目录:
20.函数
21.函数的参数
22.函数应用示例
23. if, elif, else
24.if的嵌套
25.初探list
26.操作list
27.list切片
28.字符串的分割
29.连接list
30.字符串的索引和切片
31.读文件
32.写文件
33.处理文件中的数据
34.break
35.continue
36.异常处理
37.字典
38.模块
20.函数
数学上的函数,是指给定一个输入,就会有唯一输出的一种对应关系。编程语言里的函数跟这个意思差不多,但也有不同。函数就是一块语句,这块语句有个名字,你可以在需要时反复地使用这块语句。它有可能需要输入,有可能会返回输出。举一个现实中的场景:我们去餐厅吃饭,跟服务员点了菜,过了一会儿,服务员把做好的菜端上来。餐厅的厨房就可以看作是一个函数,我们点的菜单,就是给这个函数的参数;厨师在厨房里做菜的过程就是这个函数的执行过程;做好的菜是返回结果,返回到我们的餐桌上。
我们之前已经用到过python里内建的函数,比如input和range。
以range(1,10)为例,range是这个函数的名称,后面括号里的1和10是range需要的参数。它有返回结果,就是一个从1到9的序列。
再来看input(),括号里面没有,表示我们没有给参数。函数执行过程中,需要我们从控制台输入一个值。函数的返回结果就是我们输入的内容。
PS:range还可以接受1个或3个参数,input也可以接受1个字符串参数。可以等我以后讲,或去查阅相关资料了解详细。
如果我们要自己写一个函数,就需要去 定义 它。python里的关键字叫def(define的缩写),格式如下:
def sayHello():
print 'hello world!'
sayHello是这个函数的名字,后面的括号里是参数,这里没有,表示不需要参数。但括号和后面的冒号都不能少。下面缩进的代码块就是整个函数的内容,称作函数体。
然后我们去调用这个函数:
sayHello()
得到和直接执行print 'hello world!'一样的结果。
21.函数的参数
前面我们讲了怎样定义一个自己的函数,但我们没有给他提供输入参数的功能。不能指定参数的函数就好比你去餐厅吃饭,服务员告诉你,不能点菜,有啥吃啥。这显然不能满足很多情况。
所以,如果我们希望自己定义的函数里允许调用者提供一些参数,就把这些参数写在括号里,如果有多个参数,用逗号隔开,如:
def sayHello(someone):
print someone + ' says Hello!'
或者
def plus(num1, num2):
print num1+num2
参数在函数中相当于一个变量,而这个变量的值是在调用函数的时候被赋予的。在函数内部,你可以像过去使用变量一样使用它。
调用带参数的函数时,同样把需要传入的参数值放在括号中,用逗号隔开。要注意提供的参数值的数量和类型需要跟函数定义中的一致。如果这个函数不是你自己写的,你需要先了解它的参数类型,才能顺利调用它。
比如上面两个函数,我们可以直接传入值:
sayHello('Crossin')
还是注意,字符串类型的值不能少了引号。
或者也可以传入变量:
x = 3
y = 4
plus(x, y)
在这个函数被调用时,相当于做了num1=x, num2=y这么一件事。所以结果是输出了7。
22.函数应用示例
前两课稍稍介绍了一下函数,但光说概念还是有些抽象了,今天就来把之前那个小游戏用函数改写一下。
我希望有这样一个函数,它比较两个数的大小。
如果第一个数小了,就输出“too small”
如果第一个数大了,就输出“too big”
如果相等,就输出“bingo”
函数还有个返回值,当两数相等的时候返回True,不等就返回False。
于是我们来定义这个函数:
def isEqual(num1, num2):
if num1num2:
print 'too big'
return False;
if num1==num2:
print 'bingo'
return True
这里说一下,return是函数的结束语句,return后面的值被作为这个函数的返回值。函数中任何地方的return被执行到的时候,这个函数就会结束。
from random import randint
num = randint(1, 100)
print 'Guess what I think?'
bingo = False
while bingo == False:
answer = input()
bingo = isEqual(answer, num)
在isEqual函数内部,会输出answer和num的比较结果,如果相等的话,bingo会得到返回值True,否则bingo得到False,循环继续。
函数可以把某个功能的代码分离出来,在需要的时候重复使用,就像拼装积木一样,这会让程序结构更清晰。
23. if, elif, else
今天补充之前讲过的一个语句:if。为什么我跳要着讲,因为我的想法是先讲下最最基本的概念,让你能用起来,之后你熟悉了,再说些细节。
关于if,它除了我们之前讲的用法外,还可以配合elif和else使用,使程序的运行顺序更灵活。
之前说的if,是:“如果”条件满足,就做xxx,否则就不做。
else顾名思义,就是:“否则”就做yyy。
当if后面的条件语句不满足时,与之相对应的else中的代码块将被执行。
if a == 1:
print 'right'
else:
print 'wrong'
elif意为else if,含义就是:“否则如果”条件满足,就做yyy。elif后面需要有一个逻辑判断语句。
当if条件不满足时,再去判断elif的条件,如果满足则执行其中的代码块。
if a == 1:
print 'one'
elif a == 2:
print 'two'
if, elif, else可组成一个整体的条件语句。
if是必须有的;
elif可以没有,也可以有很多个,每个elif条件不满足时会进入下一个elif判断;
else可以没有,如果有的话只能有一个,必须在条件语句的最后。
if a == 1:
print 'one'
elif a == 2:
print 'two'
elif a == 3:
print 'three'
else:
print 'too many'
我们上一节课刚改写的小游戏中的函数isEqual,用了三个条件判断,我们可以再改写成一个包含if...elif...else的结构:
def isEqual(num1, num2):
if num1num2:
print 'too big'
return False;
else:
print 'bingo'
return True
24.if的嵌套
和for循环一样,if也可以嵌套使用,即在一个if/elif/else的内部,再使用if。这有点类似于电路的串联。
if 条件1:
if 条件2:
语句1
else:
语句2
else:
if 条件2:
语句3
else:
语句4
在上面这个两层if的结构中,当
条件1为True,条件2为True时,
执行语句1;
条件1为True,条件2为False时,
执行语句2;
条件1为False,条件2为True时,
执行语句3;
条件1为False,条件2为False时,
执行语句4。
假设需要这样一个程序:
我们先向程序输入一个值x,再输入一个值y。(x,y)表示一个点的坐标。程序要告诉我们这个点处在坐标系的哪一个象限。
x>=0,y>=0,输出1;
x<0,y>=0,输出2;
x<0,y<0,输出3;
x>=0,y<0,输出4。
你可以分别写4个if,也可以用if的嵌套:
if y >= 0:
if x >= 0:
print 1
else:
print 2
else:
if x < 0:
print 3
else:
print 4
从流程图上来看,应该是这样。
25.初探list
说一个新概念--list,中文可以翻译成列表,是用来处理一组有序项目的数据结构。想象一下你的购物清单、待办工作、手机通讯录等等,它们都可以看作是一个列表。说它是新概念也不算确切,因为我们之前已经用过它,就在这个语句里:
for i in range(1, 10):
#此处略过数行代码
看出来list在哪里了吗?你试一下:
print range(1,10)
得到的结果是:
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
这就是一个list。它由range产生。(注:py3不再直接返回列表,而是一个range对象,但不影响循环遍历。)
把上面那个for循环语句写成:
l = range(1, 10)
for i in l:
效果是一样的。
于是可以看出,for循环做的事情其实就是遍历一个列表中的每一项,每次循环都把当前项赋值给一个变量(这里是i),直到列表结束。
我们也可以定义自己的列表,格式就是用中括号包围、逗号隔开的一组数值:
l = [1, 1, 2, 3, 5, 8, 13]
可以用print输出这个列表:
print l
同样也可以用for...in遍历这个列表,依次输出了列表中的每一项:
for i in l:
print i,
列表中的元素也可以是别的类型,比如:
l = ['meat', 'egg', 'fish', 'milk']
甚至是不同类型的混合:
l = [365, 'everyday', 0.618, True]
l身为一个列表,有一些特有的功能,这个我们下回再说。
26.操作list
假设我们现在有一个list:
l = [365, 'everyday', 0.618, True]
除了用for...in遍历l中的元素,我们还能做点啥?
(1). 访问list中的元素
list中的每个元素都对应一个递增的序号。与现实中习惯的序号不同在于,计算机中的计数通常都是从0开始,python也不例外。如果你记不清这个而导致了错误,请去听一下孙燕姿的《爱从零开始》。
要访问l中的第1个元素365,只要用l[0]就可以了。依次类推,
print l[1]
就会输出'everyday'
注意,你不能访问一个不存在的元素,比如l[10],程序就会报错,提示你index越界了。
(2). 修改list中的元素
修改list中的某一个元素,只需要直接给那个元素赋值就可以了:
l[0] = 123
输出l,得到[123, 'everyday', 0.618, True],第1个元素已经从365被改成了123。
(3). 向list中添加元素
list有一个append方法,可以增加元素。以l这个列表为例,调用的方法是:
l.append(1024)
输出l,你会看到[123, 'everyday', 0.618, True, 1024],1024被添加到了l,成为最后一个元素。(第一个元素在上一步被改成了123)
然后同样可以用l[4]得到1024。
(4). 删除list中的元素
删除list中的某一个元素,要用到del:
del l[0]
输出l,得到['everyday', 0.618, True, 1024]。这时候再调用l[0],会得到'everyday',其他元素的序号也相应提前。
以上这些命令,你可以直接在python shell中尝试。
#==== 点球小游戏 ====#
方法有很多种,我只是提供一种参考。你可以按照自己喜欢的方式去做,那样她才是属于你的游戏。
先说一下方向的设定。我的想法比较简单,就是左中右三个方向,用字符串来表示。射门或者扑救的时候,直接输入方向。所以这里我准备用raw_input。有同学是用1-8的数字来表示八个方向,每次输入一个数字,这也是可以的。不过这样守门员要扑住的概率可就小多了。
至于电脑随机挑选方向,如果你是用数字表示,就用我们之前讲过的randint来随机就行。不过我这次打算用random的另一个方法:choice。它的作用是从一个list中随机挑选一个元素。
于是,罚球的过程可以这样写:
from random import choice
print 'Choose one side to shoot:'
print 'left, center, right'
you = raw_input()
print 'You kicked ' + you
direction = ['left', 'center', 'right']
com = choice(direction)
print 'Computer saved ' + com
if you != com:
print 'Goal!'
else:
print 'Oops...'
反之亦然,不赘述。
27.list切片
list有两类常用操作:索引(index)和切片(slice)。
昨天我们说的用[]加序号访问的方法就是索引操作。
除了指定位置进行索引外,list还可以处理负数的索引。继续用昨天的例子:
l = [365, 'everyday', 0.618, True]
l[-1]表示l中的最后一个元素。
l[-3]表示倒数第3个元素。
切片操作符是在[]内提供一对可选数字,用:分割。冒号前的数表示切片的开始位置,冒号后的数字表示切片到哪里结束。同样,计数从0开始。
注意,开始位置包含在切片中,而结束位置不包括。
l[1:3]
得到的结果是['everyday', 0.618]。
如果不指定第一个数,切片就从列表第一个元素开始。
如果不指定第二个数,就一直到最后一个元素结束。
都不指定,则返回整个列表的一个拷贝。
l[:3]
l[1:]
l[:]
同索引一样,切片中的数字也可以使用负数。比如:
l[1:-1]
得到['everyday', 0.618]
图19
#==== 点球小游戏 ====#
昨天有了一次罚球的过程,今天我就让它循环5次,并且记录下得分。先不判断胜负。
用score_you表示你的得分,score_com表示电脑得分。开始都为0,每进一球就加1。
注意:手机上代码有可能会被换行。
28.字符串的分割
字符串和list之间有很多不得不说的事。比如有同学想要用python去自动抓取某个网页上的下载链接,那就需要对网页的代码进行处理。处理的过程中,免不了要在字符串和list之间进行很多操作。
我们先从最基本的开始。假设你现在拿到了一个英语句子,需要把这个句子中的每一个单词拿出来单独处理。
sentence = 'I am an Englist sentence'
这时就需要对字符串进行分割。
sentence.split()
split()会把字符串按照其中的空格进行分割,分割后的每一段都是一个新的字符串,最终返回这些字符串组成一个list。于是得到
['I', 'am', 'an', 'Englist', 'sentence']
原来字符串中的空格不再存在。
除了空格外,split()同时也会按照换行符\n,制表符\t进行分割。所以应该说,split默认是按照空白字符进行分割。
之所以说默认,是因为split还可以指定分割的符号。比如你有一个很长的字符串
section = 'Hi. I am the one. Bye.'
通过指定分割符号为'.',可以把每句话分开
section.split('.')
得到
['Hi', ' I am the one', ' Bye', '']
这时候,'.'作为分割符被去掉了,而空格仍然保留在它的位置上。
注意最后那个空字符串。每个'.'都会被作为分割符,即使它的后面没有其他字符,也会有一个空串被分割出来。例如
'aaa'.split('a')
将会得到['', '', '', ''],由四个空串组成的list。
既然有把字符串分割成list,那也相应就有把list连接成字符串,这个下节再说。
#==== 点球小游戏 ====#
在昨天代码的基础上,我们加上胜负判断,如果5轮结束之后是平分,就继续踢。
所以我们把一轮的过程单独拿出来作为一个函数kick,在5次循环之后再加上一个while循环。
另外,这里把之前的score_you和score_com合并成了一个score数组。这里的原因是,要让kick函数里用到外部定义的变量,需要使用全局变量的概念。暂时想避免说这个,而用list不存在这个问题。
29.连接list
这节要说的方法是join。它和昨天说的split正好相反:split是把一个字符串分割成很多字符串组成的list,而join则是把一个list中的所有字符串连接成一个字符串。
join的格式有些奇怪,它不是list的方法,而是字符串的方法。首先你需要有一个字符串作为list中所有元素的连接符,然后再调用这个连接符的join方法,join的参数是被连接的list:
s = ';'
li = ['apple', 'pear', 'orange']
fruit = s.join(li)
print fruit
得到结果'apple;pear;orange'。
从结果可以看到,分号把list中的几个字符串都连接了起来。
你也可以直接在shell中输入:
';'.join(['apple', 'pear', 'orange'])
得到同样的结果。
用来连接的字符串可以是多个字符,也可以是一个空串:
''.join(['hello', 'world'])
得到'helloworld',字符串被无缝连接在一起。
30.字符串的索引和切片
#==== 关于字符串的事 ====#
之前说了,字符串和list有很多不得不说的事。今天就来说说字符串的一些与list相似的操作。
(1). 遍历
通过for...in可以遍历字符串中的每一个字符。
word = 'helloworld'
for c in word:
print c
(2). 索引访问
通过[]加索引的方式,访问字符串中的某个字符。
print word[0]
print word[-2]
与list不同的是,字符串不能通过索引访问去更改其中的字符。
word[1] = 'a'
这样的赋值是错误的。
(3). 切片
通过两个参数,截取一段子串,具体规则和list相同。
print word[5:7]
print word[:-5]
print word[:]
(4). 连接字符
join方法也可以对字符串使用,作用就是用连接符把字符串中的每个字符重新连接成一个新字符串。
newword = ','.join(word)
31.读文件
之前,我们写的程序绝大多数都依赖于从命令行输入。假如某个程序需要输入很多数据,比如一次考试的全班学生成绩,再这么输就略显痛苦了。一个常见的办法就是把学生的成绩都保存在一个文件中,然后让程序自己从这个文件里取数据。
要读取文件,先得有文件。我们新建个文件,就叫它data.txt。在里面随便写上一些话,保存。把这个文件放在接下来你打算保存代码的文件夹下,这么做是为了方便我们的程序找到它。准备工作就绪,可以来写我们的代码了。
打开一个文件的命令很简单:
open('文件名')
这里的文件名可以用文件的完整路径,也可以是相对路径。因为我们把要读取的文件和代码放在了同一个文件夹下,所以只需要写它的文件名就够了。
f = open('data.txt')
注:py2里可以使用 open 或 file 方法打开文件,py3 只能使用 open。
但这一步只是打开了一个文件,并没有得到其中的内容。变量f保存了这个文件,还需要去读取它的内容。你可以通过read()函数把文件内所有内容读进一个字符串中。
data = f.read()
做完对文件的操作之后,记得用close()关闭文件,释放资源。虽然现在这样一个很短的程序,不做这一步也不会影响运行结果。但养成好习惯,可以避免以后发生莫名的错误。
完整程序示例:
f = open('data.txt')
data = f.read()
print data
f.close()
是不是很简单?
读取文件内容的方法还有
readline() #读取一行内容
readlines() #把内容按行读取至一个list中
去替换程序的第二行,看看它们的区别。
32.写文件
来而不往,非礼也。有读,就要有写。
和把大象关进冰箱一样,写文件也需要三步:
打开文件;
把内容写入文件;
关闭文件。
打开文件我们昨天已经讲过。但python默认是以只读模式打开文件。如果想要写入内容,在打开文件的时候需要指定打开模式为写入:
f = open('output.txt', 'w')
'w'就是writing,以这种模式打开文件,原来文件中的内容会被你新写入的内容覆盖掉,如果文件不存在,会自动创建文件。
不加参数时,open为你默认为'r',reading,只读模式,文件必须存在,否则引发异常。
另外还有一种模式是'a',appending。它也是一种写入模式,但你写入的内容不会覆盖之前的内容,而是添加到文件中。
py2 中打开文件还有一种方法,就是file(),用法和open()是一致的。但 py3 已取消。
写入内容的方法同样简单:
f.write('a string you want to write')
write的参数可以是一个字符串,或者一个字符串变量。
示例程序:
data = 'I will be in a file.\nSo cool!'
out = open('output.txt', 'w')
out.write(data)
out.close()
在你的程序保存目录下,打开output.txt就会看到结果。
33.处理文件中的数据
我们已经知道了如何读取和写入文件。有了这两个操作文件的方法,再加上对文件内容的处理,就能写一些小程序,解决不少日常的数据处理工作。
比如我现在拿到一份文档,里面有某个班级里所有学生的平时作业成绩。因为每个人交作业的次数不一样,所以成绩的数目也不同,没交作业的时候就没有分。我现在需要统计每个学生的平时作业总得分。
记得我小的时候,经常有同学被老师喊去做统计分数这种“苦力”。现在电脑普及了,再这么干就太弱了。用python,几行代码就可以搞定。
看一下我们的文档里的数据:
#-- scores.txt
刘备 23 35 44 47 51
关羽 60 77 68
张飞 97 99 89 91
诸葛亮 100
(1).先把文件读进来:
f = file('scores.txt')
(2).取得文件中的数据。因为每一行都是一条学生成绩的记录,所以用readlines,把每一行分开,便于之后的数据处理:
lines = f.readlines()
f.close()
提示:在程序中,经常使用print来查看数据的中间状态,可以便于你理解程序的运行。比如这里你可以print lines,看一下内容被存成了什么格式。
(3).对每一条数据进行处理。按照空格,把姓名、每次的成绩分割开:
for line in lines:
data = line.split()
接下来的4、5两个步骤都是针对一条数据的处理,所以都是在for循环的内部。
(4).整个程序最核心的部分到了。如何把一个学生的几次成绩合并,并保存起来呢?我的做法是:对于每一条数据,都新建一个字符串,把学生的名字和算好的总成绩保存进去。最后再把这些字符串一起保存到文件中:
sum = 0
for score in data[1:]:
sum += int(score)
result = '%s\t: %d\n' % (data[0], sum)
这里几个要注意的点:
对于每一行分割的数据,data[0]是姓名,data[1:]是所有成绩组成的列表。
每次循环中,sum都要先清零。
score是一个字符串,为了做计算,需要转成整数值int。
result中,我加了一个制表符\t和换行符\n,让输出的结果更好看些。
(5).得到一个学生的总成绩后,把它添加到一个list中。
results.append(result)
results需要在循环之前初始化results = []
(6).最后,全部成绩处理完毕后,把results中的内容保存至文件。因为results是一个字符串组成的list,这里我们直接用writelines方法:
output = file('result.txt', 'w')
output.writelines(results)
outpus.close()
大功告成,打开文件检验一下结果吧。
以下是完整程序,把其中print前面的注释符号去掉,可以查看关键步骤的数据状态。不过因为字符编码的问题,list的中文可能会显示为你看不懂的字符。
f = file('scores.txt')
lines = f.readlines()
#print lines
f.close()
results = []
for line in lines:
#print line
data = line.split()
#print data
sum = 0
for score in data[1:]:
sum += int(score)
result = '%s \t: %d\n' % (data[0], sum)
#print result
results.append(result)
#print results
output = file('result.txt', 'w')
output.writelines(results)
output.close()
34.break
我们已经熟悉了循环的使用,包括while和for...in。while循环在条件不满足时结束,for循环遍历完序列后结束。如果在循环条件仍然满足或序列没有遍历完的时候,想要强行跳出循环,就需要用到break语句。
while True:
a = raw_input()
if a == 'EOF':
break
上面的程序不停接受用户输入。当用户输入一行“EOF”时,程序结束。
for i in range(10):
a = raw_input()
if a == 'EOF':
break
上面的程序接受用户10次输入,当用户输入一行“EOF”时,程序提前结束。
回到我们最早的那个猜数字小游戏。用break可以加上一个功能,当用户输入负数时,游戏就结束。如此一来,假如有玩家猜了几次之后仍然猜不中,一怒之下想要直接退出游戏,就猜一个负数。
添加的代码是:
if answer < 0:
print 'Exit game...'
break
与break类似的还有一个continue语句,下节说。
35.continue
break是彻底地跳出循环,而continue只是略过本次循环的余下内容,直接进入下一次循环。
在我们前面写的那个统计分数的程序里,如果发现有成绩不足60分,就不记入总成绩。当然,你可以用if判断来实现这个效果。但我们今天要说另一种方法:continue。
for score in data[1:]:
point = int(score)
if point < 60:
continue
sum += point
注意:无论是continue还是break,其改变的仅仅是当前所处的最内层循环的运行,如果外层还有循环,并不会因此略过或跳出。
在脑中模拟运行下面这段程序,想想会输出什么结果。再敲到代码里验证一下:
i = 0
while i < 5:
i += 1
for j in range(3):
print j
if j == 2:
break
for k in range(3):
if k == 2:
continue
print k
if i > 3:
break
print i
36.异常处理
try:
f = file('non-exist.txt')
print 'File opened!'
f.close()
except:
print 'File not exists.'
print 'Done'
当程序在try内部打开文件引发异常时,会跳过try中剩下的代码,直接跳转到except中的语句处理异常。于是输出了“File not exists.”。如果文件被顺利打开,则会输出“File opened!”,而不会去执行except中的语句。
字典也可以通过for...in遍历:
for name in score:
print score[name]
注意,遍历的变量中存储的是字典的键。
如果要改变某一项的值,就直接给这一项赋值:
score['虚竹'] = 91
增加一项字典项的方法是,给一个新键赋值:
score['慕容复'] = 88
删除一项字典项的方法是del:
del score['萧峰']
注意,这个键必须已存在于字典中。
如果你想新建一个空的字典,只需要:
d = {}
38.模块
python自带了功能丰富的标准库,另外还有数量庞大的各种第三方库。使用这些“巨人的”代码,可以让开发事半功倍,就像用积木一样拼出你要的程序。
使用这些功能的基本方法就是使用模块。通过函数,可以在程序里重用代码;通过模块,则可以重用别的程序中的代码。
模块可以理解为是一个包含了函数和变量的py文件。在你的程序中引入了某个模块,就可以使用其中的函数和变量。
来看一个我们之前使用过的模块:
import random
import语句告诉python,我们要用random模块中的内容。然后便可以使用random中的方法,比如:
random.randint(1, 10)
random.choice([1, 3, 5])
注意:函数前面需要加上“random.”,这样python才知道你是要调用random中的方法。
想知道random有哪些函数和变量,可以用dir()方法:
dir(random)
如果你只是用到random中的某一个函数或变量,也可以通过from...import...指明:
from math import pi
print pi
为了便于理解和避免冲突,你还可以给引入的方法换个名字:
from math import pi as math_pi
print math_pi