看例子,学 Python(一)

看例子,学 Python(一)

看例子,学 Python(二)
看例子,学 Python(三)

很难说,这篇代码比文字还多的文章,是否适合初学者。
它源于个人笔记,涉及的多是简单核心的概念,也许需要一些编程基础才能快速理解。
内容方面,力求循序渐进,避开细枝末节,注重原理和示例的连续性,尽量不罗列特性,点到即止。

说明:本文仅限于 Python 3。

Hello, Python!

Hello, Python! 开始,通过一系列不同实现,简单介绍字符串、函数等概念。

第一版

print("Hello, Python!")

print 是一个内置函数;在 Python 2 里,print 是一个语句(statement)。
字符串由引号表示,这一点与其它语言类似。
语句末尾不需要结尾符(比如 C 系列语言的分号)。

第二版

print("Hello, " + "Python!")
print("Hello, " * 3 + "Python!")

字面字符串即为对象。
操作符 +* 都对字符串做了重载。

第三版

print('Hello, "Python"!')

字符串可以用双引号,也可以用单引号。顺带也可看出 Python 并没有字符类型(char)。
通过单、双引号的恰当使用,可以避免不必要的字符转义(escape)。上例若改用双引号,则里面的 " 就需要转义了:

print("Hello, \"Python\"!")

第四版

def say_hello():
    print('Hello, Python!')

函数定义由 def 关键字指定。
函数的命名习惯上为小写下划线(xxx\_yyy\_zzz),变量名也是,类名则是驼峰状(XxxYyyZzz)。
Python 以【缩进】组织代码块,没有 C 系列语言的花括号,也没有 Ruby 那样的 end 语句。
使用缩进的优点是,代码风格比较单一,也就比较统一,没有诸如 { 是否另起一行的争论;缺点是无法自动缩进,不但给编辑器出了难题,也使代码分享变得相对困难,因为缩进一变,程序就不对了。

Python 概览

对应于官方教程第三章。
简单介绍字符串、列表等概念,为后续内容做准备。

字符串

下面由 >>> 打头的代码,表示是在交互模式下的演示。
打开命令行,键入 python,即可进入交互模式。

>>> s = "Hello!"
>>> s
'Hello!'

内建函数 len

字符串并没有方法(size 或 length)返回长度,取而代之的是内建函数 len

>>> len("Hello!")
6

其它序列类型(sequence type)也是如此。

遍历

作为一种序列类型,字符串可以直接用 for 遍历。

>>> for c in "Hello!": print(c)
...
H
e
l
l
o
!

注意这里的变量 c,虽然表示的是单个字符,其实却是字符串。前面已经说过,Python 没有字符类型。

类型

通过几个内建函数,在交互模式下做一些试验。

函数 type:查看对象类型:

>>> type("Hello!")
<type 'str'>

函数 help:查看类型或函数的帮助信息:

>>> help(str)
Help on class str in module builtins:

class str(object)
 |  str(object='') -> str
<省略>

查看 help 自己的帮助信息:

>>> help(help)
Help on _Helper in module _sitebuiltins object:
<省略>

函数 dir:列出类的属性:

>>> dir(str)
['__add__', '__class__', '__contains__', <省略>]

不妨看看 dir 又是什么:

>>> help(dir)
Help on built-in function dir in module builtins:
<省略>

类型之间可以比较:

>>> type("hello") == str
True

但是一般不这么用,一般用 isinstance,因为后者会考虑到类的继承关系:

>>> isinstance("hello", str)
True

不出意外,类型自身也有类型:

>>> type(str)
<class 'type'>

这几个内建函数,非常称手,后面会经常用到。

不可变性

尝试像 C/C++ 那样对单个字符赋值:

>>> s = "Hello!"
>>> s[-1] = '.'  # -1 表示倒数第一个(也即最后一个)字符的下标
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'str' object does not support item assignment

错误信息显示:str 对象不支持元素赋值。

方法 replace 也一样,不会改变原来的字符串,而是返回一个替换后的新字符串:

>>> help(str.replace)

replace(...)
    S.replace(old, new[, count]) -> string

    Return a copy of string S with all occurrences of substring
    old replaced by new.  If the optional argument count is
    given, only the first count occurrences are replaced.
>>> s = "Hello!"
>>> s.replace('!', '.')
"Hello."
>>> s
"Hello!"  # 原对象并没有改变

列表

列表(list)是最常用的数据结构,类似于 C++ 的 std::vector

定义

>>> squares = [1, 4, 9, 16, 25]
>>> squares
[1, 4, 9, 16, 25]
>>> type(squares)
<class 'list'>

索引

列表的底层实现并非链表(linked list),所以索引的性能还是不错的。
比较特别的地方在于,索引的下标可以为负数,比如前面提到 -1 表示倒数第一个元素。

>>> squares[0]
1
>>> squares[-1]
25

切片

切片(slice)截取列表的一段。

>>> squares[1:4]
[4, 9, 16]

字符串也可以切片。
当然,切片返回新序列,原序列保持不变。

拷贝

因为 Python 的对象是引用计数的,所以要拷贝一个列表,不能简单的赋值,但是可以用切片间接实现:

>>> squares[:]
[1, 4, 9, 16, 25]

不指定起始和结束下标,就切片整个列表。相当于 squares[0:]squares[0:len(squares)]

拼接

拼接两个列表,直接相加即可。

>>> squares + [36, 48]
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 48]

如前所述,Python 有操作符重载的概念,与 C++ 不无相似之处。

可变性

与字符串不同,列表是可变的,可以被修改。

>>> squares[6] = 49
>>> squares.append(64)
>>> squares.pop()
49
>>> squares
[1, 4, 9, 16, 25, 36]

编程初步

以「斐波那契数列」为例,介绍基本的控制语句、函数定义。

斐波那契数列

0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, ...
a  b
   a, b
      a, b

交互模式下的演示

打印 100 以内的数列:

>>> a, b = 0, 1
>>> while a < 100:
...     print(a, end='')
...     a, b = b, a+b
...
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 >>>

以下几点值得一提:

  • Python 支持多变量赋值(multiple assignment),比如 a, b = 0, 1,可以简化代码,更让 swap 操作变得异常简单:a, b = b, a
  • while 语句与其它语言类似。
  • print 函数指定 end 参数为空就不再换行了,end 缺省为 '\n'

函数定义

函数由关键字 def 定义。
把刚才写在交互模式下代码,封装成 fib 函数,并移到文件 mymath.py 中:

def fib(n):
    "Print a Fibonacci series up to n."
    
    a, b = 0, 1
    while a < n:
        print(a, end='')
        a, b = b, a+b

那么,mymath 就是一个模块(module)。
关于模块,Python 是这样定义的:

A module is a file containing Python definitions and statements.

函数对象

对于模块,我们暂时先不做深究,知道通过 import 语句来使用即可,就好像 Java 的 import 或 C++ 的 #include 一样。

>>> import mymath
>>> mymath.fib
<function fib at 0x7fd1d6ec25f0>
>>> mymath.fib(100)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89
>>> fib = mymath.fib
>>> fib(100)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89

函数也是对象,可以赋值给变量,作为参数传递。这比 C/C++ 里的函数指针更强大。

文档字符串 (docstring)

前面定义 fib 时,函数体前有一个字符串:Print a Fibonacci series up to n,不知道你注意没有?
它就是文档字符串,既可以充当注释,又是函数对象的一部分,你可以通过属性 __doc__ 访问:

>>> fib.__doc__
'Print a Fibonacci series up to n.'

文档字符串的功能不言而喻,它为函数 help 提供了萃取信息的通道。

>>> help(fib)
Help on function fib in module mymath:

fib(n)
    Print a Fibonacci series up to n.

如果文档字符串有多行,可以使用三重引号的字符串:

def fib(n):
    """Print a Fibonacci series up to n.
    E.g., fib(10) prints:
        0 1 1 2 3 5 8
    """

函数返回值

只要是函数,都有返回值,没有明确指定返回值的,就返回 None
None 是 Python 的空值,相当于 C++ 的 NULL 或 Java 的 null

>>> fib(0)
>>> print(fib(0))
None

让 fib 返回列表

直接打印结果的函数,并不是一个好的设计,对于 fib 来说,把结果以列表返回要实用得多。

def fib(n):
    result = []
    a, b = 0, 1
    while a < n:
        result.append(a)
        a, b = b, a+b
    return result

另一种实现

改写 fib 函数,返回数列中的第 N 个数。

def fib(n):
    a, b = 0, 1
    if n <= 0:
        return 0
    if n == 1:
        return 1
    while n > 1:
        a, b = b, a+b
        n -= 1
    return b

Python 的 if else 缩写为 elif
Python 没有 ++-- 操作符,但是有 +=-=

递归版

递归和循环比较,递归易理解,循环更高效。

def fib(n):
    if n <= 0:
        return 0
    if n == 1:
        return 1
    return fib(n-1) + fib(n-2)

阶乘(练习)

各位可以暂停一下,拿阶乘(factorial)练练手,下面先给出轮廓:

def fac(n):
    """ ...
    >>> fac(4)
    24
    """
    pass

pass 是占位符,用来标记空代码块,纯粹为了通过“编译”。

参考实现:

def fac(n):
    """C-style implementation"""
    result = 1
    while n > 1:
        result = result * n
        n -= 1
    return result

使用 range 实现阶乘

range 表示一段范围,比如 range(2, n) 就表示从 2 一直到 n-1(不包括 n)。

def fac(n):
    result = 1
    for i in range(2, n+1):
        result *= i
    return result

for

回到前面遍历字符串的演示:

>>> s = "Hello!"
>>> for c in s: print(c)

如果需要索引,用 enumerate

>>> for i, c in enumerate(s):
...     print("s[{}] = {}".format(i, c))
...
s[0] = H
s[1] = e
s[2] = l
s[3] = l
s[4] = o
s[5] = !

range 也能达到目的:

>>> for i in range(len(s)):
...     print("s[{}] = {}".format(i, s[i]))

range

再看几个 range 的例子:

>>> range(10)  # 起点默认为 0
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> range(0, 10)
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> range(0, 10, 3)  # 步长为 3 
[0, 3, 6, 9]

最后再来看一下 range 的帮助信息:

>>> help(range)

range(...)
    range(stop) -> list of integers
    range(start, stop[, step]) -> list of integers
    <省略>

如前所述,函数 help 是非常称手的。

看例子,学 Python(二)
看例子,学 Python(三)

    原文作者:python
    原文地址: https://segmentfault.com/a/1190000009903115
    本文转自网络文章,转载此文章仅为分享知识,如有侵权,请联系博主进行删除。
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