從零開始學Python：第十課-函式和字串的應用

前面兩節課，我們介紹了函式和字串。在講解今天的內容之前，先來回答一個可能會讓大家感到費解的問題：為什麼字串型別（str）可以透過呼叫方法的方式進行操作，而之前我們用到的數值型別（如int、float）卻沒有可以呼叫的方法。在Python中，數值型別是標量型別，也就是說這種型別的變數沒有可以訪問的內部結構；而字串型別是一種結構化的、非標量型別，所以才會有一系列的方法可供呼叫。如果對這一點感到困惑，那就繼續學習吧，等學習完物件導向程式設計的知識後，你就能找到這些問題的答案了。

接下來我們透過一些案例來為大家講解函式和字串的應用。

一些案例

例子1：設計一個生成指定長度驗證碼的函式。

說明：驗證碼由數字和英文大小寫字母構成。

import random



ALL_CHARS = 
'0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ'







def 
generate_code
(code_len=
4):

    
"""生成指定長度的驗證碼


    :param code_len: 驗證碼的長度(預設4個字元)


    :return: 由大小寫英文字母和數字構成的隨機驗證碼字串


    """

    code = 
''

    
for _ 
in range(code_len):

        
# 產生0到字串長度減1範圍的隨機數作為索引


        index = random.randrange(0, len(ALL_CHARS))


        # 利用索引運算從字串中取出字元並進行拼接


        code += ALL_CHARS[index]


    return code

我們用下面的程式碼生成10組隨機驗證碼來測試上面的函式。

for _ in 
range(
10):

    
print(generate_code())

上面的函式其實還有一種更為簡單的寫法，直接利用random模組的隨機抽樣函式從字串中取出指定數量的字元，然後利用字串的join方法將選中的那些字元拼接起來。此外，可以利用Python標準庫中的string 模組來獲得數字和英文字母的字面常量。

import random

import string



ALL_CHARS = string.digits + string.ascii_letters





def generate_code(code_len=
4):

    
"""生成指定長度的驗證碼


    :param code_len: 驗證碼的長度(預設4個字元)


    :return: 由大小寫英文字母和數字構成的隨機驗證碼字串


    """

    
return 
''.join(random.choices(ALL_CHARS, k=code_len))

說明：random模組的sample和choices函式都可以實現隨機抽樣，sample實現無放回抽樣，這意味著抽樣取出的字元是不重複的；choices實現有放回抽樣，這意味著可能會重複選中某些字元。這兩個函式的第一個引數代表抽樣的總體，而引數k代表抽樣的數量。

例子2：設計一個函式返回給定檔名的字尾名。

說明：檔名通常是一個字串，而檔案的字尾名指的是檔名中最後一個.後面的部分，也稱為檔案的副檔名，它是某些作業系統用來標記檔案型別的一種機制，例如在Windows系統上，字尾名exe表示這是一個可執行程式，而字尾名txt表示這是一個純文字檔案。需要注意的是，在Linux和macOS系統上，檔名可以以.開頭，表示這是一個隱藏檔案，像.gitignore這樣的檔名，.後面並不是字尾名，這個檔案沒有字尾名或者說字尾名為''。

def 
get_suffix
(filename):

    
"""獲取檔名的字尾名


    :param filename: 檔名


    :return: 檔案的字尾名


    """

    
# 從字串中逆向查詢.出現的位置


    pos = filename.rfind('.')


    # 透過切片操作從檔名中取出字尾名


    return filename[pos + 1:] if pos > 0 else ''

可以用下面的程式碼對上面的函式做一個簡單的測驗。

print(get_suffix(
'readme.txt'))       # 
txt


print(get_suffix(
'readme.txt.md'))    # 
md


print(get_suffix(
'.readme'))          
#


print(get_suffix(
'readme.'))          
#


print(get_suffix(
'readme'))           #

上面的get_suffix函式還有一個更為便捷的實現方式，就是直接使用os.path模組的splitext函式，這個函式會將檔名拆分成帶路徑的檔名和副檔名兩個部分，然後返回一個二元組（下節課會講到元組），二元組中的第二個元素就是檔案的字尾名（包含.），如果要去掉字尾名中的.，可以做一個字串的切片操作，程式碼如下所示。

from os.path import splitext





def get_suffix(filename):

    return splitext(filename)[
1][
1:]

例子3：在終端中顯示跑馬燈（滾動）文字。

說明：實現跑馬燈文字的原理非常簡單，把當前字串的第一個字元放到要輸出的內容的最後面，把從第二個字元開始後面的內容放到要輸出的內容的最前面，透過迴圈重複這個操作，就可以看到滾動起來的文字。兩次迴圈之間的間隔可以透過time模組的sleep函式來實現，而清除螢幕上之前的輸出可以使用os模組的system函式呼叫系統清屏命令來實現。

import os

import time



content = 
'北 京 歡 迎 你 為 你 開 天 闢 地           '


while True:

    # Windows清除螢幕上的輸出

    # 
os.system(
'cls')  

    # macOS清除螢幕上的輸出

    
os.system(
'clear')

    
print(content)

    # 休眠
0.2秒（
200毫秒）

    
time.sleep(
0.2)

    content = content[
1:] + content[
0]

提示：我們之前建議大家暫時用VS Code來編寫Python程式碼，如果你已經提前開始使用PyCharm了，需要提醒大家，PyCharm的執行視窗無法用上面的方式做清屏處理。建議在“命令列提示符”或“終端”（PyCharm中的“Terminal”相當於就是Windows系統的“命令列提示符”或macOS系統的“終端”）中執行該程式。

簡單的總結

在寫程式碼尤其是開發商業專案的時候，一定要有意識的 將相對獨立且重複出現的功能封裝成函式，這樣不管是自己還是團隊的其他成員都可以透過呼叫函式的方式來使用這些功能。字串是非常重要的資料型別， 字串的常用運算和方法需要掌握，因為一般的商業專案中，處理字串比處理數值的操作要更多。

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