每个元素迭代出来：

L = [‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’]
for name in L:
print name
注意: name 这个变量是在 for 循环中定义的，意思是，依次取出list中的每一个元素，并把元素赋值给 name，然后执行for循环体（就是缩进的代码块）。

这样一来，遍历一个list或tuple就非常容易了。

任务
班里考试后，老师要统计平均成绩，已知4位同学的成绩用list表示如下：

L = [75, 92, 59, 68]

请利用for循环计算出平均成绩。

5-5 Python之 while循环
和 for 循环不同的另一种循环是 while 循环，while 循环不会迭代 list 或 tuple 的元素，而是根据表达式判断循环是否结束。

比如要从 0 开始打印不大于 N 的整数：

N = 10
x = 0
while x < N:
print x
x = x + 1
while循环每次先判断 x < N，如果为True，则执行循环体的代码块，否则，退出循环。

在循环体内，x = x + 1 会让 x 不断增加，最终因为 x < N 不成立而退出循环。

如果没有这一个语句，while循环在判断 x < N 时总是为True，就会无限循环下去，变成死循环，所以要特别留意while循环的退出条件。

5-6 Python之 break退出循环
用 for 循环或者 while 循环时，如果要在循环体内直接退出循环，可以使用 break 语句。

比如计算1至100的整数和，我们用while来实现：

sum = 0
x = 1
while True:
sum = sum + x
x = x + 1
if x > 100:
break
print sum
咋一看， while True 就是一个死循环，但是在循环体内，我们还判断了 x > 100 条件成立时，用break语句退出循环，这样也可以实现循环的结束。

5-7 Python之 break退出循环
用 for 循环或者 while 循环时，如果要在循环体内直接退出循环，可以使用 break 语句。

比如计算1至100的整数和，我们用while来实现：

sum = 0
x = 1
while True:
sum = sum + x
x = x + 1
if x > 100:
break
print sum
咋一看， while True 就是一个死循环，但是在循环体内，我们还判断了 x > 100 条件成立时，用break语句退出循环，这样也可以实现循环的结束。

5-7 Python之 continue继续循环
在循环过程中，可以用break退出当前循环，还可以用continue跳过后续循环代码，继续下一次循环。

假设我们已经写好了利用for循环计算平均分的代码：

L = [75, 98, 59, 81, 66, 43, 69, 85]
sum = 0.0
n = 0
for x in L:
sum = sum + x
n = n + 1
print sum / n
现在老师只想统计及格分数的平均分，就要把 x < 60 的分数剔除掉，这时，利用 continue，可以做到当 x < 60的时候，不继续执行循环体的后续代码，直接进入下一次循环：

for x in L:
if x < 60:
continue
sum = sum + x
n = n + 1

5-8 Python之 多重循环
在循环内部，还可以嵌套循环，我们来看一个例子：

for x in [‘A’, ‘B’, ‘C’]:
for y in [‘1’, ‘2’, ‘3’]:
print x + y
x 每循环一次，y 就会循环 3 次，这样，我们可以打印出一个全排列：

A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
C3

任务
对100以内的两位数，请使用一个两重循环打印出所有十位数数字比个位数数字小的数，例如，23（2 < 3）。

6-1 Python之什么是dict
我们已经知道，list 和 tuple 可以用来表示顺序集合，例如，班里同学的名字：

[‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’]
或者考试的成绩列表：

[95, 85, 59]
但是，要根据名字找到对应的成绩，用两个 list 表示就不方便。

如果把名字和分数关联起来，组成类似的查找表：

‘Adam’ ==> 95
‘Lisa’ ==> 85
‘Bart’ ==> 59
给定一个名字，就可以直接查到分数。

Python的 dict 就是专门干这件事的。用 dict 表示“名字”-“成绩”的查找表如下：

d = {
‘Adam’: 95,
‘Lisa’: 85,
‘Bart’: 59
}
我们把名字称为key，对应的成绩称为value，dict就是通过 key 来查找 value。

花括号 {} 表示这是一个dict，然后按照 key: value, 写出来即可。最后一个 key: value 的逗号可以省略。

由于dict也是集合，len() 函数可以计算任意集合的大小：

>>> len(d)
3
注意: 一个 key-value 算一个，因此，dict大小为3。

6-2 Python之访问dict
我们已经能创建一个dict，用于表示名字和成绩的对应关系：

d = {
‘Adam’: 95,
‘Lisa’: 85,
‘Bart’: 59
}
那么，如何根据名字来查找对应的成绩呢？

可以简单地使用 d[key] 的形式来查找对应的 value，这和 list 很像，不同之处是，list 必须使用索引返回对应的元素，而dict使用key：

>>> print d[‘Adam’]
95
>>> print d[‘Paul’]
Traceback (most recent call last):
File “index.py”, line 11, in
print d[‘Paul’]
KeyError: ‘Paul’
注意: 通过 key 访问 dict 的value，只要 key 存在，dict就返回对应的value。如果key不存在，会直接报错：KeyError。

要避免 KeyError 发生，有两个办法：

一是先判断一下 key 是否存在，用 in 操作符：

if ‘Paul’ in d:
print d[‘Paul’]
如果 ‘Paul’ 不存在，if语句判断为False，自然不会执行 print d[‘Paul’] ，从而避免了错误。

二是使用dict本身提供的一个 get 方法，在Key不存在的时候，返回None：

>>> print d.get(‘Bart’)
59
>>> print d.get(‘Paul’)
None
任务
根据如下dict：

d = {
‘Adam’: 95,
‘Lisa’: 85,
‘Bart’: 59
}
请打印出：

Adam: 95
Lisa: 85
Bart: 59

6-3 Python中dict的特点
dict的第一个特点是查找速度快，无论dict有10个元素还是10万个元素，查找速度都一样。而list的查找速度随着元素增加而逐渐下降。

不过dict的查找速度快不是没有代价的，dict的缺点是占用内存大，还会浪费很多内容，list正好相反，占用内存小，但是查找速度慢。

由于dict是按 key 查找，所以，在一个dict中，key不能重复。

dict的第二个特点就是存储的key-value序对是没有顺序的！这和list不一样：

d = {
‘Adam’: 95,
‘Lisa’: 85,
‘Bart’: 59
}
当我们试图打印这个dict时：

>>> print d
{‘Lisa’: 85, ‘Adam’: 95, ‘Bart’: 59}
打印的顺序不一定是我们创建时的顺序，而且，不同的机器打印的顺序都可能不同，这说明dict内部是无序的，不能用dict存储有序的集合。

dict的第三个特点是作为 key 的元素必须不可变，Python的基本类型如字符串、整数、浮点数都是不可变的，都可以作为 key。但是list是可变的，就不能作为 key。

可以试试用list作为key时会报什么样的错误。

不可变这个限制仅作用于key，value是否可变无所谓：

{
‘123’: [1, 2, 3], # key 是 str，value是list
123: ‘123’, # key 是 int，value 是 str
(‘a’, ‘b’): True # key 是 tuple，并且tuple的每个元素都是不可变对象，value是 boolean
}
最常用的key还是字符串，因为用起来最方便。

6-4 Python更新dict
dict是可变的，也就是说，我们可以随时往dict中添加新的 key-value。比如已有dict：

d = {
‘Adam’: 95,
‘Lisa’: 85,
‘Bart’: 59
}
要把新同学’Paul’的成绩 72 加进去，用赋值语句：

>>> d[‘Paul’] = 72
再看看dict的内容：

>>> print d
{‘Lisa’: 85, ‘Paul’: 72, ‘Adam’: 95, ‘Bart’: 59}
如果 key 已经存在，则赋值会用新的 value 替换掉原来的 value：

>>> d[‘Bart’] = 60
>>> print d
{‘Lisa’: 85, ‘Paul’: 72, ‘Adam’: 95, ‘Bart’: 60}

6-5 Python之 遍历dict
由于dict也是一个集合，所以，遍历dict和遍历list类似，都可以通过 for 循环实现。

直接使用for循环可以遍历 dict 的 key：

>>> d = { ‘Adam’: 95, ‘Lisa’: 85, ‘Bart’: 59 }
>>> for key in d:
… print key
…
Lisa
Adam
Bart
由于通过 key 可以获取对应的 value，因此，在循环体内，可以获取到value的值。

任务
请用 for 循环遍历如下的dict，打印出 name: score 来。

d = {
‘Adam’: 95,
‘Lisa’: 85,
‘Bart’: 59
}

6-6 Python中什么是set
dict的作用是建立一组 key 和一组 value 的映射关系，dict的key是不能重复的。

有的时候，我们只想要 dict 的 key，不关心 key 对应的 value，目的就是保证这个集合的元素不会重复，这时，set就派上用场了。

set 持有一系列元素，这一点和 list 很像，但是set的元素没有重复，而且是无序的，这点和 dict 的 key很像。

创建 set 的方式是调用 set() 并传入一个 list，list的元素将作为set的元素：

>>> s = set([‘A’, ‘B’, ‘C’])
可以查看 set 的内容：

>>> print s
set([‘A’, ‘C’, ‘B’])
请注意，上述打印的形式类似 list， 但它不是 list，仔细看还可以发现，打印的顺序和原始 list 的顺序有可能是不同的，因为set内部存储的元素是无序的。

因为set不能包含重复的元素，所以，当我们传入包含重复元素的 list 会怎么样呢？

>>> s = set([‘A’, ‘B’, ‘C’, ‘C’])
>>> print s
set([‘A’, ‘C’, ‘B’])
>>> len(s)
3
结果显示，set会自动去掉重复的元素，原来的list有4个元素，但set只有3个元素。

6-7 Python之 访问set
由于set存储的是无序集合，所以我们没法通过索引来访问。

访问 set中的某个元素实际上就是判断一个元素是否在set中。

例如，存储了班里同学名字的set：

>>> s = set([‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’, ‘Paul’])
我们可以用 in 操作符判断：

Bart是该班的同学吗？

>>> ‘Bart’ in s
True
Bill是该班的同学吗？

>>> ‘Bill’ in s
False
bart是该班的同学吗？

>>> ‘bart’ in s
False
看来大小写很重要，‘Bart’ 和 'bart’被认为是两个不同的元素。

6-8 Python之 set的特点
set的内部结构和dict很像，唯一区别是不存储value，因此，判断一个元素是否在set中速度很快。

set存储的元素和dict的key类似，必须是不变对象，因此，任何可变对象是不能放入set中的。

最后，set存储的元素也是没有顺序的。

set的这些特点，可以应用在哪些地方呢？

星期一到星期日可以用字符串’MON’, ‘TUE’, … 'SUN’表示。

假设我们让用户输入星期一至星期日的某天，如何判断用户的输入是否是一个有效的星期呢？

可以用 if 语句判断，但这样做非常繁琐：

x = ‘???’ # 用户输入的字符串
if x!= ‘MON’ and x!= ‘TUE’ and x!= ‘WED’ … and x!= ‘SUN’:
print ‘input error’
else:
print ‘input ok’
注意：if 语句中的…表示没有列出的其它星期名称，测试时，请输入完整。

如果事先创建好一个set，包含’MON’ ~ ‘SUN’：

weekdays = set([‘MON’, ‘TUE’, ‘WED’, ‘THU’, ‘FRI’, ‘SAT’, ‘SUN’])
再判断输入是否有效，只需要判断该字符串是否在set中：

x = ‘???’ # 用户输入的字符串
if x in weekdays:
print ‘input ok’
else:
print ‘input error’
这样一来，代码就简单多了。

6-9 Python之 遍历set
由于 set 也是一个集合，所以，遍历 set 和遍历 list 类似，都可以通过 for 循环实现。

直接使用 for 循环可以遍历 set 的元素：

>>> s = set([‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’])
>>> for name in s:
… print name
…
Lisa
Adam
Bart
注意: 观察 for 循环在遍历set时，元素的顺序和list的顺序很可能是不同的，而且不同的机器上运行的结果也可能不同。

任务
请用 for 循环遍历如下的set，打印出 name: score 来。

s = set([(‘Adam’, 95), (‘Lisa’, 85), (‘Bart’, 59)])

6-10 Python之 更新set
由于set存储的是一组不重复的无序元素，因此，更新set主要做两件事：

一是把新的元素添加到set中，二是把已有元素从set中删除。

添加元素时，用set的add()方法：

>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s.add(4)
>>> print s
set([1, 2, 3, 4])
如果添加的元素已经存在于set中，add()不会报错，但是不会加进去了：

>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s.add(3)
>>> print s
set([1, 2, 3])
删除set中的元素时，用set的remove()方法：

>>> s = set([1, 2, 3, 4])
>>> s.remove(4)
>>> print s
set([1, 2, 3])
如果删除的元素不存在set中，remove()会报错：

>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s.remove(4)
Traceback (most recent call last):
File “”, line 1, in
KeyError: 4
所以用add()可以直接添加，而remove()前需要判断。

任务
针对下面的set，给定一个list，对list中的每一个元素，如果在set中，就将其删除，如果不在set中，就添加进去。

s = set([‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Paul’])
L = [‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’, ‘Paul’]

7-2 Python之调用函数
Python内置了很多有用的函数，我们可以直接调用。

要调用一个函数，需要知道函数的名称和参数，比如求绝对值的函数 abs，它接收一个参数。

可以直接从Python的官方网站查看文档：
http://docs.python.org/2/library/functions.html#abs
也可以在交互式命令行通过 help(abs) 查看abs函数的帮助信息。

调用 abs 函数：

>>> abs(100)
100
>>> abs(-20)
20
>>> abs(12.34)
12.34
调用函数的时候，如果传入的参数数量不对，会报TypeError的错误，并且Python会明确地告诉你：abs()有且仅有1个参数，但给出了两个：

>>> abs(1, 2)
Traceback (most recent call last):
File “”, line 1, in
TypeError: abs() takes exactly one argument (2 given)
如果传入的参数数量是对的，但参数类型不能被函数所接受，也会报TypeError的错误，并且给出错误信息：str是错误的参数类型：

>>> abs(‘a’)
Traceback (most recent call last):
File “”, line 1, in
TypeError: bad operand type for abs(): ‘str’
而比较函数 cmp(x, y) 就需要两个参数，如果 xy，返回 1：

>>> cmp(1, 2)
-1
>>> cmp(2, 1)
1
>>> cmp(3, 3)
0
Python内置的常用函数还包括数据类型转换函数，比如 int()函数可以把其他数据类型转换为整数：

>>> int(‘123’)
123
>>> int(12.34)
12
str()函数把其他类型转换成 str：

>>> str(123)
‘123’
>>> str(1.23)
‘1.23’

任务
sum()函数接受一个list作为参数，并返回list所有元素之和。请计算 11 + 22 + 33 + … + 100100。

7-3 Python之编写函数
在Python中，定义一个函数要使用 def 语句，依次写出函数名、括号、括号中的参数和冒号:，然后，在缩进块中编写函数体，函数的返回值用 return 语句返回。

我们以自定义一个求绝对值的 my_abs 函数为例：

def my_abs(x):
if x >= 0:
return x
else:
return -x
请注意，函数体内部的语句在执行时，一旦执行到return时，函数就执行完毕，并将结果返回。因此，函数内部通过条件判断和循环可以实现非常复杂的逻辑。

如果没有return语句，函数执行完毕后也会返回结果，只是结果为 None。

return None可以简写为return。

任务
请定义一个 square_of_sum 函数，它接受一个list，返回list中每个元素平方的和。

7-4 Python函数之返回多值
函数可以返回多个值吗？答案是肯定的。

比如在游戏中经常需要从一个点移动到另一个点，给出坐标、位移和角度，就可以计算出新的坐标：

# math包提供了sin()和 cos()函数，我们先用import引用它：

import math
def move(x, y, step, angle):
nx = x + step * math.cos(angle)
ny = y - step * math.sin(angle)
return nx, ny
这样我们就可以同时获得返回值：

>>> x, y = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
>>> print x, y
151.961524227 70.0
但其实这只是一种假象，Python函数返回的仍然是单一值：

>>> r = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
>>> print r
(151.96152422706632, 70.0)
用print打印返回结果，原来返回值是一个tuple！

但是，在语法上，返回一个tuple可以省略括号，而多个变量可以同时接收一个tuple，按位置赋给对应的值，所以，Python的函数返回多值其实就是返回一个tuple，但写起来更方便。

任务
一元二次方程的定义是：ax² + bx + c = 0

请编写一个函数，返回一元二次方程的两个解。

注意：Python的math包提供了sqrt()函数用于计算平方根。

7-5 Python之递归函数
在函数内部，可以调用其他函数。如果一个函数在内部调用自身本身，这个函数就是递归函数。

举个例子，我们来计算阶乘 n! = 1 * 2 * 3 * … * n，用函数 fact(n)表示，可以看出：

fact(n) = n! = 1 * 2 * 3 * … * (n-1) * n = (n-1)! * n = fact(n-1) * n
所以，fact(n)可以表示为 n * fact(n-1)，只有n=1时需要特殊处理。

于是，fact(n)用递归的方式写出来就是：

def fact(n):
if n==1:
return 1
return n * fact(n - 1)
上面就是一个递归函数。可以试试：

>>> fact(1)
1
>>> fact(5)
120
>>> fact(100)
93326215443944152681699238856266700490715968264381621468592963895217599993229915608941463976156518286253697920827223758251185210916864000000000000000000000000L
如果我们计算fact(5)，可以根据函数定义看到计算过程如下：

===> fact(5)
===> 5 * fact(4)
===> 5 * (4 * fact(3))
===> 5 * (4 * (3 * fact(2)))
===> 5 * (4 * (3 * (2 * fact(1))))
===> 5 * (4 * (3 * (2 * 1)))
===> 5 * (4 * (3 * 2))
===> 5 * (4 * 6)
===> 5 * 24
===> 120
递归函数的优点是定义简单，逻辑清晰。理论上，所有的递归函数都可以写成循环的方式，但循环的逻辑不如递归清晰。

使用递归函数需要注意防止栈溢出。在计算机中，函数调用是通过栈（stack）这种数据结构实现的，每当进入一个函数调用，栈就会加一层栈帧，每当函数返回，栈就会减一层栈帧。由于栈的大小不是无限的，所以，递归调用的次数过多，会导致栈溢出。可以试试计算 fact(10000)。

任务
汉诺塔 (http://baike.baidu.com/view/191666.htm) 的移动也可以看做是递归函数。

我们对柱子编号为a, b, c，将所有圆盘从a移到c可以描述为：

如果a只有一个圆盘，可以直接移动到c；

如果a有N个圆盘，可以看成a有1个圆盘（底盘） + (N-1)个圆盘，首先需要把 (N-1) 个圆盘移动到 b，然后，将 a的最后一个圆盘移动到c，再将b的(N-1)个圆盘移动到c。

请编写一个函数，给定输入 n, a, b, c，打印出移动的步骤：

move(n, a, b, c)

例如，输入 move(2, ‘A’, ‘B’, ‘C’)，打印出：

A --> B
A --> C
B --> C

注意

、# 到达c的方式只有两种：(1) a->c (2) b->c
、# 要么a借助b到c，要么b借助a到c
、# 函数的参数顺序就是 1借助2到3

7-6 Python之定义默认参数
定义函数的时候，还可以有默认参数。

例如Python自带的 int() 函数，其实就有两个参数，我们既可以传一个参数，又可以传两个参数：

>>> int(‘123’)
123
>>> int(‘123’, 8)
83
int()函数的第二个参数是转换进制，如果不传，默认是十进制 (base=10)，如果传了，就用传入的参数。

可见，函数的默认参数的作用是简化调用，你只需要把必须的参数传进去。但是在需要的时候，又可以传入额外的参数来覆盖默认参数值。

我们来定义一个计算 x 的N次方的函数:

def power(x, n):
s = 1
while n > 0:
n = n - 1
s = s * x
return s
假设计算平方的次数最多，我们就可以把 n 的默认值设定为 2：

def power(x, n=2):
s = 1
while n > 0:
n = n - 1
s = s * x
return s
这样一来，计算平方就不需要传入两个参数了：

>>> power(5)
25
由于函数的参数按从左到右的顺序匹配，所以默认参数只能定义在必需参数的后面：

# OK:
def fn1(a, b=1, c=2):
pass
# Error:
def fn2(a=1, b):
pass

任务
请定义一个 greet() 函数，它包含一个默认参数，如果没有传入，打印 ‘Hello, world.’，如果传入，打印 ‘Hello, xxx.’
默认参数的默认值可以设定为’world’

参考代码:

def greet(name=‘world’):
print 'Hello, ’ + name + ‘.’
greet()
greet(‘Bart’)

7-7 Python之定义可变参数
如果想让一个函数能接受任意个参数，我们就可以定义一个可变参数：

def fn(*args):
print args
可变参数的名字前面有个 * 号，我们可以传入0个、1个或多个参数给可变参数：

>>> fn()
()
>>> fn(‘a’)
(‘a’,)
>>> fn(‘a’, ‘b’)
(‘a’, ‘b’)
>>> fn(‘a’, ‘b’, ‘c’)
(‘a’, ‘b’, ‘c’)
可变参数也不是很神秘，Python解释器会把传入的一组参数组装成一个tuple传递给可变参数，因此，在函数内部，直接把变量 args 看成一个 tuple 就好了。

定义可变参数的目的也是为了简化调用。假设我们要计算任意个数的平均值，就可以定义一个可变参数：

def average(*args):
…
这样，在调用的时候，可以这样写：

>>> average()
0
>>> average(1, 2)
1.5
>>> average(1, 2, 2, 3, 4)
2.4

8-1 对list进行切片
取一个list的部分元素是非常常见的操作。比如，一个list如下：

>>> L = [‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’, ‘Paul’]
取前3个元素，应该怎么做？

笨办法：

>>> [L[0], L[1], L[2]]
[‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’]
之所以是笨办法是因为扩展一下，取前N个元素就没辙了。

取前N个元素，也就是索引为0-(N-1)的元素，可以用循环：

>>> r = []
>>> n = 3
>>> for i in range(n):
… r.append(L[i])
…
>>> r
[‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’]
对这种经常取指定索引范围的操作，用循环十分繁琐，因此，Python提供了切片（Slice）操作符，能大大简化这种操作。

对应上面的问题，取前3个元素，用一行代码就可以完成切片：

>>> L[0:3]
[‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’]
L[0:3]表示，从索引0开始取，直到索引3为止，但不包括索引3。即索引0，1，2，正好是3个元素。

如果第一个索引是0，还可以省略：

>>> L[:3]
[‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’]
也可以从索引1开始，取出2个元素出来：

>>> L[1:3]
[‘Lisa’, ‘Bart’]
只用一个 : ，表示从头到尾：

>>> L[:]
[‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’, ‘Paul’]
因此，L[:]实际上复制出了一个新list。

切片操作还可以指定第三个参数：

>>> L[::2]
[‘Adam’, ‘Bart’]
第三个参数表示每N个取一个，上面的 L[::2] 会每两个元素取出一个来，也就是隔一个取一个。

把list换成tuple，切片操作完全相同，只是切片的结果也变成了tuple。

8-2 倒序切片
对于list，既然Python支持L[-1]取倒数第一个元素，那么它同样支持倒数切片，试试：

>>> L = [‘Adam’, ‘Lisa’, ‘Bart’, ‘Paul’]

>>> L[-2:]
[‘Bart’, ‘Paul’]

>>> L[:-2]
[‘Adam’, ‘Lisa’]

>>> L[-3:-1]
[‘Lisa’, ‘Bart’]

>>> L[-4?2]
[‘Adam’, ‘Bart’]
记住倒数第一个元素的索引是-1。倒序切片包含起始索引，不包含结束索引.