Python学习日记07

Day.07

2020.02.25
今天主要是系统性复习一下字符串、列表、元组、字典的知识，以及集合、生成式和生成器的学习。其中字符串、列表、元组、字典的函数方法前几天的日记中都已经提到，这里不再阐述，但是需要注意的一点是，元组和列表的区别：
虽然元组不能像列表那样修改元素，但是，元组的创建时间和占用空间上都优于列表，如果不需要对元素进行添加、删除、修改的话，肯定还是要优先选择元组的（因为在多线程环境中，不变的对象要比可变的对象更加容易维护，并且可以节省开销，还可以方便地被共享访问）。
接下来是今天的学习内容：

1.集合

python中的集合概念和数学中的集合一样，是一个无序不重复的序列，并且可以进行交集、并集、差集等运算。集合的创建可以使用大括号 { } 或者 set() 函数创建集合，注意：创建一个空集合必须用 set() 而不是 { }，因为 { } 是用来创建一个空字典。
在进行集合运算的时候，既可以用python内置的方法来进行运算，也可以用运算符直接进行运算，比如：
交集：set1 & set2 == set1.intersection(set2)
并集：set1 | set2 == set1.union(set2)
差集：set1 - set2 == set1.difference(set2)
两个集合中不重复的元素集合：set1 ^ set2 == set1.symmetric_difference(set2)
判断子集和超集：
set2 <= set1 == set2.issubset(set1)
set1 >= set2 == set1.issuperset(set2)
两者的结果是一样的，但是我个人倾向于使用运算符进行运算，因为更加直观。还有一些集合的其他内置方法，这里用表格作为总结（以上提到的方法不再列出）：

方法	描述
add()	为集合添加元素
clear()	移除集合中的所有元素
copy()	拷贝一个集合
difference_update()	移除集合中的元素，该元素在指定的集合也存在
discard()	删除集合中指定的元素
intersection_update()	返回集合的交集
isdisjoint()	判断两个集合是否包含相同的元素，如果没有返回True，否则返回False
pop()	随机移除元素
remove()	移除指定元素
symmetric_difference_update()	移除当前集合中在另外一个指定集合相同的元素，并将另外一个指定集合中不同的元素插入到当前集合中
update()	给集合添加元素

2.生成式和生成器

这里推荐在学习Python-100-Days的时候和牛客网python3教程相对应的迭代器与生成器的这一节内容一起看，会理解得更加清楚。但是因为迭代器和生成器的内容涉及面向对象的编程，所以在这里作初步了解即可，将来还会细讲。
首先，生成式是指在创建列表或者元组时，直接在括号内部输入算法生成，比如：
f = [x for x in range(1,10)] 或者 f = [x+y for x in ‘ABCDE’ for y in ‘1234567’]
因为用这种语法创建列表时，元素已经准备就绪，所以需要耗费较多的内存空间。
然后引入迭代器和生成器的概念：迭代器是一个可以记住遍历的位置的对象，迭代器对象从集合的第一个元素开始访问，直到所有的元素被访问完结束。迭代器只能往前不会后退。迭代器有两个基本方法iter()和next()，其中，iter()用于创建迭代器对象（或者说返回一个特殊的迭代器对象），next()则用于返回下一个迭代器对象。
而使用了yield的函数则被称为生成器，跟普通函数不同的是，生成器是一个返回迭代器的函数，只能用于迭代操作，更简单点理解生成器就是一个迭代器。
在调用生成器运行的过程中，每次遇到 yield 时函数会暂停并保存当前所有的运行信息，返回 yield 的值, 并在下一次执行 next() 方法时从当前位置继续运行。调用一个生成器函数，返回的是一个迭代器对象。
所以同样的一个语法如果把列表改造成生成器，那么它将大大减少存储数据的空间。比如：将原本的生成式语句f = [x ** 2 for x in range(1, 1000)]改造成生成器语句f = (x ** 2 for x in range(1, 1000))。
然后是今日的练习题：

#练习题1：在屏幕上显示跑马灯文字
#具体实现方法：
import os
import time


def main():
    content = '北京欢迎你为你开天辟地…………'
    while True:
        # 清理屏幕上的输出
        os.system('cls')  # os.system('clear')
        print(content)
        # 休眠200毫秒
        time.sleep(0.2)
        content = content[1:] + content[0]


if __name__ == '__main__':
    main()
#测试结果：
#北京欢迎你为你开天辟地…………
#京欢迎你为你开天辟地…………北
#欢迎你为你开天辟地…………北京
#迎你为你开天辟地…………北京欢
#你为你开天辟地…………北京欢迎
#为你开天辟地…………北京欢迎你
#你开天辟地…………北京欢迎你为
#开天辟地…………北京欢迎你为你
#天辟地…………北京欢迎你为你开
#辟地…………北京欢迎你为你开天
#地…………北京欢迎你为你开天辟
#…………北京欢迎你为你开天辟地
#………北京欢迎你为你开天辟地…
#……北京欢迎你为你开天辟地……
#…北京欢迎你为你开天辟地………
#北京欢迎你为你开天辟地…………
#京欢迎你为你开天辟地…………北
#欢迎你为你开天辟地…………北京


#Process finished with exit code -1

小结：这一题涉及到的知识盲区太多了，我没写出来，这是GitHub上的答案。其中os模块主要用于处理系统的文件和目录，os.system(‘cls’)是清屏的效果。而time模块提供各种与时间相关的函数，time.sleep(secs)的作用是在给定的秒数内挂起调用线程的执行。此外，我查阅资料了解到os.system(‘cls’)在cmd上执行的话其实是会有一个返回值0，如果没有变量接收这个返回值，就会输出在命令行窗口，解决的办法就是将其返回值给一个变量，比如：i = os.system(‘cls’)。在IDLE下的清屏的话，就比较简单，不需要用到os.system(‘cls’)，用特定的按键即可。以我用的PyCharm为例，在终端左边点击Clear All即可实现清屏。而time.sleep(secs)方法则更像是一个定时器，可以精确给定延迟的时间，如果不加这个函数，则会瞬间跳出字符串的滚动。
跑马灯的原理就是字符串的切片然后再拼接起来即可：从1位置切到最后，再在末尾加上原来的0位置即可。

#练习题2：设计一个函数产生指定长度的验证码，验证码由大小写字母和数字构成
#具体实现方法：
import random


def yanzhengma(x):
    list1 = [a for a in 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz']
    list2 = [b for b in range(10)]
    list3 = list1 + list2
    print('验证码为：', end='')
    for c in range(x):
        print((random.sample(list3, x))[c], end='')
    print(end='\n')


if __name__ == '__main__':
    while 1:
        x = int(input('请输入验证码的位数:'))
        yanzhengma(x)
#测试结果：
#请输入验证码的位数:4
#验证码为：jhkD
#请输入验证码的位数:5
#验证码为：OWrAz
#请输入验证码的位数:6
#验证码为：E9gXJm
#请输入验证码的位数:4
#验证码为：bNav
#请输入验证码的位数:
#Process finished with exit code -1

小结：具体思路就是形成一个包含大小写字母和数字的列表，然后使用random模块中的sample函数，因为这个函数有两个参数，一个是population，一个是k。其中population指定所要产生随机序列的原序列，k指定所要产生随机序列的位数，在本题中通过函数参数x输入。本题其实还有优化的地方，比如可以通过ASCII码的范围来产生一个包含大小写字母和数字的列表，但是需要额外的内容，将来学到了会重新补充到这里（需要导入numpy模块）。

3.今日总结

今天因为下午党支部要开在线会议，晚上要试运行网课，所以花费了比较多的时间，前面这两个练习题和知识点也是在空余的时间赶忙写出来的，所以说今日份的内容今天没有学完，可能需要分几天来学了。今天只做了两个练习题的主要原因是：一来是没有太多的时间深入学习，二来是题目确实都和前几天相比难度有所上升，需要仔细钻研，因为涉及到很多特殊模块的知识没有学到。