Python 3基础三

之前都是copy菜鸟教程的内容，因为办公电脑云桌面，没有环境运行不了不方便敲代码，接下来要手动敲些代码，在内部环境运行后再敲过来，不能copy到外网只能敲了。

Python3 编程第一步

在前面的教程中我们已经学习了一些 Python3 的基本语法知识，下面我们尝试来写一个斐波纳契数列。

#!/usr/bin/python3
 
# Fibonacci series: 斐波纳契数列
# 两个元素的总和确定了下一个数
a, b = 0, 1
while b < 10:
    print(b)
    a, b = b, a+b

其中代码 a, b = b, a+b 的计算方式为先计算右边表达式，然后同时赋值给左边，等价于：

n=b
m=a+b
a=n
b=m

1 
1
2
3
5
8

这个例子介绍了几个新特征。
第一行包含了一个复合赋值：变量 a 和 b 同时得到新值 0 和 1。最后一行再次使用了同样的方法，可以看到，右边的表达式会在赋值变动之前执行。右边表达式的执行顺序是从左往右的。
输出变量值:

>>> i = 256*256
>>> print('i 的值为：', i)
i 的值为： 65536

end 关键字
关键字end可以用于将结果输出到同一行，或者在输出的末尾添加不同的字符，实例如下：

#!/usr/bin/python3
 
# Fibonacci series: 斐波纳契数列
# 两个元素的总和确定了下一个数
a, b = 0, 1
while b < 1000:
    print(b, end=',')
    a, b = b, a+b

1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,377,610,987,

Python3 条件控制

Python 条件语句是通过一条或多条语句的执行结果（True 或者 False）来决定执行的代码块。
可以通过下图来简单了解条件语句的执行过程:

image.png

代码执行过程：

image.png
if 语句
Python中if语句的一般形式如下所示：

if condition_1:
    statement_block_1
elif condition_2:
    statement_block_2
else:
    statement_block_3

如果 "condition_1" 为 True 将执行 "statement_block_1" 块语句
如果 "condition_1" 为False，将判断 "condition_2"
如果"condition_2" 为 True 将执行 "statement_block_2" 块语句
如果 "condition_2" 为False，将执行"statement_block_3"块语句
Python 中用 elif 代替了 else if，所以if语句的关键字为：if – elif – else。

day = '节假日'
def yasumi(day):
  if day == '周一':
    print('上班')
elif day == '周末':
    print('休息')
else:
    print('旅游')

注意：
1、每个条件后面要使用冒号 :，表示接下来是满足条件后要执行的语句块。
2、使用缩进来划分语句块，相同缩进数的语句在一起组成一个语句块。
3、在 Python 中没有 switch...case 语句，但在 Python3.10 版本添加了 match...case，功能也类似，详见下文。

image.png

#!/usr/bin/python3
 
var1 = 100
if var1:
    print ("1 - if 表达式条件为 true")
    print (var1)
 
var2 = 0
if var2:
    print ("2 - if 表达式条件为 true")
    print (var2)
print ("Good bye!")

1 - if 表达式条件为 true
100
Good bye!

从结果可以看到由于变量 var2 为 0，所以对应的 if 内的语句没有执行。

#!/usr/bin/python3
 
age = int(input("请输入你家狗狗的年龄: "))
print("")
if age <= 0:
    print("你是在逗我吧!")
elif age == 1:
    print("相当于 14 岁的人。")
elif age == 2:
    print("相当于 22 岁的人。")
elif age > 2:
    human = 22 + (age -2)*5
    print("对应人类年龄: ", human)
 
### 退出提示
input("点击 enter 键退出")

$ python3 dog.py 
请输入你家狗狗的年龄: 1

相当于 14 岁的人。
点击 enter 键退出

#!/usr/bin/python3 
 
# 该实例演示了数字猜谜游戏
number = 7
guess = -1
print("数字猜谜游戏!")
while guess != number:
    guess = int(input("请输入你猜的数字："))
 
    if guess == number:
        print("恭喜，你猜对了！")
    elif guess < number:
        print("猜的数字小了...")
    elif guess > number:
        print("猜的数字大了...")

$ python3 high_low.py 
数字猜谜游戏!
请输入你猜的数字：1
猜的数字小了...
请输入你猜的数字：9
猜的数字大了...
请输入你猜的数字：7
恭喜，你猜对了！

if 嵌套

在嵌套 if 语句中，可以把 if...elif...else 结构放在另外一个 if...elif...else 结构中。

if 表达式1:
    语句
    if 表达式2:
        语句
    elif 表达式3:
        语句
    else:
        语句
elif 表达式4:
    语句
else:
    语句

# !/usr/bin/python3
 
num=int(input("输入一个数字："))
if num%2==0:
    if num%3==0:
        print ("你输入的数字可以整除 2 和 3")
    else:
        print ("你输入的数字可以整除 2，但不能整除 3")
else:
    if num%3==0:
        print ("你输入的数字可以整除 3，但不能整除 2")
    else:
        print  ("你输入的数字不能整除 2 和 3")

$ python3 test.py 
输入一个数字：6
你输入的数字可以整除 2 和 3

match...case

Python 3.10 增加了 match...case 的条件判断，不需要再使用一连串的 if-else 来判断了。
match 后的对象会依次与 case 后的内容进行匹配，如果匹配成功，则执行匹配到的表达式，否则直接跳过，_ 可以匹配一切。
语法格式如下：

match subject:
    case <pattern_1>:
        <action_1>
    case <pattern_2>:
        <action_2>
    case <pattern_3>:
        <action_3>
    case _:
        <action_wildcard>

case _: 类似于 C 和 Java 中的 default:，当其他 case 都无法匹配时，匹配这条，保证永远会匹配成功。

mystatus=400
print(http_error(400))

def http_error(status):
    match status:
        case 400:
            return "Bad request"
        case 404:
            return "Not found"
        case 418:
            return "I'm a teapot"
        case _:
            return "Something's wrong with the internet"

Bad request

一个 case 也可以设置多个匹配条件，条件使用 ｜ 隔开，例如：

...
    case 401|403|404:
        return "Not allowed"

Python3 循环语句

image.png

while 循环
Python 中 while 语句的一般形式：

while 判断条件(condition)：
    执行语句(statements)……

image.png

#!/usr/bin/env python3
 
n = 100
 
sum = 0
counter = 1
while counter <= n:
    sum = sum + counter
    counter += 1
 
print("1 到 %d 之和为: %d" % (n,sum))

1 到 100 之和为: 5050

无限循环
我们可以通过设置条件表达式永远不为 false 来实现无限循环，实例如下：

#!/usr/bin/python3
 
var = 1
while var == 1 :  # 表达式永远为 true
   num = int(input("输入一个数字  :"))
   print ("你输入的数字是: ", num)
 
print ("Good bye!")

输入一个数字  :5
你输入的数字是:  5
输入一个数字  :

你可以使用 CTRL+C 来退出当前的无限循环。
无限循环在服务器上客户端的实时请求非常有用。
while 循环使用 else 语句
如果 while 后面的条件语句为 false 时，则执行 else 的语句块。
语法格式如下：

while <expr>:
    <statement(s)>
else:
    <additional_statement(s)>

expr 条件语句为 true 则执行 statement(s) 语句块，如果为 false，则执行 additional_statement(s)。
循环输出数字，并判断大小：

#!/usr/bin/python3
 
count = 0
while count < 5:
   print (count, " 小于 5")
   count = count + 1
else:
   print (count, " 大于或等于 5")

0  小于 5
1  小于 5
2  小于 5
3  小于 5
4  小于 5
5  大于或等于 5

for 语句

Python for 循环可以遍历任何可迭代对象，如一个列表或者一个字符串。
for循环的一般格式如下：

for <variable> in <sequence>:
    <statements>
else:
    <statements>

image.png

#!/usr/bin/python3
 
sites = ["Baidu", "Google","Runoob","Taobao"]
for site in sites:
    print(site)

word = 'runoob'
 
for letter in word:
    print(letter)

#  1 到 5 的所有数字：
for number in range(1, 6):
    print(number)

Baidu
Google
Runoob
Taobao
r
u
n
o
o
b
1
2
3
4
5

for...else
在 Python 中，for...else 语句用于在循环结束后执行一段代码。
语法格式如下：

for item in iterable:
    # 循环主体
else:
    # 循环结束后执行的代码

for x in range(6):
  print(x)
else:
  print("Finally finished!")

0
1
2
3
4
5
Finally finished!

以下 for 实例中使用了 break 语句，break 语句用于跳出当前循环体，不会执行 else 子句：

#!/usr/bin/python3
 
sites = ["Baidu", "Google","Runoob","Taobao"]
for site in sites:
    if site == "Runoob":
        print("菜鸟教程!")
        break
    print("循环数据 " + site)
else:
    print("没有循环数据!")
print("完成循环!")

循环数据 Baidu
循环数据 Google
菜鸟教程!
完成循环!

range() 函数

如果你需要遍历数字序列，可以使用内置 range() 函数。它会生成数列。
你也可以使用 range() 指定区间的值。
可以使 range() 以指定数字开始并指定不同的增量(甚至可以是负数，有时这也叫做'步长')。
可以结合 range() 和 len() 函数以遍历一个序列的索引。
可以使用 range() 函数来创建一个列表。

# 如果你需要遍历数字序列，可以使用内置 range() 函数
for site in range(5):
    print(i)

# 使用 range() 指定区间的值
for site in range(5,9):
    print(i)

# 可以使 range() 以指定数字开始并指定不同的增量(甚至可以是负数，有时这也叫做'步长'):
for site in range(0,10,3):
    print(i)

# 可以使 range() 以指定数字开始并指定不同的增量(甚至可以是负数，有时这也叫做'步长'):
for site in range(-10,-100,-30):
    print(i)

# 可以结合 range() 和 len() 函数以遍历一个序列的索引
a = ['Google', 'Baidu', 'Runoob', 'Taobao', 'QQ']
for i in range(len(a)):
    print(i, a[i])

# 可以使用 range() 函数来创建一个列表：
list(range(5))

0
1
2
3
4
5
6
7
8
0
3
6
9
-10
-40
-70
0 Google
1 Baidu
2 Runoob
3 Taobao
4 QQ
[0, 1, 2, 3, 4]

break 和 continue 语句及循环中的 else 子句

break 执行流程图：

image.png

continue 执行流程图：

image.png
while 语句代码执行过程：
image.png

for 语句代码执行过程：

image.png
break 语句可以跳出 for 和 while 的循环体。如果你从 for 或 while 循环中终止，任何对应的循环 else 块将不执行。
continue 语句被用来告诉 Python 跳过当前循环块中的剩余语句，然后继续进行下一轮循环。

n = 5
while n > 0:
    n -= 1
    if n == 2:
        break
    print(n)
print('循环结束。')

n = 5
while n > 0:
    n -= 1
    if n == 2:
        continue
    print(n)
print('循环结束。')

4
3
循环结束。

4
3
1
0
循环结束。

循环语句可以有 else 子句，它在穷尽列表(以for循环)或条件变为 false (以while循环)导致循环终止时被执行，但循环被 break 终止时不执行。

#!/usr/bin/python3
 
for n in range(2, 10):
    for x in range(2, n):
        if n % x == 0:
            print(n, '等于', x, '*', n//x)
            break
    else:
        # 循环中没有找到元素
        print(n, ' 是质数')

2  是质数
3  是质数
4 等于 2 * 2
5  是质数
6 等于 2 * 3
7  是质数
8 等于 2 * 4
9 等于 3 * 3

pass 语句

Python pass是空语句，是为了保持程序结构的完整性。
pass 不做任何事情，一般用做占位语句

>>>while True:
...     pass  # 等待键盘中断 (Ctrl+C)

# 最小类
>>>class MyEmptyClass:
...     pass

#!/usr/bin/python3
 
for letter in 'Runoob': 
   if letter == 'o':
      pass
      print ('执行 pass 块')
   print ('当前字母 :', letter)
 
print ("Good bye!")

当前字母 : R
当前字母 : u
当前字母 : n
执行 pass 块
当前字母 : o
执行 pass 块
当前字母 : o
当前字母 : b
Good bye!

Python3 迭代器与生成器

迭代器
迭代是Python最强大的功能之一，是访问集合元素的一种方式。
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。
迭代器有两个基本的方法：iter() 和 next()。
字符串，列表或元组对象都可用于创建迭代器：

>>> list=[1,2,3,4]
>>> it = iter(list)    # 创建迭代器对象
>>> print (next(it))   # 输出迭代器的下一个元素
1
>>> print (next(it))
2
>>>

#!/usr/bin/python3
 
list=[1,2,3,4]
it = iter(list)    # 创建迭代器对象
for x in it:
    print (x, end=" ")

while True:
    try:
        print (next(it))
    except StopIteration:
        sys.exit()

1 2 3 4
1
2
3
4

创建一个迭代器

把一个类作为一个迭代器使用需要在类中实现两个方法 iter() 与 next() 。
如果你已经了解的面向对象编程，就知道类都有一个构造函数，Python 的构造函数为 init(), 它会在对象初始化的时候执行。
iter() 方法返回一个特殊的迭代器对象， 这个迭代器对象实现了 next() 方法并通过 StopIteration 异常标识迭代的完成。
next() 方法（Python 2 里是 next()）会返回下一个迭代器对象。
创建一个返回数字的迭代器，初始值为 1，逐步递增 1：

class MyNumbers:
  def __iter__(self):
    self.a = 1
    return self
 
  def __next__(self):
    x = self.a
    self.a += 1
    return x
 
myclass = MyNumbers()
myiter = iter(myclass)
 
print(next(myiter))
print(next(myiter))
print(next(myiter))
print(next(myiter))
print(next(myiter))

1
2
3
4
5

StopIteration
StopIteration 异常用于标识迭代的完成，防止出现无限循环的情况，在 next() 方法中我们可以设置在完成指定循环次数后触发 StopIteration 异常来结束迭代。
在 20 次迭代后停止执行：

class MyNumbers:
  def __iter__(self):
    self.a = 1
    return self
 
  def __next__(self):
    if self.a <= 20:
      x = self.a
      self.a += 1
      return x
    else:
      raise StopIteration
 
myclass = MyNumbers()
myiter = iter(myclass)
 
for x in myiter:
  print(x)

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

生成器
在 Python 中，使用了 yield 的函数被称为生成器（generator）。
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。
以下实例使用 yield 实现斐波那契数列：

#!/usr/bin/python3
 
import sys
 
def fibonacci(n): # 生成器函数 - 斐波那契
    a, b, counter = 0, 1, 0
    while True:
        if (counter > n): 
            return
        yield a
        a, b = b, a + b
        counter += 1
f = fibonacci(10) # f 是一个迭代器，由生成器返回生成
 
while True:
    try:
        print (next(f), end=" ")
    except StopIteration:
        sys.exit()

0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55