Day03 - Python基础3

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Day03的课程要点记录
详细教程地址：金角大王 - Day3 Python基础3 | 金角大王 - Day2 Python基础2 | 银角大王 - Python基础（二）

一、集合的使用

集合是一个无序的，不重复的数据组合，它的主要作用如下：

去重，把一个列表变成集合，自动去重
关系测试，测试两组数据之前的交集、差集、并集等关系

1.1 常用操作

a = {11, 22, 33, 44}
s = set([3, 5, 9, 10]) #创建一个数值集合
t = set('Hello') #创建一个唯一字符的集合

a = t | s # t 和 s 的并集
b = t & s # t 和 s 的交集
c = t - s # 求差集（项在t中，但不在s中）
d = t ^ s # 对称差集（项在t或s中，但不会同时出现在二者中）

1.2 基本操作

s.intersection(t)，s & t，交集，返回一个新的 set 包含 s 和 t 中的公共元素

>>> s.intersection(t)
set()

s.union(t)，s | t，并集，放回一个新的 set 包含 s 和 t 中的每一个元素

>>> s.union(t)
{'e', 3, 'l', 5, 'H', 9, 10, 'o'}

s.difference(t)，s - t，差集，返回一个新的 set 包含 s 中有但是 t 中没有的元素

>>> s.difference(t)
{9, 10, 3, 5}

s.issubset(t)，s <= t，子集，测试 s 中的每一个元素是否都在 t 中

>>> s.issubset(t)
False

s.issuperset(t)，s >= t，父集，测试 t 中的每一个元素是否都在 s 中

>>> s.issuperset(t)
False

s.symmetric_difference()，s ^ t，对称差集，返回一个新的 set 包含 s 和 t 中不重复的元素

>>> s.symmetric_difference(t)
{'e', 'l', 'H', 3, 5, 9, 10, 'o'}

s.copy()，返回 set “s”的一个浅复制
s.isdisjoint(t)，零交叉测试，如果两个集合中零交叉，则返回True

>>> s.isdisjoint(t)
True

1.3 增删改查

1.3.1 增加元素

t.add('a') 向集合内添加一项元素

>>> t.add('a')
>>> t
{'o', 'e', 'l', 'H', 'a'}

s.update([111, 222, 333]) 向集合内添加多项元素

>>> s.update([111, 222, 333])
>>> s
{3, 5, 9, 10, 333, 111, 222}

1.3.2 删除元素

s.pop() 随机删除 s 中的一个元素，并返回

>>> s.pop()
3

t.remove('a') 删除 t 中的元素 a

>>> t.remove('a')
>>> t
{'o', 'e', 'l', 'H'}

s.discard() 删除 s 中的一个指定元素，如果没有此元素，不报错

>>> s.discard(333)
>>> s
{5, 9, 10, 111, 222}
>>> s.discard(999)
>>> s
{5, 9, 10, 111, 222}

1.3.4 其他

len(s) set 的长度
x in s 测试 x 是否是 s 的成员
x not in s 测试 x 是否不是 s 的成员

set集合练习题

old_dict = {
   '#1': 8,
   '#2': 4,
   '#4': 2
}

new_dict ={
   '#1': 4,
   '#2': 4,
   '#3': 2
}

需求

应该删除哪几个槽位？
应该更新哪几个槽位？
应该增加哪几个槽位？

实现代码：

old_set = set(old_dict.keys())
new_set = set(new_dict.keys())

del_set = old_set.difference(new_set)   # 应该删除old中有new中无的差集
update_set = old_set.intersection(new_set)  # 应该更新old和new的交集
add_set = new_set.difference(old_set)   # 应该增加new中有old中无的差集

print(del_set)
print(update_set)
print(add_set)

二、文件操作

对文件操作流程：

打开文件，得到文件句柄并赋值给一个变量
通过句柄对文件进行操作
关闭文件

2.1 基本操作 - 读、写、追加

f = open('lyrics')     # 打开文件
first_line = f.readline()
print('first line:',first_line)     # 读一行
print('我是分隔线'.center(50,'-'))
data = f.read()        # 读取剩下的所有内容,文件大时不要用
print(data)     # 打印文件
 
f.close()     # 关闭文件

打开文件的模式有：

r，只读模式（默认）。
w，只写模式。【不可读；不存在则创建；存在则删除内容；】
a，追加模式。【可读；不存在则创建；存在则只追加内容；】

"+" 表示可以同时读写某个文件

r+，可读写文件。【可读；可追加写】
w+，写读
a+，同a 【追加读】

"U"表示在读取时，可以将 \r \n \r\n自动转换成 \n （与 r 或 r+ 模式同使用）

"b"表示处理二进制文件（如：FTP发送上传ISO镜像文件，linux可忽略，windows处理二进制文件时需标注）

rb 网络传输情况下
wb
ab

2.2 循环读取文件内容

差方法

# 读取到第9行时，打印分割线
for index,line in enumerate(f.readlines())
    if index == 9:
        print("我是分隔线".center(20, '-'))
        continue
    print(line.strip())

好方法

count = 0
for line in f:
    if count == 9:
        print("我是分隔线".center(20, '-'))
        count += 1
        continue
    print(line.strip())
    count += 1

2.3 其他方法

f.tell()获取当前光标位置，以及f.seek()移动光标位置

print(f.tell())         # 获取当前光标位置。 （0）
print(f.readline())     # 打印第一行
print(f.readline())     # 打印第二行
print(f.tell())         # 获取当前光标位置。 （140）
print(f.seek(0))        # 光标移回至起始处
print(f.readline())     # 打印第一行

f.enconding() 当前文件的编码
f.fileno() 返回文件在内存中的编号
f.name() 当前文件的名字
f.seekable() 判断文件光标是否可移
f.readable() 判断文件是否可读
f.writable() 判断文件是否可写
f.truncate() 从文件起始截断到指定数（不填则清空）
f. flush() 将内存中暂存的内容刷新写入硬盘

命令行进度条实现方式

import sys, time
for i in range(100):
    sys.stdout.write('#')
    sys.stdout.flush()
    time.sleep(0.1)    # 每打印一个sleep0.1秒

2.4 文件的修改

将文件中某一行内的文字进行部分替换

# 将文本中全部的"我"替换为"你"
f = open('Yesterday2', 'r', encoding='utf-8')
f_new = open('Yesterday2.bak', 'w', encoding='utf-8')
for line in f:
    if '我' in line:
        line = line.replace('我', '你')
    f_new.write(line)
f.close()
f_new.close()

2.5 `with`语句

为了避免打开文件后忘记关闭，可以通过管理上下文，即：

with open('log','r') as f:
    ...

如此方式，当with代码块执行完毕时，内部会自动关闭并释放文件资源。

在Python 2.7 后，with又支持同时对多个文件的上下文进行管理，即：

with open('log1') as obj1, open('log2') as obj2:
    pass

课堂练习

程序1：实现简单的shell sed替换功能

import sys
find_str = sys.argv[1]
replace_str = sys.argv[1]
 
with open('Yesterday2', 'r', encoding='utf-8')as f,\
        open('Yesterday3', 'w', encoding='utf-8') as f_new:
    for line in f:
        if find_str in line:
            line = line.replace(find_str, replace_str)
        f_new.write(line)

三、字符转编码操作

详细文章：py编码终极版 | Strings - Dive into Python3

Ascii码：每个字符存1个字节
Unicode：每个字符存2个字节
utf-8：英文用1个，其他用3个字节

Decode & Encode

所有转换动作都需要先decode为Unicode，再encode为相应编码
在字符串之前加u，默认为其是Unicode，可直接encode

练习：将字符按顺序转换编码，gb2312 -> utf-8 -> gbk。
Python2

import sys
print(sys.getdefaultencoding())     # 获取默认编码格式
s = '学习学习再学习'
s_gb = s.decode('uft-8').encode('gb2312')   # utf-8 -> gb2312
s_gb_utf8 = s_gb.decode('gb2312').encode('utf-8')   # gb2312 -> utf-8
s_gb_utf8_gbk = s_gb_utf8.decode('utf-8').encode(gbk)   # utf-8 -> gbk 
print(s_gb.decode('gb2312'))
print(s_gb_utf8.decode('utf-8'))
print(s_gb_utf8_gbk.decode('gbk'))

Python3： 3中encode同时会转换为bytes，显示字符串需要decode为unicode

import sys
print(sys.getdefaultencoding())     # 获取默认编码格式
s = '学习学习再学习'       # py3_default = unicode
s_gb = s.encode('gb2312')   # unicode -> gb2312
s_gb_utf8 = s_gb.decode('gb2312').encode('utf-8')   # gb2312 -> utf-8
s_gb_utf8_gbk = s_gb_utf8.decode('utf-8').encode('gbk')     # utf-8 -> gbk 
print(s_gb.decode('gb2312'))
print(s_gb_utf8.decode('utf-8'))
print(s_gb_utf8_gbk.decode('gbk'))

四、函数

4.1 函数是什么？

函数是指将一组语句的集合通过一个名字(函数名)封装起来，要想执行这个函数，只需调用其函数名。

4.2 基本语法及特性

4.2.1 语法定义

def sayhi():    #函数名
    print("Hello, I'm nobody!")

sayhi()        #调用函数

带参数

# 下面这段代码
a,b = 5,8
c = a**b
print(c)
 
# 改成用函数写
def calc(x,y):
    res = x**y
    return res    # 返回函数执行结果
 
c = calc(a,b)    # 结果赋值给c变量
print(c)

4.2.2 特性：

减少重复代码
使程序变得可扩展
使程序变得易维护

4.3 返回值

用return语句返回函数的执行结果。
注意：

函数在执行过程中只要遇到return语句，就会停止执行并返回结果。所以可以理解为return语句代表着函数的结束。
如果未在函数中指定return，那这个函数的返回值为None。

4.4 函数参数

4.4.1 形参与实参

形参：变量只有在被调用时才分配内存单元，在调用结束时，即刻释放所分配的内存单元。因此，形参只在函数内部有效。函数调用结束返回主调用函数后则不能再使用该形参变量
实参：可以是常量、变量、表达式、函数等，无论实参是何种类型的量，在进行函数调用时，它们都必须有确定的值，以便把这些值传送给形参。因此应预先用赋值，输入等办法使参数获得确定值

# 改成用函数写
def calc(x,y):
    res = x**y
    return res

c = calc(a,b)
print(c)

4.4.2 位置参数

按顺序给函数传参数

def test(x,y,z):
   print(x)
   print(y)
   print(z)

test(1, 2, 3)

4.4.3 关键参数

正常情况下，给函数传参数要按顺序，不想按顺序就可以用关键参数，只需指定参数名即可。但记住一个要求就是，关键参数必须放在位置参数之后。

def test(x,y,z):
   print(x)
   print(y)
   print(z)

test(3, z=6, y=9)

4.4.4 默认参数

在写形参时直接给形参定义的一个值。
特点：调用函数的时候，默认函数非必须传递。
用途：

默认安装值
默认端口号

def test(x,y=2):
   print(x)
   print(y)

test(1)
test(1,10)

4.4.5 非固定参数

*args - 把多传入的位置参数变成一个元组形式。

def stu_register(name,age,*args):    # *args 会把多传入的参数变成一个元组形式
    print(name,age,args)
 
stu_register("Alex",22)
#输出
#Alex 22 ()    # 后面这个()就是args,只是因为没传值,所以为空
 
stu_register("Jack",32,"CN","Python")
#输出
# Jack 32 ('CN', 'Python')    # 多传入的参数为元组形式

**kwargs - 将多个关键字参数写为字典

def stu_register(name,age,*args,**kwargs): # *kwargs 会把多传入的参数变成一个dict形式
    print(name,age,args,kwargs)
 
stu_register("Alex",22)
#输出
#Alex 22 () {}#后面这个{}就是kwargs,只是因为没传值,所以为空
 
stu_register("Jack",32,"CN","Python",sex="Male",province="ShanDong")
#输出
# Jack 32 ('CN', 'Python') {'province': 'ShanDong', 'sex': 'Male'}

4.5 全局变量与局部变量

在子程序中定义的变量称为局部变量，在程序的一开始定义的变量称为全局变量。
全局变量作用域是整个程序，局部变量作用域是定义该变量的子程序。
当全局变量与局部变量同名时：
在定义局部变量的子程序内，局部变量起作用；在其它地方全局变量起作用。

name = 'Will'
 
def change_name(name):
    print("before change:", name)
    name = 'William'
    print('after name', name)
 
change_name(name)
print(name)

想在函数内改变全局变量要先声明（可实现，但尽量不要用，出错后调试难度几何级提升）

name = 'Will'
school = 'Hometown'
 
def change_name(name):
    global school
    print("before change:", name)
    name = 'William'
    school = 'University'
    print('after name', name)
 
change_name(name)
print(name,school)

五、递归

在函数内部，可以调用其他函数。如果一个函数在内部调用自身本身，这个函数就是递归函数。
递归的特性：

递归必须有一个明确的结束条件
每次进入更深一层递归时，问题规模相比上次递归都应有所减少
递归效率不高，递归层次过多会导致栈溢出（在计算机中，函数调用是通过栈（stack）这种数据结构实现的，每当进入一个函数调用，栈就会加一层栈帧，每当函数返回，栈就会减一层栈帧。由于栈的大小不是无限的，所以，递归调用的次数过多，会导致栈溢出）

def calc(n):
    print(n)
    if int(n) > 0:
        return calc(int(n/2))
 
calc(10)

六、函数式编程介绍

函数是Python内建支持的一种封装，我们通过把大段代码拆成函数，通过一层一层的函数调用，就可以把复杂任务分解成简单的任务，这种分解可以称之为面向过程的程序设计。函数就是面向过程的程序设计的基本单元。
函数式编程中的函数这个术语不是指计算机中的函数（实际上是Subroutine），而是指数学中的函数，即自变量的映射。也就是说一个函数的值仅决定于函数参数的值，不依赖其他状态。比如sqrt(x)函数计算x的平方根，只要x不变，不论什么时候调用，调用几次，值都是不变的。

Python对函数式编程提供部分支持。由于Python允许使用变量，因此，Python不是纯函数式编程语言。

6.1 定义

简单说，"函数式编程"是一种"编程范式"（programming paradigm），也就是如何编写程序的方法论。主要思想是把运算过程尽量写成一系列嵌套的函数调用。
一个数学表达式：(1 + 2) * 3 - 4
传统的过程式编程

var a = 1 + 2;
var b = a * 3;
var c = b - 4;

函数式编程要求使用函数，可以把运算过程定义为不同的函数，写成下面这样：

var result = subtract(multiply(add(1, 2), 3), 4);

再演进一下，可以变成这样

add(1,2).multiply(3).subtract(4)

这基本就是自然语言的表达了。再看下面的代码，应该一眼就能明白它的意思：

merge([1,2],[3,4]).sort().search("2")

因此，函数式编程的代码更容易理解。
但要想学好函数式编程，不要用Python，用Erlang,Haskell。

七、高阶函数

变量可以指向函数，函数的参数能接收变量。
而一个函数就可以接收另一个函数作为参数，这种函数就称之为高阶函数。

def add(a, b, f):
    return f(a)+f(b)
 
res = add(3, 6, abs)
print(res)

八、作业

将输入的字符串转为字典的方法：b = eval(b) | json

第3周作业：day3 作业详细
HAproxy配置文件操作（配置文件参考）：

根据用户输入输出对应的backend下的server信息
可添加backend 和sever信息
可修改backend 和sever信息
可删除backend 和sever信息
操作配置文件前进行备份
添加server信息时，如果ip已经存在则修改;如果backend不存在则创建；若信息与已有信息重复则不操作

Day03 - Python基础3

一、集合的使用

1.1 常用操作

1.2 基本操作

1.3 增删改查

1.3.1 增加元素

1.3.2 删除元素

1.3.4 其他

二、文件操作

2.1 基本操作 - 读、写、追加

2.2 循环读取文件内容

2.3 其他方法

2.4 文件的修改

2.5 `with`语句

三、字符转编码操作

四、函数

4.1 函数是什么？

4.2 基本语法及特性

4.2.1 语法定义

4.2.2 特性：

4.3 返回值

4.4 函数参数

4.4.1 形参与实参

4.4.2 位置参数

4.4.3 关键参数

4.4.4 默认参数

4.4.5 非固定参数

4.5 全局变量与局部变量

五、递归

六、函数式编程介绍

6.1 定义

七、高阶函数

八、作业

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一、集合的使用

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1.2 基本操作

1.3 增删改查

1.3.1 增加元素

1.3.2 删除元素

1.3.4 其他

二、文件操作

2.1 基本操作 - 读、写、追加

2.2 循环读取文件内容

2.3 其他方法

2.4 文件的修改

2.5 with语句

三、字符转编码操作

四、函数

4.1 函数是什么？

4.2 基本语法及特性

4.2.1 语法定义

4.2.2 特性：

4.3 返回值

4.4 函数参数

4.4.1 形参与实参

4.4.2 位置参数

4.4.3 关键参数

4.4.4 默认参数

4.4.5 非固定参数

4.5 全局变量与局部变量

五、递归

六、函数式编程介绍

6.1 定义

七、高阶函数

八、作业

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