Python学习笔记（2）

《Python编程：从入门到实践》学习笔记

1、用户输入和while循环

1.1用户输入

1.1.1函数input()的工作原理

函数input（）让程序暂停运行，等待用户输入一些文本。获取用户输入后，Python将其存储在一个变量中，以方便使用。

示例如下：

message=input("請輸入姓名：")
print(message)

函数input()接受一个参数：即要向用户显示的提示或说明，让用户知道该如何做。在这个
示例中，Python运行第1行代码时，用户将看到提示請輸入姓名：。程序等待用户输入，并在用户按回车键后继续运行。输入存储在变量message中，接下来的print(message)将输入呈现给用户：

运行结果：

請輸入姓名：zhangsha
zhangsha

说明：绿色字体为人为手动输入的值，下同。

1.1.2编写清晰的程序

有时候，提示可能超过一行，例如，你可能需要指出获取特定输入的原因。在这种情况下，
可将提示存储在一个变量中，再将该变量传递给函数input()。这样，即便提示超过一行，input()
语句也非常清晰。

prompt = "If you tell us who you are, we can personalize the messages you see."
prompt += "\nWhat is your first name? "
name = input(prompt)
print("\nHello, " + name + "!")

这个示例演示了一种创建多行字符串的方式。第1行将消息的前半部分存储在变量prompt中；
在第2行中，运算符+=在存储在prompt中的字符串末尾附加一个字符串。
运行结果：

If you tell us who you are, we can personalize the messages you see.
What is your first name? kangkang

Hello, kangkang!

1.1.3使用int()来获取数值输入

使用函数input()时，Python将用户输入解读为字符串。函数int()将数字的字符串表示转换为数值表示，如下所示：

height = input("How tall are you, in inches? ")
height = int(height)
if height >= 36:
    print("\nYou're tall enough to ride!")
else:
    print("\nYou'll be able to ride when you're a little older.")

在这个程序中，为何可以将height同36进行比较呢？因为在比较前，height = int(height)

将输入转换成了数值表示。如果输入的数字大于或等于36，我们就告诉用户他满足身高条件：

运行结果：

How tall are you, in inches? 70

You're tall enough to ride!

将数值输入用于计算和比较前，务必将其转换为数值表示。

1.1.4求模运算符

处理数值信息时，求模运算符（%）是一个很有用的工具，它将两个数相除并返回余数。

求模运算符不会指出一个数是另一个数的多少倍，而只指出余数是多少。

如果一个数可被另一个数整除，余数就为0，因此求模运算符将返回0。你可利用这一点来判
断一个数是奇数还是偶数：

number = input("Enter a number, and I'll tell you if it's even or odd: ")
number = int(number)
if number % 2 == 0:
    print("\nThe number " + str(number) + " is even.")
else:
    print("\nThe number " + str(number) + " is odd.")

偶数都能被2整除，因此对一个数（number）和2执行求模运算的结果为零，即number % 2 ==
0，那么这个数就是偶数；否则就是奇数。

输出结果：

Enter a number, and I'll tell you if it's even or odd: 12

The number 12 is even.

1.2while循环

for循环用于针对集合中的每个元素都一个代码块，而while循环不断地运行，直到指定的条
件不满足为止。

prompt = "\nTell me something, and I will repeat it back to you:"
prompt += "\nEnter 'quit' to end the program. "
active = True
while active:
    message = input(prompt)
    if message == 'quit':
        active = False
    else:
        print(message)

运行结果：

Tell me something, and I will repeat it back to you:
Enter 'quit' to end the program. quit

在这个程序中，输入quit程式结束；输入其他，程序会进入死循环状态。

1.2.1使用break 退出循环

要立即退出while循环，不再运行循环中余下的代码，也不管条件测试的结果如何，可使用break语句。break语句用于控制程序流程，可使用它来控制哪些代码行将执行，哪些代码行不执行，从而让程序按你的要求执行你要执行的代码。

prompt = "\nTell me something, and I will repeat it back to you:"
prompt += "\nEnter 'quit' to end the program. "
active = True
while active:
    message = input(prompt)
    if message == 'quit':
        active = False
    else:
        print(message)
        break

在这个程序中，输入quit程式结束；输入其他，程序也将结束。

---

注意：在任何Python循环中都可使用break语句。例如，可使用break语句来退出遍历列表或字典
的for循环。

---

1.2.2在循环中使用continue

要返回到循环开头，并根据条件测试结果决定是否继续执行循环，可使用continue语句，它
不像break语句那样不再执行余下的代码并退出整个循环。例如，来看一个从1数到10，但只打印
其中奇数的循环：

current_number = 0
while current_number < 10:
    current_number += 1
    if current_number % 2 == 0:
        continue
    print(current_number)

运行结果：

1
3
5
7
9

1.3使用while 循环来处理列表和字典

for循环是一种遍历列表的有效方式，但在for循环中不应修改列表，否则将导致Python难以跟踪其中的元素。要在遍历列表的同时对其进行修改，可使用while循环。通过将while循环同列表和字典结合起来使用，可收集、存储并组织大量输入，供以后查看和显示。

1.3.1在列表之间移动元素

假设有一个列表，其中包含新注册但还未验证的网站用户；验证这些用户后，如何将他们移到另一个已验证用户列表中呢？一种办法是使用一个while循环，在验证用户的同时将其从未验证用户列表中提取出来，再将其加入到另一个已验证用户列表中。代码可能类似于下面这样：

# 首先，创建一个待验证用户列表
# 和一个用于存储已验证用户的空列表
unconfirmed_users = ['alice', 'brian', 'candace']
confirmed_users = []
# 验证每个用户，直到没有未验证用户为止
# 将每个经过验证的列表都移到已验证用户列表中
while unconfirmed_users:
    current_user = unconfirmed_users.pop()
    print("Verifying user: " + current_user.title())
    confirmed_users.append(current_user)
    # 显示所有已验证的用户
    print("\nThe following users have been confirmed:")
    for confirmed_user in confirmed_users:
        print(confirmed_user.title())

运行结果：

第一次：Verifying user: Candace

The following users have been confirmed:
Candace
第二次：Verifying user: Brian

The following users have been confirmed:
Candace
Brian
第三次：Verifying user: Alice

The following users have been confirmed:
Candace
Brian
Alice

1.3.2删除包含特定值的所有列表元素

假设你有一个宠物列表，其中包含多个值为'cat'的元素。要删除所有这些元素，可不断运行一个while循环，直到列表中不再包含值'cat'，如下所示：

# 删除包含特定值的所有列表元素
pets = ['dog', 'cat', 'dog', 'goldfish', 'cat', 'rabbit', 'cat']
print(pets)
while 'cat' in pets:
    pets.remove('cat')
print(pets)

运行结果：

['dog', 'cat', 'dog', 'goldfish', 'cat', 'rabbit', 'cat']
['dog', 'dog', 'goldfish', 'rabbit']

1.3.3使用用户输入来填充字典

可使用while循环提示用户输入任意数量的信息。下面来创建一个调查程序，其中的循环每次执行时都提示输入被调查者的名字和回答。我们将收集的数据存储在一个字典中，以便将回答同被调查者关联起来：

#定义空字典
responses = {}
# 设置一个标志，指出调查是否继续
polling_active = True
while polling_active:
    # 提示输入被调查者的名字和回答
    name = input("\nWhat is your name? ")
    response = input("Which mountain would you like to climb someday? ")
    # 将答卷存储在字典中
    responses[name] = response
    # 看看是否还有人要参与调查
    repeat = input("Would you like to let another person respond? (yes/ no) ")
    if repeat == 'no':
        polling_active = False
# 调查结束，显示结果
print("\n--- Poll Results ---")
for name, response in responses.items():
    print(name + " would like to climb " + response + ".")

运行结果：

What is your name? yu
Which mountain would you like to climb someday? rr
Would you like to let another person respond? (yes/ no) yes

What is your name? yy
Which mountain would you like to climb someday? ww
Would you like to let another person respond? (yes/ no) no

--- Poll Results ---
yu would like to climb rr.
yy would like to climb ww.

2.函 数

2.1函数定义

使用关键字def来告诉Python你要定义一个函数。

#自定义函数
def greet_hello():
    print("你好")

greet_hello()

运行结果：

你好

2.1.1向函数传递信息

通过在这里添加username，就可让函数接受你给username指定的任何值。现在，这个函数要求你调用它时给username指定一个值。

#向函数传递信息
def greet_hello(username):
    print("你好,"+username.title()+"!")

greet_hello("小李")

运行结果：

你好,小李!

2.1.2实参和形参

在函数greet_hello()的定义中，变量username是一个形参——函数完成其工作所需的一项信息。在代码greet_hello('小李')中，值'小李'是一个实参。实参是调用函数时传递给函数的信息。我们调用函数时，将要让函数使用的信息放在括号内。在greet_hello('小李')中，将实参'jesse'传递给了函数greet_hello()，这个值被存储在形参username中。

2.2传递实参

鉴于函数定义中可能包含多个形参，因此函数调用中也可能包含多个实参。向函数传递实参的方式很多，可使用位置实参，这要求实参的顺序与形参的顺序相同；也可使用关键字实参，其中每个实参都由变量名和值组成；还可使用列表和字典。

2.2.1 位置实参

你调用函数时，Python必须将函数调用中的每个实参都关联到函数定义中的一个形参。为此，最简单的关联方式是基于实参的顺序。这种关联方式被称为位置实参。

def describe_pet(animal_type, pet_name):
    """显示宠物的信息"""
    print("\nI have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

describe_pet('hamster', 'harry')
describe_pet('dog', 'willie')

这个函数的定义表明，它需要一种动物类型和一个名字。调用describe_pet()时，需要按顺序提供一种动物类型和一个名字。例如，在前面的函数调用中，实参'hamster'存储在形参animal_type中，而实参'harry'存储在形参pet_name中。在函数体内，使用了这两个形参来显示宠物的信息。你可以根据需要调用函数任意次。

运行结果：

I have a hamster.
My hamster's name is Harry.

I have a dog.
My dog's name is Willie.

2.2.2 关键字实参

      关键字实参是传递给函数的名称—值对。你直接在实参中将名称和值关联起来了，因此向函数传递实参时不会混淆（不会得到名为Hamster的harry这样的结果）。关键字实参让你无需考虑函数调用中的实参顺序，还清楚地指出了函数调用中各个值的用途。

#关键字实参
def describe_pet(animal_type, pet_name):
    """显示宠物的信息"""
    print("\nI have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

describe_pet( pet_name='harry',animal_type='hamster')

运行结果：

I have a hamster.
My hamster's name is Harry.

---

注意 使用关键字实参时，务必准确地指定函数定义中的形参名。

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2.2.3 默认值

编写函数时，可给每个形参指定默认值。在调用函数中给形参提供了实参时，Python将使用指定的实参值；否则，将使用形参的默认值。因此，给形参指定默认值后，可在函数调用中省略相应的实参。使用默认值可简化函数调用，还可清楚地指出函数的典型用法。

def describe_pet(pet_name, animal_type='dog'):
    """显示宠物的信息"""
    print("\nI have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

describe_pet(pet_name='willie')

describe_pet('willie')

describe_pet(pet_name='harry', animal_type='hamster')

三种函数调用方式都可行。

运行结果：

I have a dog.
My dog's name is Willie.

I have a dog.
My dog's name is Willie.

I have a hamster.

---

注意 使用默认值时，在形参列表中必须先列出没有默认值的形参，再列出有默认值的实参。这让Python依然能够正确地解读位置实参。

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2.3 返回值

函数并非总是直接显示输出，相反，它可以处理一些数据，并返回一个或一组值。函数返回的值被称为返回值。在函数中，可使用return语句将值返回到调用函数的代码行。返回值让你能够将程序的大部分繁重工作移到函数中去完成，从而简化主程序。

2.3.1 返回简单值

下面来看一个函数，它接受名和姓并返回整洁的姓名：

#函數返回值
def get_formatted_name(first_name, last_name):
    """返回整洁的姓名"""
    full_name = first_name + ' ' + last_name
    return full_name.title()

musician = get_formatted_name('jimi', 'hendrix')
print(musician)

运行结果：

Jimi Hendrix

2.3.2让实参变成可选的

有时候，需要让实参变成可选的，这样使用函数的人就只需在必要时才提供额外的信息。可使用默认值来让实参变成可选的。

def get_formatted_name(first_name, last_name, middle_name=''):
    """返回整洁的姓名"""
    if middle_name:
        full_name = first_name + ' ' + middle_name + ' ' + last_name
    else:
        full_name = first_name + ' ' + last_name
    return full_name.title()

musician = get_formatted_name('jimi', 'hendrix')
print(musician)
musician = get_formatted_name('john', 'hooker', 'lee')
print(musician)

运行结果：

Jimi Hendrix
John Lee Hooker

2.3.3 返回字典

函数可返回任何类型的值，包括列表和字典等较复杂的数据结构。

def build_person(first_name, last_name, age=''):
    """返回一个字典，其中包含有关一个人的信息"""
    person = {'first': first_name, 'last': last_name}
    if age:
        person['age'] = age
    return person

musician = build_person('jimi', 'hendrix')
print(musician)
musician = build_person('jimi', 'hendrix', age=27)
print(musician)

在函数定义中，我们新增了一个可选形参age，并将其默认值设置为空字符串。如果函数调用中包含这个形参的值，这个值将存储到字典中。在任何情况下，这个函数都会存储人的姓名，但可对其进行修改，使其也存储有关人的其他信息。

运行结果：

{'first': 'jimi', 'last': 'hendrix'}
{'first': 'jimi', 'last': 'hendrix', 'age': 27}

2.3.4结合使用函数和while 循环

例如，下面将结合使用函数get_formatted_name()和while循环，以更正规的方式问候用户。下面尝试使用名和姓跟用户打招呼：

def get_formatted_name(first_name, last_name):
    """返回整洁的姓名"""
    full_name = first_name + ' ' + last_name
    return full_name.title()

while True:
    print("\nPlease tell me your name:")
    print("(enter 'q' at any time to quit)")
    f_name = input("First name: ")
    if f_name == 'q':
        break
    l_name = input("Last name: ")
    if l_name == 'q':
        break
    formatted_name = get_formatted_name(f_name, l_name)
    print("\nHello, " + formatted_name + "!")

运行结果：

Please tell me your name:
(enter 'q' at any time to quit)
First name: 裡
Last name: 裡

Hello, 裡 裡!

Please tell me your name:
(enter 'q' at any time to quit)
First name: q

2.4传递列表

你经常会发现，向函数传递列表很有用，这种列表包含的可能是名字、数字或更复杂的对象（如字典）。将列表传递给函数后，函数就能直接访问其内容。下面使用函数来提高处理列表的效率。
假设有一个用户列表，我们要问候其中的每位用户。下面的示例将一个名字列表传递给一个名为greet_users()的函数，这个函数问候列表中的每个人：

def greet_users(names):
    """向列表中的每位用户都发出简单的问候"""
    for name in names:
        msg = "Hello, " + name.title() + "!"
        print(msg)

usernames = ['hannah', 'ty', 'margot']
greet_users(usernames)

运行结果：

Hello, Hannah!
Hello, Ty!
Hello, Margot!

2.4.1 在函数中修改列表

将列表传递给函数后，函数就可对其进行修改。在函数中对这个列表所做的任何修改都是永久性的，这让你能够高效地处理大量的数据。

def print_models(unprinted_designs, completed_models):
    """
    模拟打印每个设计，直到没有未打印的设计为止
    打印每个设计后，都将其移到列表completed_models中
    """
    while unprinted_designs:
        current_design = unprinted_designs.pop()
        # 模拟根据设计制作3D打印模型的过程
        print("Printing model: " + current_design)
        completed_models.append(current_design)


def show_completed_models(completed_models):
    """显示打印好的所有模型"""
    print("\nThe following models have been printed:")
    for completed_model in completed_models:
        print(completed_model)

unprinted_designs = ['iphone case', 'robot pendant', 'dodecahedron']
completed_models = []
print_models(unprinted_designs, completed_models)
show_completed_models(completed_models)

运行结果：

Printing model: dodecahedron
Printing model: robot pendant
Printing model: iphone case

The following models have been printed:
dodecahedron
robot pendant
iphone case

2.4.2禁止函数修改列表

有时候，需要禁止函数修改列表。例如，假设像前一个示例那样，你有一个未打印的设计列表，并编写了一个将这些设计移到打印好的模型列表中的函数。你可能会做出这样的决定：即便打印所有设计后，也要保留原来的未打印的设计列表，以供备案。但由于你将所有的设计都移出了unprinted_designs，这个列表变成了空的，原来的列表没有了。为解决这个问题，可向函数传递列表的副本而不是原件；这样函数所做的任何修改都只影响副本，而丝毫不影响原件。要将列表的副本传递给函数，可以像下面这样做：

调用：print_models(unprinted_designs[:], completed_models)

def print_models(unprinted_designs, completed_models):
    """
    模拟打印每个设计，直到没有未打印的设计为止
    打印每个设计后，都将其移到列表completed_models中
    """
    while unprinted_designs:
        current_design = unprinted_designs.pop()
        # 模拟根据设计制作3D打印模型的过程
        print("Printing model: " + current_design)
        completed_models.append(current_design)


def show_completed_models(completed_models):
    """显示打印好的所有模型"""
    print("\nThe following models have been printed:")
    for completed_model in completed_models:
        print(completed_model)

unprinted_designs = ['iphone case', 'robot pendant', 'dodecahedron']
completed_models = []
print_models(unprinted_designs[:], completed_models)
show_completed_models(completed_models)

虽然向函数传递列表的副本可保留原始列表的内容，但除非有充分的理由需要传递副本，否则还是应该将原始列表传递给函数，因为让函数使用现成列表可避免花时间和内存创建副本，从而提高效率，在处理大型列表时尤其如此。

2.5传递任意数量的实参

有时候，你预先不知道函数需要接受多少个实参，好在Python允许函数从调用语句中收集任意数量的实参。

例如，来看一个制作比萨的函数，它需要接受很多配料，但你无法预先确定顾客要多少种配料。下面的函数只有一个形参*toppings，但不管调用语句提供了多少实参，这个形参都将它们统统收入囊中：

def make_pizza(*toppings):
    """概述要制作的比萨"""
    print("\nMaking a pizza with the following toppings:")
    for topping in toppings:
        print("- " + topping)
        
make_pizza('pepperoni')
make_pizza('mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')

形参名*toppings中的星号让Python创建一个名为toppings的空元组，并将收到的所有值都封装到这个元组中。

运行结果：

Making a pizza with the following toppings:
- pepperoni

Making a pizza with the following toppings:
- mushrooms
- green peppers
- extra cheese

2.5.1结合使用位置实参和任意数量实参

如果要让函数接受不同类型的实参，必须在函数定义中将接纳任意数量实参的形参放在最
后。

def make_pizza(size, *toppings):
    """概述要制作的比萨"""
    print("\nMaking a " + str(size) +
          "-inch pizza with the following toppings:")
    for topping in toppings:
        print("- " + topping)
        
make_pizza(16, 'pepperoni')
make_pizza(12, 'mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')

基于上述函数定义，Python将收到的第一个值存储在形参size中，并将其他的所有值都存储
在元组toppings中。在函数调用中，首先指定表示比萨尺寸的实参，然后根据需要指定任意数量
的配料。

运行结果：

Making a 16-inch pizza with the following toppings:
- pepperoni

Making a 12-inch pizza with the following toppings:
- mushrooms
- green peppers
- extra cheese

2.5.2使用任意数量的关键字实参

有时候，需要接受任意数量的实参，但预先不知道传递给函数的会是什么样的信息。在这种
情况下，可将函数编写成能够接受任意数量的键—值对——调用语句提供了多少就接受多少。一
个这样的示例是创建用户简介：你知道你将收到有关用户的信息，但不确定会是什么样的信息。
在下面的示例中，函数build_profile()接受名和姓，同时还接受任意数量的关键字实参：

def build_profile(first, last, **user_info):
    """创建一个字典，其中包含我们知道的有关用户的一切"""
    profile = {}
    profile['first_name'] = first
    profile['last_name'] = last
    for key, value in user_info.items():
        profile[key] = value
    return profile

user_profile = build_profile('albert', 'einstein',location='princeton',field='physics')
print(user_profile)

运行结果：

{'first_name': 'albert', 'last_name': 'einstein', 'location': 'princeton', 'field': 'physics'}

2.6 将函数存储在模块中

      函数的优点之一是，使用它们可将代码块与主程序分离。通过给函数指定描述性名称，可让
主程序容易理解得多。你还可以更进一步，将函数存储在被称为模块的独立文件中，再将模块导
入到主程序中。import语句允许在当前运行的程序文件中使用模块中的代码。
       通过将函数存储在独立的文件中，可隐藏程序代码的细节，将重点放在程序的高层逻辑上。
这还能让你在众多不同的程序中重用函数。将函数存储在独立文件中后，可与其他程序员共享这
些文件而不是整个程序。知道如何导入函数还能让你使用其他程序员编写的函数库。
      导入模块的方法有多种，下面对每种都作简要的介绍。

2.6.1 导入整个模块

      要让函数是可导入的，得先创建模块。模块是扩展名为.py的文件，包含要导入到程序中的
代码。下面来创建一个包含函数make_pizza()的模块。为此，我们将文件pizza.py中除函数
make_pizza()之外的其他代码都删除：

pizza.py

def make_pizza(size, *toppings):
    """概述要制作的比萨"""
    print("\nMaking a " + str(size) +
          "-inch pizza with the following toppings:")
    for topping in toppings:
        print("- " + topping)

      接下来，我们在pizza.py所在的目录中创建另一个名为making_pizzas.py的文件，这个文件导
入刚创建的模块，再调用make_pizza()两次：

import pizza

pizza.make_pizza(16, 'pepperoni')
pizza.make_pizza(12, 'mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')

运行结果：

Making a 16-inch pizza with the following toppings:
- pepperoni

Making a 12-inch pizza with the following toppings:
- mushrooms
- green peppers
- extra cheese

2.6.2 使用as 给函数指定别名

      如果要导入的函数的名称可能与程序中现有的名称冲突，或者函数的名称太长，可指定简短
而独一无二的别名——函数的另一个名称，类似于外号。要给函数指定这种特殊外号，需要在导
入它时这样做。

from pizza import make_pizza as mp
mp(16, 'pepperoni')
mp(12, 'mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')


import pizza as p
p.make_pizza(16, 'pepperoni')
p.make_pizza(12, 'mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')

使用星号（*）运算符可让Python导入模块中的所有函数：

from pizza import *

make_pizza(16, 'pepperoni')
make_pizza(12, 'mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese')

注意：

1.给形参指定默认值时，等号两边不要有空格：

def function_name(parameter_0, parameter_1='default value')

2.对于函数调用中的关键字实参，也应遵循这种约定：

function_name(value_0, parameter_1='value')