《Python程式設計：從入門到實踐》 筆記（一）基礎知識

SJLin96發表於2018-08-20
Python程式設計筆記

 

目錄

第02章 變數和簡單資料型別

第03章 列表簡介

第04章 操作列表

第05章 if語句

第06章 字典

第07章 使用者輸入和while迴圈

第08章 函式

第09章 類

第10章 檔案和異常

第11章 測試程式碼

  • 如果你只求很簡單的應用、如果你學過其他語言，那麼看這一篇就已經可以做到使用Python 程式設計了。

 

第02章 變數和簡單資料型別

1. 變數

  • 變數：我們新增了一個名為message 的變數 。每個變數都儲存了一個值 ：與變數相關聯的資訊。
    在程式中可隨時修改變數的值，而Python將始終記錄變數的最新值。
message = "Hello Python world!"
print(message)
message = "Hello Python Crash Course world!"
print(message)
  • 變數的命名和使用：

    ①變數名只能包含字母（最好用小寫字母）、數字和下劃線。變數名可以字母或下劃線打頭，但不能以數字打頭，例如，可將變數命名為message_1，但不能將其命名為1_message。

    ②變數名不能包含空格，但可使用下劃線來分隔其中的單詞。例如，變數名greeting_message可行，但變數名greeting message會引發錯誤。

    ③不要將Python關鍵字和函式名用作變數名，即不要使用Python保留用於特殊用途的單詞，如print。

    ④變數名應既簡短又具有描述性。例如，name比n好，student_name比s_n好，name_length比length_of_persons_name好。

    ⑤慎用小寫字母l和大寫字母O，因為它們可能被人錯看成數字1和0。

 

2. 字串

  • 字串：就是一系列字元。在Python中，用引號括起的都是字串，其中的引號可以是單引號，也可以是雙引號。這種靈活性讓你能夠在字串中包含引號和撇號：
'I told my friend, "Python is my favorite language!"'
"The language 'Python' is named after Monty Python, not the snake."
"One of Python's strengths is its diverse and supportive community."
  • 使用方法修改字串的大小寫：
name = "ada lovelace"
print(name.title())

#輸出：Ada Lovelace
  • 方法title() 出現在這個變數的後面。方法 是Python可對資料執行的操作。
    在name.title() 中，name 後面的句點（. ）讓Python對變數name 執行方法title() 指定的操作。每個方法後面都跟著一對括號，這是因為方法通常需要額外的資訊來完成其工作。這種資訊是在括號內提供的。函式title() 不需要額外的資訊，因此它後面的括號是空的。
name = "Ada Lovelace"
print(name.upper())
print(name.lower())

#輸出：ADA LOVELACE
#     ada lovelace

 

  • 合併（拼接）字串：
    Python使用加號（+ ）來合併字串。在這個示例中，我們使用+ 來合併first_name 、空格和last_name ，以得到完整的姓名，其結果如下：
first_name = "ada"
last_name = "lovelace"
full_name = first_name + " " + last_name
print(full_name)


#輸出：ada lovelace
first_name = "ada"
last_name = "lovelace"
full_name = first_name + " " + last_name
print("Hello, " + full_name.title() + "!")

#輸出：Hello, Ada Lovelace!

 

  • python字串中，同樣可以用\t 和 \n等製表符。
  • 刪除字串末尾多餘的空白： 
    ① >>> favorite_language = 'python '
② >>> favorite_language
'python '
③ >>> favorite_language.rstrip()
'python'
④ >>> favorite_language
'python '
    儲存在變數favorite_language 中的字串末尾包含多餘的空白（見①）。你在終端會話中向Python詢問這個變數的值時，可看到末尾的空格（見②）。對變
    量favorite_language 呼叫方法rstrip() 後（見③），這個多餘的空格被刪除了。然而，這種刪除只是暫時的，接下來再次詢問favorite_language 的值時，你會發
    現這個字串與輸入時一樣，依然包含多餘的空白（見④）。
    要永久刪除這個字串中的空白，必須將刪除操作的結果存回到變數中： 
    favorite_language = 'python '
favorite_language = favorite_language.rstrip()
  • 你還可以剔除字串開頭的空白：可使用方法 lstrip()

 

3. 數字

①整數

  • 在Python中，可對整數執行加（+ ）減（- ）乘（* ）除（/ ）求模（%）運算：

>>> 2 + 3
5 >>> 3
-
2
1 >>> 2
*
3
6 >>> 3
/
2
1.5
  • Python使用兩個乘號表示乘方運算：
>>> 3 ** 2
9 
>>> 3 ** 3
27
>>> 10 ** 6
1000000
  • Python還支援運算次序，因此你可在同一個表示式中使用多種運算。你還可以使用括號來修改運算次序，讓Python按你指定的次序執行運算，如下所示：
>>> 2 + 3*4
14
>>> (2 + 3) * 4
20
  • 空格不影響Python計算表示式的方式，它們的存在旨在讓你閱讀程式碼時，能迅速確定先執行哪些運算。

②浮點數

  • 從很大程度上說，使用浮點數時都無需考慮其行為。你只需輸入要使用的數字，Python通常都會按你期望的方式處理它們。但需要注意的是，結果包含的小數位數可能是不確定的：
>>> 0.2 + 0.1
0.30000000000000004
>>> 3 * 0.1
0.30000000000000004
  • 錯誤的程式碼，因為：Python發現你使用了一個值為整數（int ）的變數，但它不知道該如何解讀這個值。Python知道，這個變數表示的可能是數值23，也可能是字元2和3。像上面這樣在字串中使用整數時，需要顯式地指出你希望Python將這個整數用作字串。
      
    age = 23
message = "Happy " + age + "rd Birthday!"
print(message)
    為此，可呼叫函式str() ，它讓Python將非字串值表示為字串： 
    age = 23
message = "Happy " + str(age) + "rd Birthday!"
print(message)

     

4.註釋

  • 在Python中，註釋用井號（# ）標識。井號後面的內容都會被Python直譯器忽略。

 

第03章 列表簡介

1. 列表

  • 列表讓你能夠在一個地方儲存成組的資訊，其中可以只包含幾個元素，也可以包含數百萬個元素。列表是新手可直接使用的最強大的Python功能之一，它融合了眾多重要的程式設計概念。
  • 列表：由一系列按特定順序排列的元素組成。你可以建立包含字母表中所有字母、數字0~9或所有家庭成員姓名的列表；也可以將任何東西加入列表中，其中的元素之間可以沒有任何關係。

 

  • 在Python中，用方括號（[] ）來表示列表，並用逗號來分隔其中的元素：
bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles)

#輸出：
#['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
  • 訪問列表元素，下面的程式碼從列表bicycles 中提取第一款自行車（你還可以對任何列表元素呼叫第2章介紹的字串方法）：
bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles[0])

#輸出：trek
  • Python為訪問最後一個列表元素提供了一種特殊語法。通過將索引指定為-1 ，可讓Python返回最後一個列表元素：
bicycles = ['trek', 'cannondale', 'redline', 'specialized']
print(bicycles[-1])

#輸出：specialized

2. 修改、新增和刪除元素

  • 修改元素
motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles)
motorcycles[0] = 'ducati'
print(motorcycles)
  • 給列表附加元素時，它將新增到列表末尾。繼續使用前一個示例中的列表，在其末尾新增新元素'ducati' ：
motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles)
motorcycles.append('ducati')
print(motorcycles)

#輸出：
#['honda', 'yamaha', 'suzuki']
#['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati']
  • 你可以先建立一個空列表，再使用一系列的append() 語句新增元素。
motorcycles = []
motorcycles.append('honda')
motorcycles.append('yamaha')
motorcycles.append('suzuki')
print(motorcycles)
  • 使用方法insert() 可在列表的任何位置新增新元素。這種操作將插入位置及其後面的每個元素都右移一個位置：
motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
motorcycles.insert(0, 'ducati')
print(motorcycles)
  • 如果知道要刪除的元素在列表中的位置，可使用del 語句：
motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles)
del motorcycles[1]
print(motorcycles)
  • 方法pop() 可刪除列表末尾的元素，並讓你能夠接著使用它：
motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
print(motorcycles)
popped_motorcycle = motorcycles.pop()
print(motorcycles)
print(popped_motorcycle)


#輸出：
#['honda', 'yamaha', 'suzuki']
#['honda', 'yamaha']
#suzuki
  • 實際上，你可以使用pop() 來刪除列表中任何位置的元素，只需在括號中指定要刪除的元素的索引即可：
motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki']
first_owned = motorcycles.pop(0)
print('The first motorcycle I owned was a ' + first_owned.title() + '.')
  • 有時候，你不知道要從列表中刪除的值所處的位置。如果你只知道要刪除的元素的值，可使用方法remove() ：
motorcycles = ['honda', 'yamaha', 'suzuki', 'ducati']
print(motorcycles)

too_expensive = 'ducati'
motorcycles.remove(too_expensive)

print(motorcycles)
print("\nA " + too_expensive.title() + " is too expensive for me.")

3. 組織列表

  • Python方法sort() 讓你能夠較為輕鬆地對列表進行排序：
cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
cars.sort()
print(cars)


#輸出：
#['audi', 'bmw', 'subaru', 'toyota']
  • 你還可以按與字母順序相反的順序排列列表元素，為此，只需向sort() 方法傳遞引數reverse=True：
cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
cars.sort(reverse=True)
print(cars)
  • 要保留列表元素原來的排列順序，同時以特定的順序呈現它們，可使用函式sorted() 。函式sorted() 讓你能夠按特定順序顯示列表元素，同時不影響它們在列表中的原始排列順序：
cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
print("Here is the original list:")
print(cars)

print("\nHere is the sorted list:")
print(sorted(cars))

print("\nHere is the original list again:")
print(cars)
  • 要反轉列表元素的排列順序，可使用方法reverse() ：
cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
print(cars)
cars.reverse()
print(cars)
  • 使用函式len() 可快速獲悉列表的長度：
cars = ['bmw', 'audi', 'toyota', 'subaru']
print(len(cars))

 

第04章 操作列表

1. 遍歷整個列表

  • for迴圈遍歷：
magicians = ['alice', 'david', 'carolina']
for magician in magicians:
    print(magician)
  • 在for 迴圈中，想包含多少行程式碼都可以。在程式碼行for magician in magicians 後面，每個縮排的程式碼行都是迴圈的一部分，且將針對列表中的每個值都執行一次。因此，可對列表中的每個值執行任意次數的操作：
magicians = ['alice', 'david', 'carolina']
for magician in magicians:
    print(magician.title() + ", that was a great trick!")
    print("I can't wait to see your next trick, " + magician.title() + ".\n")
  • for 語句末尾的冒號告訴Python，下一行是迴圈的第一行。如果你不小心遺漏了冒號，將導致語法錯誤，因為Python不知道你意欲何為。

2.建立數值列表

  • Python函式range() 讓你能夠輕鬆地生成一系列的數字。range() 只是列印數字1~4，這是你在程式語言中經常看到的差一行為的結果。函式range() 讓Python從你指定的第一個值開始數，並在到達你指定的第二個值後停止，因此輸出不包含第二個值（這裡為5）：
for value in range(1,5):
    print(value)


#輸出：
#1
#2
#3
#4
  • 要建立數字列表，可使用函式list() 將range() 的結果直接轉換為列表。如果將range() 作為list() 的引數，輸出將為一個數字列表：
numbers = list(range(1,6))
print(numbers)
  • 使用函式range() 時，還可指定步長。例如，下面的程式碼列印1~10內的偶數：
even_numbers = list(range(2,11,2))
print(even_numbers)
  • 使用函式range() 幾乎能夠建立任何需要的數字集，例如，如何建立一個列表，其中包含前10個整數（即1~10）的平方呢？在Python中，兩個星號（** ）表示乘方運算。下面的程式碼演示瞭如何將前10個整數的平方加入到一個列表中：
squares = []
for value in range(1,11):
    square = value**2
    squares.append(square)
print(squares)
  • 有幾個專門用於處理數字列表的Python函式。例如，你可以輕鬆地找出數字列表的最大值、最小值和總和：
digits = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0]
print(min(digits))
print(max(digits))
print(sum(digits))

 

  • 列表解析：將for 迴圈和建立新元素的程式碼合併成一行，並自動附加新元素。
  • 要使用這種語法，首先指定一個描述性的列表名，如squares ；然後，指定一個左方括號，並定義一個表示式，用於生成你要儲存到列表中的值。
    在這個示例中，表示式為value**2 ，它計算平方值。接下來，編寫一個for 迴圈，用於給表示式提供值，再加上右方括號。在這個示例中，for 迴圈為for value in range(1,11) ，它將值1~10提供給表示式value**2 。請注意，這裡的for 語句末尾沒有冒號。
squares = [value**2 for value in range(1,11)]
print(squares)

3. 使用列表的一部分

  • 你可以處理列表的部分元素——Python稱之為切片 。
  • 要建立切片，可指定要使用的第一個元素和最後一個元素的索引。與函式range() 一樣，Python在到達你指定的第二個索引前面的元素後停止。要輸出列表中的前三個元素，需要指定索引0~3，這將輸出分別為0 、1 和2 的元素：
players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli']
print(players[0:3])

#輸出：['charles', 'martina', 'michael']
  • 如果你沒有指定第一個索引，Python將自動從列表開頭開始。要讓切片終止於列表末尾，也可使用類似的語法。
#自動從頭開始
players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli']
print(players[:4])

#自動到尾部結束
players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli']
print(players[2:])
  • 負數索引返回離列表末尾相應距離的元素，因此你可以輸出列表末尾的任何切片。
    例如，如果你要輸出名單上的最後三名隊員，可使用切片players[-3:] ：
players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli']
print(players[-3:])

 

  • 如果要遍歷列表的部分元素，可在for 迴圈中使用切片：
players = ['charles', 'martina', 'michael', 'florence', 'eli']
print("Here are the first three players on my team:")
for player in players[:3]:
    print(player.title())
  • 通過切片複製一個列表（會有兩個列表）：
my_foods = ['pizza', 'falafel', 'carrot cake']

#會有兩個不同的列表存在
friend_foods = my_foods[:]
my_foods.append('cannoli')
friend_foods.append('ice cream')
  • 而下面這個例子將my_foods 賦給friend_foods ，而不是將my_foods 的副本儲存到friend_foods 。這種語法實際上是讓Python將新變數friend_foods 關聯到包含在my_foods 中的列表，因此這兩個變數都指向同一個列表。
my_foods = ['pizza', 'falafel', 'carrot cake']

#這行不通
friend_foods = my_foods
my_foods.append('cannoli')
friend_foods.append('ice cream')

4.元組

  • 有時候你需要建立一系列不可修改的元素，元組可以滿足這種需求。Python將不能修改的值稱為不可變的 ，而不可變的列表被稱為元組 。
  • 元組看起來猶如列表，但使用圓括號而不是方括號來標識。定義元組後，就可以使用索引來訪問其元素，就像訪問列表元素一樣。
dimensions = (200, 50)
print(dimensions[0])
print(dimensions[1])
  • 像列表一樣，也可以使用for 迴圈來遍歷元組中的所有值。
  • 雖然不能修改元組的元素，但可以給儲存元組的變數賦值。因此，如果要修改前述矩形的尺寸，可重新定義整個元組：
dimensions = (200, 50)
print("Original dimensions:")
for dimension in dimensions:
    print(dimension)

dimensions = (400, 100)
print("\nModified dimensions:")
for dimension in dimensions:
    print(dimension)

5. 程式碼格式

  • Python改進提案 （Python Enhancement Proposal，PEP）：PEP 8是最古老的PEP之一，它向Python程式設計師提供了程式碼格式設定指南。PEP 8的篇幅很長，但大都與複雜的編碼結構相關。

 

  • PEP 8建議每級縮排都使用四個空格，這既可提高可讀性，又留下了足夠的多級縮排空間。
  • 你在編寫程式碼時應該使用製表符鍵，但一定要對編輯器進行設定，使其在文件中插入空格而不是製表符。在程式中混合使用製表符和空格可能導致極難解決的問題。

 

  • 很多Python程式設計師都建議每行不超過80字元。
  • PEP 8還建議註釋的行長都不超過72字元，因為有些工具為大型專案自動生成文件時，會在每行註釋開頭新增格式化字元。

 

第05章 if語句

1. 條件測試

  • 這個示例中的迴圈首先檢查當前的汽車名是否是'bmw' 。如果是，就以全大寫的方式列印它；否則就以首字母大寫的方式列印：
cars = ['audi', 'bmw', 'subaru', 'toyota']
for car in cars:
    if car == 'bmw':
        print(car.upper())
    else:
        print(car.title())
  • 在Python中檢查是否相等時區分大小寫，例如，兩個大小寫不同的值會被視為不相等：
car = 'Audi'
car == 'audi' #False
  • 如果大小寫無關緊要，而只想檢查變數的值，可將變數的值轉換為小寫，再進行比較：
car = 'Audi'
car.lower() == 'audi'    #True
  • 要判斷兩個值是否不等，可結合使用驚歎號和等號（!= ），其中的驚歎號表示不 ，在很多程式語言中都如此。
  • python中可以使用==、<、>、<=、>=來進行數值比較。
  • PEP 8提供的建議是，在諸如== 、>= 和<= 等比較運算子兩邊各新增一個空格。

 

  • 可以用and和or來檢查多個條件：
age_0 = 22
age_1 = 18
age_0 >= 21 and age_1 >= 21 #False
age_0 = 22
age_1 = 18
age_0 >= 21 or age_1 >= 21 #True

 

  • 還有些時候，確定特定的值未包含在列表中很重要；在這種情況下，可使用關鍵字not in 。例如，如果有一個列表，其中包含被禁止在論壇上發表評論的使用者，就可在允許使用者提交評論前檢查他是否被禁言：
banned_users = ['andrew', 'carolina', 'david']
user = 'marie'
if user not in banned_users:
    print(user.title() + ", you can post a response if you wish.")
  • 布林表示式
game_active = True
can_edit = False

2. if語句

  • 最簡單的if 語句只有一個測試和一個操作。在緊跟在if 語句後面的程式碼塊中，可根據需要包含任意數量的程式碼行。
if conditional_test:
    do something
  • 經常需要在條件測試通過了時執行一個操作，並在沒有通過時執行另一個操作；在這種情況下，可使用Python提供的if-else 語句。
age = 17

if age >= 18:
    print("You are old enough to vote!")
    print("Have you registered to vote yet?")
else:
    print("Sorry, you are too young to vote.")
    print("Please register to vote as soon as you turn 18!")
  • 經常需要檢查超過兩個的情形，為此可使用Python提供的if-elif-else 結構。Python只執行if-elif-else 結構中的一個程式碼塊。
age = 12

if age < 4:
    print("Your admission cost is $0.")
elif age < 18:
    print("Your admission cost is $5.")
else:
    print("Your admission cost is $10.")

 

  • 可根據需要使用任意數量的elif 程式碼塊。
  • Python並不要求if-elif 結構後面必須有else 程式碼塊。

 

3. 使用if語句處理列表

  • 通過結合使用if 語句和列表，可完成一些有趣的任務：對列表中特定的值做特殊處理；高效地管理不斷變化的情形，如餐館是否還有特定的食材；證明程式碼在各種情形下都將按預期那樣執行。

 

  • 比薩店在製作比薩時，每新增一種配料都列印一條訊息。通過建立一個列表，在其中包含顧客點的配料，並使用一個迴圈來指出新增到比薩中的配料。然而，如果比薩店的青椒用完了，該如何處理呢？為妥善地處理這種情況，可在for 迴圈中包含一條if 語句：
requested_toppings = ['mushrooms', 'green peppers', 'extra cheese']

for requested_topping in requested_toppings:
    if requested_topping == 'green peppers':
        print("Sorry, we are out of green peppers right now.")
    else:
        print("Adding " + requested_topping + ".")

print("\nFinished making your pizza!")

 

  • 預先確定列表不是空的
requested_toppings = []
if requested_toppings:
    for requested_topping in requested_toppings:
        print("Adding " + requested_topping + ".")
    print("\nFinished making your pizza!")
else:
    print("Are you sure you want a plain pizza?")
  • 使用多個列表
available_toppings = ['mushrooms', 'olives', 'green peppers',
                      'pepperoni', 'pineapple', 'extra cheese']
requested_toppings = ['mushrooms', 'french fries', 'extra cheese']

for requested_topping in requested_toppings:
    if requested_topping in available_toppings:
        print("Adding " + requested_topping + ".")
    else:
        print("Sorry, we don't have " + requested_topping + ".")
print("\nFinished making your pizza!")

 

第06章 字典

1. 使用字典

  • 在Python中，字典：是一系列 鍵 - 值對 。每個鍵都與一個值相關聯，你可以使用鍵來訪問與之相關聯的值。
  • 鍵 - 值對：兩個相關聯的值。指定鍵時，Python將返回與之相關聯的值。
  • 值：可以是數字、字串、列表乃至字典。事實上，可將任何Python物件用作字典中的值。
  • 在Python中，字典用放在花括號{} 中的一系列 鍵 - 值對 表示。鍵和值之間用冒號分隔，而鍵 - 值對之間用逗號分隔。
  • 在字典中，你想儲存多少個鍵—值對都可以。最簡單的字典只有一個鍵—值對

 

  • 要獲取與鍵相關聯的值，可依次指定字典名和放在方括號內的鍵。
alien_0 = {'color': 'green', 'points': 5}
print(alien_0['color'])
print(alien_0['points'])

#輸出：
#green
#5
  • 要新增鍵—值對，可依次指定字典名、用方括號括起的鍵和相關聯的值。
alien_0 = {'color': 'green', 'points': 5}

print(alien_0)
alien_0['x_position'] = 0
alien_0['y_position'] = 25
print(alien_0)


#輸出：
#{'color': 'green', 'points': 5}
#{'color': 'green', 'points': 5, 'y_position': 25, 'x_position': 0}
  • 要修改字典中的值，可依次指定字典名、用方括號括起的鍵以及與該鍵相關聯的新值。
alien_0 = {'color': 'green'}

alien_0['color'] = 'yellow'
  • 對於字典中不再需要的資訊，可使用del 語句將相應的鍵-值對徹底刪除。使用del 語句時，必須指定字典名和要刪除的鍵。刪除的鍵-值對永遠消失了
alien_0 = {'color': 'green', 'points': 5}

del alien_0['points']

 

  • 你也可以使用字典來儲存眾多物件的同一種資訊。我們將一個較大的字典放在了多行中。
  • 確定需要使用多行來定義字典時，在輸入左花括號後按Enter鍵，再在下一行縮排四個空格，指定第一個鍵-值對，並在它後面加上一個逗號。此後你再次按Enter鍵時，文字編輯器將自動縮排後續鍵-值對，且縮排量與第一個鍵-值對相同。
  • 定義好字典後，在最後一個鍵-值對的下一行新增一個右花括號，並縮排四個空格，使其與字典中的鍵對齊。另外一種不錯的做法是在最後一個鍵-值對後面也加上逗號，為以後在下一行新增鍵-值對做好準備。
favorite_languages = {
    'jen': 'python',
    'sarah': 'c',
    'edward': 'ruby',
    'phil': 'python',
    }

2. 遍歷字典

  • 字典可用於以各種方式儲存資訊，因此有多種遍歷字典的方式：可遍歷字典的所有鍵—值對、鍵或值。
  • 要編寫用於遍歷字典的for 迴圈，可宣告兩個變數，用於儲存鍵—值對中的鍵和值。對於這兩個變數，可使用任何名稱。for 語句的第二部分包含字典名和方法items() ，它返回一個鍵—值對列表。
user_0 = {
'username': 'efermi',
'first': 'enrico',
'last': 'fermi',
}

for key, value in user_0.items():
    print("\nKey: " + key)
    print("Value: " + value)
  • 即便遍歷字典時，鍵-值對 的返回順序也與儲存順序不同。Python不關心鍵—值對的儲存順序，而只跟蹤鍵和值之間的關聯關係。

 

  • 遍歷字典中的所有鍵：在不需要使用字典中的值時，方法keys() 很有用。
favorite_languages = {
'jen': 'python',
'sarah': 'c',
'edward': 'ruby',
'phil': 'python',
}
for name in favorite_languages.keys():
    print(name.title())
  • 遍歷字典時，會預設遍歷所有的鍵，因此，如果將上述程式碼中的for name in favorite_languages.keys(): 替換為for name in favorite_languages: ，輸出將不變。
  • 按順序遍歷字典中的所有鍵，可使用函式sorted() 來獲得按特定順序排列的鍵列表的副本：
favorite_languages = {
'jen': 'python',
'sarah': 'c',
'edward': 'ruby',
'phil': 'python',
}
for name in sorted(favorite_languages.keys()):
    print(name.title() + ", thank you for taking the poll.")

 

  • 遍歷字典中的所有值：如果你感興趣的主要是字典包含的值，可使用方法values() ，它返回一個值列表，而不包含任何鍵。
  • 為剔除重複項，可使用集合（set）。集合：類似於列表，但每個元素都必須是獨一無二的：
favorite_languages = {
'jen': 'python',
'sarah': 'c',
'edward': 'ruby',
'phil': 'python',
}

print("The following languages have been mentioned:")
for language in set(favorite_languages.values()):
    print(language.title())

 

3.巢狀

  • 有時候，需要將一系列字典儲存在列表中，或將列表作為值儲存在字典中，這稱為巢狀 。你可以在列表中巢狀字典、在字典中巢狀列表甚至在字典中巢狀字典。

 

  • 列表中巢狀字典：
alien_0 = {'color': 'green', 'points': 5}
alien_1 = {'color': 'yellow', 'points': 10}
alien_2 = {'color': 'red', 'points': 15}

aliens = [alien_0, alien_1, alien_2]

for alien in aliens:
    print(alien)
# 建立一個用於儲存外星人的空列表
aliens = []

# 建立30個綠色的外星人
for alien_number in range(30):
    new_alien = {'color': 'green', 'points': 5, 'speed': 'slow'}
    aliens.append(new_alien)

# 顯示前五個外星人
for alien in aliens[:5]:
    print(alien)
    print("...")

# 顯示建立了多少個外星人
print("Total number of aliens: " + str(len(aliens)))

 

  • 字典中巢狀列表：
favorite_languages = {
    'jen': ['python', 'ruby'],
    'sarah': ['c'],
    'edward': ['ruby', 'go'],
    'phil': ['python', 'haskell'],
}

for name, languages in favorite_languages.items():
    print("\n" + name.title() + "'s favorite languages are:")

for language in languages:
    print("\t" + language.title())

 

  • 字典中巢狀字典：下面例子是有多個網站使用者，每個都有獨特的使用者名稱，可在字典中將使用者名稱作為鍵，然後將每位使用者的資訊儲存在
    一個字典中，並將該字典作為與使用者名稱相關聯的值。在下面的程式中，對於每位使用者，我們都儲存了其三項資訊：名、姓和居住地；為訪問這些資訊，我們遍歷所有的使用者名稱，並訪問與每個使用者名稱相關聯的資訊字典
users = {
    'aeinstein': {
        'first': 'albert',
        'last': 'einstein',
        'location': 'princeton',
        },
    'mcurie': {
        'first': 'marie',
        'last': 'curie',
        'location': 'paris',
        },
}

for username, user_info in users.items():
    print("\nUsername: " + username)
    full_name = user_info['first'] + " " + user_info['last']
    location = user_info['location']
    print("\tFull name: " + full_name.title())
    print("\tLocation: " + location.title())
  • 可在字典中巢狀字典，但這樣做時，程式碼可能很快複雜起來。

 

第07章 使用者輸入和while迴圈

1. 函式input() 的工作原理

  • 函式input() 讓程式暫停執行，等待使用者輸入一些文字。獲取使用者輸入後，Python將其儲存在一個變數中，以方便你使用。
message = input("Tell me something, and I will repeat it back to you: ")
print(message)
  • 使用函式input() 時，Python將使用者輸入解讀為字串。
age = input("How old are you? ")    #21
age

#輸出：'21'
  • 可使用函式int() ，它讓Python將輸入轉換為數值
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.")

2. while迴圈

  • 你可以使用while 迴圈來數數，例如，下面的while 迴圈從1數到5：
current_number = 1
while current_number <= 5:
    print(current_number)
    current_number += 1
  • 可使用while 迴圈讓程式在使用者願意時不斷地執行。我們在其中定義了一個退出值，只要使用者輸入的不是這個值，程式就接著執行：
prompt = "\nTell me something, and I will repeat it back to you:"
prompt += "\nEnter 'quit' to end the program. "
message = ""

while message != 'quit':
    message = input(prompt)
    print(message)

 

  • 要立即退出while 迴圈，不再執行迴圈中餘下的程式碼，也不管條件測試的結果如何，可使用break 語句。
prompt = "\nPlease enter the name of a city you have visited:"
prompt += "\n(Enter 'quit' when you are finished.) "

while True:
    city = input(prompt)
    if city == 'quit':
        break
    else:
        print("I'd love to go to " + city.title() + "!")
  • 要返回到迴圈開頭，並根據條件測試結果決定是否繼續執行迴圈，可使用continue 語句，它不像break 語句那樣不再執行餘下的程式碼並退出整個迴圈。
current_number = 0

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

 

3. 使用while 迴圈來處理列表和字典

  • for 迴圈是一種遍歷列表的有效方式，但在for 迴圈中不應修改列表，否則將導致Python難以跟蹤其中的元素。要在遍歷列表的同時對其進行修改，可使用while 迴圈。通過將while 迴圈同列表和字典結合起來使用，可收集、儲存並組織大量輸入，供以後檢視和顯示。
  • 假設有一個列表，其中包含新註冊但還未驗證的網站使用者；驗證這些使用者後，如何將他們移到另一個已驗證使用者列表中呢？
# 首先，建立一個待驗證使用者列表
# 和一個用於儲存已驗證使用者的空列表
unconfirmed_users = ['alice', 'brian', 'candace']
confirmed_users = []

# 驗證每個使用者，直到沒有未驗證使用者為止
# 將每個經過驗證的列表都移到已驗證使用者列表中
while unconfirmed_users:
    current_user = unconfirmed_users.pop()
    print("Verifying user: " + current_user.title())
    confirmed_users.append(current_user)

# 顯示所有已驗證的使用者
print("\nThe following users have been confirmed:")
for confirmed_user in confirmed_users:
    print(confirmed_user.title())
  • 可使用while迴圈提示使用者輸入任意數量的資訊。下面來建立一個調查程式，其中的迴圈每次執行時都提示輸入被調查者的名字和回答。我們將收集的資料儲存在一個字典中，以便將回答同被調查者關聯起來：
responses = {}

# 設定一個標誌，指出調查是否繼續
polling_active = True
while polling_active:
    # 提示輸入被調查者的名字和回答
    name = input("\nWhat is your name? ")
    response = input("Which mountain would you like to climb someday? ")
    # 將答卷儲存在字典中
    responses[name] = response
    # 看看是否還有人要參與調查
    repeat = input("Would you like to let another person respond? (yes/ no) ")
    if repeat == 'no':
        polling_active = False

# 調查結束，顯示結果
print("\n--- Poll Results ---")
for name, response in responses.items():
    print(name + " would like to climb " + response + ".")

 

第08章 函式

1. 定義函式

  • 使用關鍵字def 來告訴Python你要定義一個函式。這是函式定義 ，向Python指出了函式名，還可能在括號內指出函式為完成其任務需要什麼樣的資訊。定義以冒號結尾。
  • 緊跟在def greet_user(): 後面的所有縮排行構成了函式體。三引號文字是被稱為文件字串 （docstring）的註釋，描述了函式是做什麼的。文件字串用三引號括起，Python使用它們來生成有關程式中函式的文件。
def greet_user():
    """顯示簡單的問候語"""
    print("Hello!")

greet_user()
  • 向函式傳遞資訊
def greet_user(username):
    """顯示簡單的問候語"""
    print("Hello, " + username.title() + "!")

greet_user('jesse')

2. 傳遞實參

  • 鑑於函式定義中可能包含多個形參，因此函式呼叫中也可能包含多個實參。向函式傳遞實參的方式很多，可使用位置實參 ，這要求實參的順序與形參的順序相同；也可使用關鍵字實參 ，其中每個實參都由變數名和值組成；還可使用列表和字典。

 

  • 你呼叫函式時，Python必須將函式呼叫中的每個實參都關聯到函式定義中的一個形參。為此，最簡單的關聯方式是基於實參的順序。這種關聯方式被稱為位置實參 。（和其他語言的函式呼叫類似）

 

  • 關鍵字實參：是傳遞給函式的 名稱-值對。你直接在實參中將名稱和值關聯起來了，因此向函式傳遞實參時不會混淆（不會得到名為Hamster的harry這樣的結果）。關鍵字實參讓你無需考慮函式呼叫中的實參順序，還清楚地指出了函式呼叫中各個值的用途。
def describe_pet(animal_type, pet_name):
    """顯示寵物的資訊"""
    print("\nI have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

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

 

  • 編寫函式時，可給每個形參指定預設值 。在呼叫函式中給形參提供了實參時，Python將使用指定的實參值；否則，將使用形參的預設值。因此，給形參指定預設值後，可在函式呼叫中省略相應的實參。使用預設值可簡化函式呼叫，還可清楚地指出函式的典型用法。
def describe_pet(pet_name, animal_type='dog'):
    """顯示寵物的資訊"""
    print("\nI have a " + animal_type + ".")
    print("My " + animal_type + "'s name is " + pet_name.title() + ".")

describe_pet(pet_name='willie')

#輸出：
#I have a dog.
#My dog's name is Willie.
  • 由於給animal_type 指定了預設值，無需通過實參來指定動物型別，因此在函式呼叫中只包含一個實參——寵物的名字。然而，Python依然將這個實參視為位置實參，因此如果函式呼叫中只包含寵物的名字，這個實參將關聯到函式定義中的第一個形參。這就是需要將pet_name 放在形參列表開頭的原因所在。因此可以這樣呼叫：describe_pet('willie')
  • 有時候，需要讓實參變成可選的，這樣使用函式的人就只需在必要時才提供額外的資訊。可使用預設值來讓實參變成可選的。

 

3. 返回值

  • 函式並非總是直接顯示輸出，相反，它可以處理一些資料，並返回一個或一組值。函式返回的值被稱為返回值 。
  • 在函式中，可使用return 語句將值返回到呼叫函式的程式碼行。返回值讓你能夠將程式的大部分繁重工作移到函式中去完成，從而簡化主程式。

 

  • 返回簡單值：
def get_formatted_name(first_name, last_name):
    """返回整潔的姓名"""
     full_name = first_name + ' ' + last_name
     return full_name.title()

musician = get_formatted_name('jimi', 'hendrix')
print(musician)
  • 返回字典：
def build_person(first_name, last_name):
    """返回一個字典，其中包含有關一個人的資訊"""
    person = {'first': first_name, 'last': last_name}
    return person

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

 

4. 傳遞列表

  • 你經常會發現，向函式傳遞列表很有用，這種列表包含的可能是名字、數字或更復雜的物件（如字典）。將列表傳遞給函式後，函式就能直接訪問其內容。下面使用函式來提高處理列表的效率。
  • 將列表傳遞給函式後，函式就可對其進行修改。在函式中對這個列表所做的任何修改都是永久性的，這讓你能夠高效地處理大量的資料。
def print_models(unprinted_designs, completed_models):
    """
    模擬列印每個設計，直到沒有未列印的設計為止
    列印每個設計後，都將其移到列表completed_models中
    """
    while unprinted_designs:
        current_design = unprinted_designs.pop()
        # 模擬根據設計製作3D列印模型的過程
        print("Printing model: " + current_design)
        completed_models.append(current_design)

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

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

 

  • 有時候，需要禁止函式修改列表。可向函式傳遞列表的副本而不是原件；這樣函式所做的任何修改都隻影響副本，而絲毫不影響原件： function_name(list_name[:])

 

5. 傳遞任意數量的實參

  • 有時候，你預先不知道函式需要接受多少個實參，好在Python允許函式從呼叫語句中收集任意數量的實參。
  • 形參名*toppings 中的星號讓Python建立一個名為toppings 的空元組，並將收到的所有值都封裝到這個元組中。注意，Python將實參封裝到一個元組中，即便函式只收到一個值也如此。
  • 下面的函式只有一個形參*toppings ，但不管呼叫語句提供了多少實參，這個形參都將它們統統收入囊中：
def make_pizza(*toppings):
    """概述要製作的比薩"""
    print("\nMaking a pizza with the following toppings:")
    for topping in toppings:
        print("- " + topping)

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

#輸出：
#Making a pizza with the following toppings:
#- pepperoni

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

 

  • 如果要讓函式接受不同型別的實參，必須在函式定義中將接納任意數量實參的形參放在最後。Python先匹配位置實參和關鍵字實參，再將餘下的實參都收集到最後一個形參中。
def make_pizza(size, *toppings):
    """概述要製作的比薩"""
    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')

 

  • 使用任意數量的關鍵字實參：有時候，需要接受任意數量的實參，但預先不知道傳遞給函式的會是什麼樣的資訊。在這種情況下，可將函式編寫成能夠接受任意數量的 鍵-值對 ——呼叫語句提供了多少就接受多少。
def build_profile(first, last, **user_info):
    """建立一個字典，其中包含我們知道的有關使用者的一切"""
    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)

 

6. 將函式儲存在模組中

  • 將函式儲存在被稱為模組 的獨立檔案中，再將模組匯入 到主程式中。import 語句允許在當前執行的程式檔案中使用模組中的程式碼。
  • 模組 是副檔名為.py的檔案，包含要匯入到程式中的程式碼。
  • 例子：
    ①我們將檔案pizza.py中，除函式make_pizza() 之外的其他程式碼都刪除。
    ②我們在pizza.py所在的目錄中建立另一個名為making_pizzas.py的檔案。
    ②在這個檔案中用 import pizza 匯入剛建立的模組，然後就可以在裡面通過pizza.funname()，使用pizza.py中的函式了。

 

  • 你還可以匯入模組中的特定函式，這種匯入方法的語法如下：
    from module_name import function_0, function_1, function_2
    這種情況下，不用再用pizza.funname()呼叫，直接function_0()呼叫就好
  • 如果要匯入的函式的名稱可能與程式中現有的名稱衝突，或者函式的名稱太長，可指定簡短而獨一無二的別名 ——函式的另一個名稱，類似於外號：from module_name import function_name as fn
  • 你還可以給模組指定別名。通過給模組指定簡短的別名（如給模組pizza 指定別名p ），讓你能夠更輕鬆地呼叫模組中的函式：
    import module_name as mn

 

  • 使用星號（* ）運算子可讓Python匯入模組中的所有函式：from module_name import *
  • 由於匯入了每個函式，可通過名稱來呼叫每個函式，而無需使用句點表示法。
  • 使用並非自己編寫的大型模組時，最好不要採用這種匯入方法：如果模組中有函式的名稱與你的專案中使用的名稱相同，可能導致意想不到的結果：Python可能遇到多個名稱相同的函式或變數，進而覆蓋函式，而不是分別匯入所有的函式。

 

第09章 類

1. 建立和使用類

  • 我們定義了一個名為Dog 的類。
class Dog():
    """一次模擬小狗的簡單嘗試"""
    def __init__(self, name, age):
        """初始化屬性name和age"""
        self.name = name
        self.age = age

    def sit(self):
         """模擬小狗被命令時蹲下"""
        print(self.name.title() + " is now sitting.")

    def roll_over(self):
        """模擬小狗被命令時打滾"""
        print(self.name.title() + " rolled over!")
  • 根據約定，在Python中，首字母大寫的名稱指的是類。
  • 類中的函式稱為方法：你前面學到的有關函式的一切都適用於方法，就目前而言，唯一重要的差別是呼叫方法的方式。
  • 方法__init__()：這是一個特殊的方法，每當你根據Dog 類建立新例項時，Python都會自動執行它。在這個方法的名稱中，開頭和末尾各有兩個下劃線，這是一種約定，旨在避免Python預設方法與普通方法發生名稱衝突。
  • 我們將方法__init__() 定義成了包含三個形參：self 、name 和age 。

    在這個方法的定義中，形參self 必不可少，還必須位於其他形參的前面。為何必須在方法定義中包含形參self 呢？因為Python呼叫這個__init__() 方法來建立Dog 例項時，將自動傳入實參self 。

    每個與類相關聯的方法呼叫都自動傳遞實參self ，它是一個指向例項本身的引用，讓例項能夠訪問類中的屬性和方法。
  • 我們建立Dog 例項時，Python將呼叫Dog 類的方法__init__() 。我們將通過實參向Dog() 傳遞名字和年齡；self 會自動傳遞，因此我們不需要傳遞它。每當我們根據Dog 類建立例項時，都只需給最後兩個形參（name 和age ）提供值。
  • Dog 類還定義了另外兩個方法：sit() 和roll_over() 。由於這些方法不需要額外的資訊，如名字或年齡，因此它們只有一個形參self。

 

  • 建立一個類的例項（物件）：
my_dog = Dog('willie', 6)
print("My dog's name is " + my_dog.name.title() + ".")
print("My dog is " + str(my_dog.age) + " years old.")

 

2. 使用類和例項

  • 類中的每個屬性都必須有初始值，哪怕這個值是0或空字串。
  • 在有些情況下，如設定預設值時，在方法__init__() 內指定這種初始值是可行的；如果你對某個屬性這樣做了，就無需包含為它提供初始值的形參。
class Car():
    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化描述汽車的屬性"""
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
        self.odometer_reading = 0
    def get_descriptive_name(self):
        """返回整潔的描述性資訊"""
        long_name = str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
        return long_name.title()
    def read_odometer(self):
        """列印一條指出汽車裡程的訊息"""
        print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " miles on it.")

#使用類
my_new_car = Car('audi', 'a4', 2016)
print(my_new_car.get_descriptive_name())
my_new_car.read_odometer()

 

  • 可以以三種不同的方式修改屬性的值：直接通過例項進行修改、通過方法進行設定、通過方法進行遞增（增加特定的值）。

 

3.繼承

  • 一個類繼承 另一個類時，它將自動獲得另一個類的所有屬性和方法；原有的類稱為父類 ，而新類稱為子類 。
  • 子類繼承了其父類的所有屬性和方法，同時還可以定義自己的屬性和方法。

 

  • 建立子類時，父類必須包含在當前檔案中，且位於子類前面。
  • super() 是一個特殊函式，幫助Python將父類和子類關聯起來。通過super呼叫父類中的屬性和方法。
  • 讓一個類繼承另一個類後，可新增區分子類和父類所需的新屬性和方法。
  • 對於父類的方法，只要它不符合子類模擬的實物的行為，都可對其進行重寫。為此，可在子類中定義一個這樣的方法，即它與要重寫的父類方法同名。這樣，Python將不會考慮這個父類方法，而只關注你在子類中定義的相應方法。
  • 我們還可以將另一個類的例項用作類的屬性。

 

  • 例子：電動汽車是一種特殊的汽車，因此我們可以在前面建立的Car 類的基礎上建立新類ElectricCar ，這樣我們就只需為電動汽車特有的屬性和行為編寫程式碼。
#父類：Car
class Car():
    """一次模擬汽車的簡單嘗試"""
    def __init__(self, make, model, year):
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
        self.odometer_reading = 0
    def get_descriptive_name(self):
        long_name = str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
        return long_name.title()
    def read_odometer(self):
        print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " miles on it.")
    def update_odometer(self, mileage):
        if mileage >= self.odometer_reading:
            self.odometer_reading = mileage
        else:
            print("You can't roll back an odometer!")
    def increment_odometer(self, miles):
        self.odometer_reading += miles

#另一個類：Battery
class Battery():
    """一次模擬電動汽車電瓶的簡單嘗試"""
    def __init__(self, battery_size=70):
        """初始化電瓶的屬性"""
        self.battery_size = battery_size
    def describe_battery(self):
        """列印一條描述電瓶容量的訊息"""
        print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-kWh battery.")
    def get_range(self):
        """列印一條訊息，指出電瓶的續航里程"""
        if self.battery_size == 70:
            range = 240
        elif self.battery_size == 85:
            range = 270
        message = "This car can go approximately " + str(range)
        message += " miles on a full charge."
        print(message)

#子類：ElectricCar
class ElectricCar(Car):
    """電動汽車的獨特之處"""
    def __init__(self, make, model, year):
        """
        初始化父類的屬性，再初始化電動汽車特有的屬性
        """
        super().__init__(make, model, year)
        self.battery = Battery()
    

#使用類
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.battery.describe_battery()
my_tesla.battery.get_range()

 

4. 匯入類

  • 和函式的操作類似。
  • 可根據需要在程式檔案中匯入任意數量的類。from car import Car, ElectricCar
  • 有時候，需要將類分散到多個模組中，以免模組太大，或在同一個模組中儲存不相關的類。將類儲存在多個模組中時，你可能會發現一個模組中的類依賴於另一個模組中的類。在這種情況下，可在前一個模組中匯入必要的類。

5. Python標準庫

  • Python標準庫 是一組模組，安裝的Python都包含它。

 

  • 字典讓你能夠將資訊關聯起來，但它們不記錄你新增鍵-值對的順序。要建立字典並記錄其中的鍵-值對的新增順序，可使用模組collections 中的OrderedDict類。OrderedDict 例項的行為幾乎與字典相同，區別只在於記錄了鍵-值對的新增順序。
from collections import OrderedDict

favorite_languages = OrderedDict()
favorite_languages['jen'] = 'python'
favorite_languages['sarah'] = 'c'
favorite_languages['edward'] = 'ruby'
favorite_languages['phil'] = 'python'

for name, language in favorite_languages.items():
    print(name.title() + "'s favorite language is " +
        language.title() + ".")
  • 類名應採用駝峰命名法 ，即將類名中的每個單詞的首字母都大寫，而不使用下劃線。例項名和模組名都採用小寫格式，並在單詞之間加上下劃線。
  • 對於每個類，都應緊跟在類定義後面包含一個文件字串。每個模組也都應包含一個文件字串，對其中的類可用於做什麼進行描述。
  • 在類中，可使用一個空行來分隔方法；而在模組中，可使用兩個空行來分隔類。
  • 需要同時匯入標準庫中的模組和你編寫的模組時，先編寫匯入標準庫模組的import 語句，再新增一個空行，然後編寫匯入你自己編寫的模組的import 語句。

 

第10章 檔案和異常

1. 從檔案中讀取資料

  • 要以任何方式使用檔案——哪怕僅僅是列印其內容，都得先開啟 檔案，這樣才能訪問它。函式open()接受一個引數：要開啟的檔案的名稱。Python在當前執行的檔案所在的目錄中查詢指定的檔案。函式open() 返回一個表示檔案的物件。
  • 關鍵字with 在不再需要訪問檔案後將其關閉（隱式地呼叫close()函式）。使用關鍵字with 時，open() 返回的檔案物件只在with 程式碼塊內可用。
  • 你也可以呼叫open() 和close() 來開啟和關閉檔案，但這樣做時，如果程式存在bug，導致close() 語句未執行，檔案將不會關閉。
  • 有了表示檔案的物件後，我們使用方法read() 來讀取這個檔案的全部內容。
  • read() 到達檔案末尾時返回一個空字串，而將這個空字串顯示出來時就是一個空行。要刪除多出來的空行，可在print 語句中使用rstrip() 。
with open('pi_digits.txt') as file_object:
    contents = file_object.read()
    print(contents)
  • 有時候檔案不在程式目錄下，可寫出完整路徑去尋找：
file_path = 'C:\Users\ehmatthes\other_files\text_files\filename.txt'
with open(file_path) as file_object:
  • 要以每次一行的方式檢查檔案，可對檔案物件使用for 迴圈。
filename = 'pi_digits.txt'
with open(filename) as file_object:
    for line in file_object:
    print(line)

 

  • 可在with 程式碼塊內將檔案的各行儲存在一個列表中，並在with 程式碼塊外使用該列表：這樣你可以立即處理檔案的各個部分，也可推遲到程式後面再處理。
  • 方法readlines() 從檔案中讀取每一行，並將其儲存在一個列表中。
filename = 'pi_digits.txt'
with open(filename) as file_object:
    lines = file_object.readlines()

for line in lines:
    print(line.rstrip())

 

2. 寫入檔案

  • 要將文字寫入檔案，你在呼叫open() 時需要提供另一個實參'w'，告訴Python你要寫入開啟的檔案。
  • 呼叫open() 時提供了兩個實參。第一個實參也是要開啟的檔案的名稱；第二個實參（'w' ）告訴Python，我們要以寫入模式 開啟這個檔案。
  • 開啟檔案時，可指定讀取模式 （'r' ）、寫入模式 （'w' ）、附加模式 （'a' ）或讓你能夠讀取和寫入檔案的模式（'r+' ）。如果你省略了模式實參，Python將以預設的只讀模式開啟檔案。
  • 如果你要寫入的檔案不存在，函式open() 將自動建立它。然而，以寫入（'w' ）模式開啟檔案時千萬要小心，因為如果指定的檔案已經存在，Python將在返回檔案物件前清空該檔案。
  • 如果你要給檔案新增內容，而不是覆蓋原有的內容，可以附加模式 開啟檔案。
  • Python只能將字串寫入文字檔案。要將數值資料儲存到文字檔案中，必須先使用函式str() 將其轉換為字串格式。
filename = 'programming.txt'
with open(filename, 'w') as file_object:
    file_object.write("I love programming.")

 

3. 異常

  • Python使用被稱為異常 的特殊物件來管理程式執行期間發生的錯誤。
  • 發生錯誤時，如果你編寫了處理該異常的程式碼，程式將繼續執行；如果你未對異常進行處理，程式將停止，並顯示一個traceback，其中包含有關異常的報告。
  • 當你認為可能發生了錯誤時，可編寫一個try-except 程式碼塊來處理可能引發的異常。你讓Python嘗試執行一些程式碼，並告訴它如果這些程式碼引發了指定的異常，該怎麼辦。
try:
    print(5/0)
except ZeroDivisionError:
    print("You can't divide by zero!")

4. 儲存資料

  • 模組json 讓你能夠將簡單的Python資料結構轉儲到檔案中，並在程式再次執行時載入該檔案中的資料。
  • 你還可以使用json 在Python程式之間分享資料。更重要的是，JSON資料格式並非Python專用的，這讓你能夠將以JSON格式儲存的資料與使用其他程式語言的人分享。這是一種輕便格式，很有用，也易於學習。
    JSON（JavaScript Object Notation）格式最初是為JavaScript開發的，但隨後成了一種常見格式，被包括Python在內的眾多語言採用。

 

  • 函式json.dump() 接受兩個實參：要儲存的資料以及可用於儲存資料的檔案物件。
import json
numbers = [2, 3, 5, 7, 11, 13]
filename = 'numbers.json'

with open(filename, 'w') as f_obj:
    json.dump(numbers, f_obj)
  • 再使用函式json.load() 載入儲存在numbers.json中的資訊，並將其儲存到變數numbers 中。
import json
filename = 'numbers.json'
with open(filename) as f_obj:
   numbers = json.load(f_obj)
print(numbers)

 

第11章 測試程式碼

1. 測試函式

  • 下面是一段手動測試函式的程式碼
def get_formatted_name(first, last):
    """Generate a neatly formatted full name."""
    full_name = first + ' ' + last
    return full_name.title()
    
print("Enter 'q' at any time to quit.")
while True:
    first = input("\nPlease give me a first name: ")
    if first == 'q':
        break
    last = input("Please give me a last name: ")
    if last == 'q':
        break
    formatted_name = get_formatted_name(first, last)
    print("\tNeatly formatted name: " + formatted_name + '.')

 

  • Python中有模組unittest，專門用於測試。
  • 下面是一個只包含一個方法的測試用例，它檢查函式get_formatted_name() 在給定名和姓時能否正確地工作。（通常測試檔案和函式檔案最好是兩個檔案，這裡為了方便看放一起了）
import unittest

def get_formatted_name(first, last):
    """Generate a neatly formatted full name."""
    full_name = first + ' ' + last
    return full_name.title()
    
class NamesTestCase(unittest.TestCase):
    """測試name_function.py"""
    def test_first_last_name(self):
        """能夠正確地處理像Janis Joplin這樣的姓名嗎？"""
        formatted_name = get_formatted_name('janis', 'joplin')
        self.assertEqual(formatted_name, 'Janis Joplin')
    
unittest.main()
  • 我們建立了一個名為NamesTestCase 的類，用於包含一系列針對get_formatted_name() 的單元測試。你可隨便給這個類命名，但最好讓它看起來與要測試的函式相關，幷包含字樣Test。這個類必須繼承unittest.TestCase 類，這樣Python才知道如何執行你編寫的測試。
  • NamesTestCase 只包含一個方法，用於測試get_formatted_name() 的一個方面。我們將這個方法命名為test_first_last_name() ，因為我們要核實的是隻有名和姓的姓名能否被正確地格式化。
  • 我們執行時，所有以test 打頭的方法都將自動執行。在這個方法中，我們呼叫了要測試的函式，並儲存了要測試的返回值。在這個示例中，我們使用實參'janis' 和'joplin' 呼叫get_formatted_name() ，並將結果儲存到變數formatted_name 中。
  • 在這裡，我們知道get_formatted_name() 應返回這樣的姓名，即名和姓的首字母為大寫，且它們之間有一個空格，因此我們期望formatted_name 的值為Janis Joplin 。為檢查是否確實如此，我們呼叫unittest的方法assertEqual() ，並向它傳遞formatted_name 和'Janis Joplin' 。程式碼行self.assertEqual(formatted_name, 'Janis Joplin') 的意思是說：“將formatted_name 的值同字串'Janis Joplin' 進行比較，如果它們相等，就萬事大吉，如果它們不相等，跟我說一聲！”

2. 測試類

  • Python在unittest.TestCase 類中提供了很多斷言方法。前面說過，斷言方法檢查你認為應該滿足的條件是否確實滿足。如果該條件確實滿足，你對程式行為的假設就得到了確認，你就可以確信其中沒有錯誤。如果你認為應該滿足的條件實際上並不滿足，Python將引發異常。

  • 我們首先匯入了模組unittest 以及要測試的類AnonymousSurvey 。我們將測試用例命名為TestAnonymousSurvey ，它也繼承了unittest.TestCase。第一個測試方法驗證調查問題的單個答案被儲存後，會包含在調查結果列表中。對於這個方法，一個不錯的描述性名稱是test_store_single_response() 。如果這個測試未通過，我們就能通過輸出中的方法名得知，在儲存單個調查答案方面存在問題。
    要測試類的行為，需要建立其例項。我們使用問題"What language did you first learn to speak?" 建立了一個名為my_survey 的例項，然後使用方法store_response() 儲存了單個答案English 。接下來，我們檢查English 是否包含在列表my_survey.responses 中，以核實這個答案是否被妥善地儲存了
import unittest
from survey import AnonymousSurvey

class TestAnonmyousSurvey(unittest.TestCase):
    """針對AnonymousSurvey類的測試"""
    def test_store_single_response(self):
        """測試單個答案會被妥善地儲存"""
        question = "What language did you first learn to speak?"
        my_survey = AnonymousSurvey(question)
        my_survey.store_response('English')
        self.assertIn('English', my_survey.responses)

unittest.main()

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