計算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論課件第4章

簡潔的PythonPython內(nèi)置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Python賦值語句Python控制結(jié)構(gòu)Python函數(shù)調(diào)用Python自定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Python自定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有趣的小烏龜——Python之繪圖

1/TP

第4章Python學(xué)習(xí)引言

2前面的章節(jié)中，已經(jīng)接觸到一些Python程序，但并沒有專門介紹Python語言。本章會引導(dǎo)大家學(xué)習(xí)Python中一些基礎(chǔ)的語法，可以作為同學(xué)們編寫Python程序時的參考。4.1小節(jié)將對比Python與C/C++，來展示Python的簡潔性；4.2小節(jié)，將介紹Python的常用內(nèi)置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；4.3小節(jié)介紹Python的賦值語句；4.4小節(jié)，將分別介紹if，while，for三種結(jié)構(gòu)控制語句；Python的函數(shù)調(diào)用的具體過程將在4.5小節(jié)介紹；除了內(nèi)置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，Python還支持自定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這部分內(nèi)容將在4.6小節(jié)介紹。在學(xué)習(xí)Python語言的同時，本章也會介紹基本數(shù)據(jù)庫方面的知識，這些知識主要在兩方面教授。（1）Python的字典就是個類似數(shù)據(jù)庫關(guān)系的結(jié)構(gòu)，利用唯一的“鍵”來獲取字典內(nèi)相關(guān)的信息記錄。（2）4.7小節(jié)介紹如何利用Python面向?qū)ο缶幊谭绞剑瑏韺崿F(xiàn)學(xué)生和課程數(shù)據(jù)庫的功能。4.8小節(jié)將向大家介紹Python中一個有趣的部分——繪圖。第1節(jié)簡潔的Python

3對比Python和C/C++兩種語言對同一問題的實現(xiàn)。對于一個存放整數(shù)的數(shù)組，如果要將數(shù)組中每個元素值加1的值打印出來：#<程序：c/c++數(shù)組各元素加1>#include<stdio.h>voidmain(){ intarr[5]={0,1,2,3,4}; inti,tmp; for(i=0;i<5;i++){ tmp=arr[i]+1; printf(“%d”,tmp); }}#<程序：Python數(shù)組各元素加1>arr=[0,1,2,3,4]foreinarr: tmp=e+1 print(tmp)簡潔的Python

4Python對該問題的實現(xiàn)明顯比C語言簡單很多。首先來分析一下這兩段代碼的不同之處：（1）C語言中，執(zhí)行的代碼必須要放置于函數(shù)中，而整個程序的入口地址是main函數(shù)；Python并沒有這樣的強(qiáng)制規(guī)定。（2）C語言中所要使用的每一個變量都需要事先定義，并顯示的說明其類型，比如i,tmp。而Python中只需要在使用時，用賦值號“=”就可以了。（3）C語言在聲明數(shù)組時，必須定義數(shù)組大小，例子中定義了一個大小為5的數(shù)組arr。而Python沒有這樣的要求，直接定義數(shù)組元素即可。簡潔的Python

5（4）C語言在遍歷數(shù)組時，需要知道數(shù)組的大小以及計算索引值（index）；而Python的for循環(huán)可以直接遍歷列表中的每一個值，這種方式將能大大提高編程效率。（5）C語言中，每條語句必須以“；”分號結(jié)束，而Python沒有這樣的強(qiáng)行規(guī)定，如果一行要寫多個語句，才必須用分號隔開，例如tmp=e+1;ptinte。（6）對于C語言，每一個語句塊（函數(shù)，for循環(huán)……）都需要用{}花括號，而Python并不需要。C語言對每條語句的縮進(jìn)沒有硬性要求。而對于Python而言，同一個層次的語句必須要有相同的縮進(jìn)。Python優(yōu)點(diǎn)

6軟件質(zhì)量高：Python高度重視程序的可讀性、一致性。而且，Python支持面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計（OOP,object-orientedprogramming），使得代碼的可重用性、可維護(hù)性更高。提高開發(fā)效率：Python語法簡單，使用方便。開發(fā)時需要錄入的代碼量也相對小很多，因此在調(diào)試、維護(hù)時也更容易。程序可移植性強(qiáng)：大多數(shù)的Python程序在不同平臺上運(yùn)行時，都不需要做任何改變。標(biāo)準(zhǔn)庫的支持：Python提供了強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)庫支持，支持一系列復(fù)雜的編程任務(wù)。在網(wǎng)站開發(fā)、數(shù)值計算等各個方面都內(nèi)置了強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)庫。第2節(jié)Python內(nèi)置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

7Python基本數(shù)據(jù)類型列表（list）再談字符串字典（Dictionary）——類似數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)引言

8CPU只認(rèn)識0與1，程序怎么區(qū)分存放在內(nèi)存中的0與1是什么呢？例如，地址1000H的內(nèi)容為(01100001)2，Python如何知道這個單元是存放的是字符“a”還是“97”呢？數(shù)據(jù)類型！是數(shù)據(jù)類型決定了這個單元的內(nèi)容是一個ASCII碼的字符“a”，或者是一個整數(shù)“97”。用高中所學(xué)的集合來定義數(shù)據(jù)類型，它是一個集合以及定義在這個集合上的一組操作。例如，定義一個整數(shù)I類型如下：I類型的數(shù)據(jù)集合為：Set={-32767,-32768…,-1,0,1,2,…,32767,32768}，操作包括{+，-，*，/，%}。如果指定地址為1000H的內(nèi)存單元所存儲的內(nèi)容為I類型的數(shù)據(jù)，那么該內(nèi)存單元存放的就是數(shù)值“97”。

9Python內(nèi)置數(shù)據(jù)類型數(shù)值類型整數(shù)類型(integer)浮點(diǎn)型(float)復(fù)數(shù)(complex

)布爾型(bool)字符串類型（string）序列列表(list)元組(tuple)映射字典(dictionary)——數(shù)據(jù)類型結(jié)構(gòu)圖自定義類型類(class)——數(shù)據(jù)類型2.1Python基本數(shù)據(jù)類型——整數(shù)類型

10如1，2，-3，100，9999均為整數(shù)，在Python3.0之后的版本中，整數(shù)類型的數(shù)值集合包括了所有的整數(shù)，并不會對整數(shù)的范圍進(jìn)行約束。這一點(diǎn)是非常有用的，在常見的編程語言中，單單是整數(shù)類型，就可以分為short，int，long，在這些語言中，整數(shù)所能支持的最大范圍通常為（-2,147,483,648至2,147,483,647）。Python為這些數(shù)據(jù)類型提供的操作，包括從小學(xué)所學(xué)的數(shù)字操作符：{+,-,*,/,()}，以及取余運(yùn)算符：%，例如10%3結(jié)果為1。需要注意的是，除法“/”所得到的結(jié)果不是整數(shù)類型，而是浮點(diǎn)類型，比如9/3，得到的是3.0，要想得到整型3，需要使用“//”運(yùn)算符。另外，Python還提供了冪運(yùn)算（Power），使用“**”運(yùn)算符，比如需要計算52時，只需要輸入5**2即可。2.1Python基本數(shù)據(jù)類型——浮點(diǎn)型

11如5.0，1.6，200.985等有小數(shù)部分的數(shù)值為浮點(diǎn)型。其操作符與整數(shù)類型類似，唯一需要注意的是“//”運(yùn)算符在浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算中所得到的結(jié)果仍是浮點(diǎn)數(shù)類型，不過與“/”不同的是它將舍去小數(shù)部分。2.1Python基本數(shù)據(jù)類型——整數(shù)類型

12在編程中，經(jīng)常需要產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，Python提供能方便的內(nèi)置函數(shù)以產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)。在Python中，要產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)，首先要在文件首加上引入random模塊的語句，即importrandom。以下分別介紹使用Python如何產(chǎn)生隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)與隨機(jī)整數(shù)。左邊程序使用了random.uniform(a.b)函數(shù)，該函數(shù)將生成一個介于a,b的浮點(diǎn)數(shù)。而右邊程序為生成隨機(jī)整數(shù)的函數(shù)：random.randint(a,b)，該函數(shù)將產(chǎn)生一個介于[a,b](包含a和b)的隨機(jī)整數(shù)。#<程序：產(chǎn)生10-20的隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)>importrandomf=random.uniform(10,20)print(f)#<程序：產(chǎn)生10-20的隨機(jī)整數(shù)>importrandomi=random.randint(10,20)print(i)2.1Python基本數(shù)據(jù)類型——布爾型

13在生活中經(jīng)常對某個疑問進(jìn)行“Yes”和“No”或“是”和“不是”的回答，在數(shù)學(xué)中，對判斷會作出“對”和“錯”的回答。為了在計算機(jī)語言中規(guī)范這種表達(dá)，把結(jié)果是肯定的用“True”表示，把結(jié)果是否定的用“False”來表示。例如：#<程序：布爾類型例子>b=100<101print(b)這里，b是布爾類型變量，b=100<101為布爾表達(dá)式，運(yùn)行此段程序，將輸出True。布爾類變量只有二種可能值：True或False。Python提供一整套布爾比較和邏輯運(yùn)算，“<,>,<=,>=,==,!=”，分別為小于，大于，小于等于，大于等于，等于，不等于6種比較運(yùn)算符，以及“not,and,or”等邏輯運(yùn)算符。2.1Python基本數(shù)據(jù)類型——字符串型

14字符串是字符的序列，在Python中有多種方式表示字符串，本節(jié)僅介紹最常用的兩種，單引號與雙引號，回顧本書中第一章“HelloWorld”的例子，在打印HelloWorld時，使用了print("Helloworld!")。這里采用了雙引號來表示字符串類型，單引號‘Helloworld!’也可以表示字符串類型。如果輸入的字符串用雙引號表示，而字符串中有單引號，Python就會打印出用雙引號中的所有字符串。如print(“book‘sprice”)結(jié)果為book’sprice。2.2列表

15前面所講的字符串是一個序列，下面講述的列表也是一個十分常用的序列。字符串的聲明是在“”或者‘’內(nèi)的，對于列表，它的聲明形式為：L=[]，執(zhí)行這條語句時，將產(chǎn)生一個空列表。列表中的元素以“，”相間隔，例如，語句L=[1,3,5]定義了一個含有三個元素的列表。元素之間用‘，’相間隔。來回顧一下第二章所討論過的數(shù)組，數(shù)組（Array）是由有限個元素組成有序集合，用序號進(jìn)行索引。事實上，列表就類似數(shù)組這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它為每個元素分配了一個序號。在Python中，將這種有順序編號的結(jié)構(gòu)稱之為“序列”，序列主要包括：列表、元組、字符串等，本小節(jié)將介紹通用的序列操作以及列表，元組可以看成是不可以修改的列表，字符串的操作將在下一個小節(jié)進(jìn)行介紹。2.2列表

16需要注意的是，不同于數(shù)組，列表中的元素類型可以是不一樣的，也就是說，列表中的元素可以是整數(shù)型，浮點(diǎn)型，字符串，還可以是列表。例如，L=[1,1.3,’2’,”China”,[‘I’,’am’,’another’,’list’]]。這將給編程者帶來許多便利，即可以將不同元素類型融合到一個列表中，同時，需要提醒讀者的是，在對列表元素進(jìn)行操作時，一定要注意元素類型，例如上述的L，如L[0]+L[2]操作將產(chǎn)生錯誤，因為整數(shù)型不能與字符串相加，而str(L[0])+L[2]，與L[0]+int(L[2])都是正確的，不過第一個表達(dá)式得到的結(jié)果為“12”，而第二個得到的結(jié)果為3。2.2列表——序列的通用操作

17序號操作符說明1seq[index]獲得下標(biāo)為index的元素2seq[index1:index2(:stride)]獲得下標(biāo)從index1到index2間的元素集合，步長為stride3seq1+seq2連接序列seq1和seq24seq*expr序列重復(fù)expr次5objinseq判斷obj元素是否包含在seq中序列的通用操作主要包括索引、分片、鏈接（加）、重復(fù)（乘），以及檢查某個元素是否屬于序列。序列中的所有元素都是有索引號的（注意：索引號是從0開始遞增的）。這些元素可以通過索引號分別訪問。如<程序：序列索引>所示，L是列表類型的變量，而程序中只打印出該列表的第一個元素。這時，就可以使用下標(biāo)操作符“[index]”來獲取，index稱之為下標(biāo)。#<程序：序列索引>L=[1,1.3,"2","China",["I","am","another","list"]]print(L[0])

該程序?qū)⑤敵稣麛?shù)1。Python的下標(biāo)操作符有一個很強(qiáng)大的功能，即索引值為負(fù)數(shù)時，它表示從序列最后一個元素開始計數(shù)，例如，L[-1]可以獲得L的最后一個元素。需要注意的是，如果下標(biāo)值超出了序列的范圍，Python解釋器將會報錯，提示下標(biāo)超出范圍。比如，L的合法范圍是[-5,4]。2.2列表——序列的通用操作之索引

18Python對序列提供了強(qiáng)大的分片操作，運(yùn)算符仍然為下標(biāo)運(yùn)算符，而分片內(nèi)容通過冒號相隔的兩個索引來實現(xiàn)。例如，L[index1:index2]：index1是分片結(jié)果的第1個元素的索引號，而index2的值減去1是分片結(jié)果的最后一個元素在序列中的索引號。如果只希望獲得L的中三個元素："2"，"China"，和["I","am","another","list"]，L[2:5]即可實現(xiàn)。如果index2≤index1，那么分片結(jié)果將為空串。如果index2置空，分片結(jié)果將包括索引為index1及之后的所有元素。所以，要打印出L中的"2","China",["I","am","another","list"]，還可以使用L[2:]實現(xiàn)。index1也可以置空，表示從序列開頭0到index2的分片結(jié)果。而當(dāng)index1與index2都置空時，將復(fù)制整個序列，例如L[:]（注意：這是很有用的方式來復(fù)制一個列表）。2.2列表——序列的通用操作之分片

19分片操作的形式還可以是L[index1:index2:stride]，第三個數(shù)stride是步長，在沒有指定的情況下，默認(rèn)為1。如果步長大于1，那么就會跳過某些元素，例如，要得到L的奇數(shù)位的元素時，L[::2]即可實現(xiàn)。需要注意的是，步長不能為0，但可以為負(fù)數(shù)，表示從右向左提取元素。例如，L[-1：-1-len（L）：-1]會產(chǎn)生最后一個元素開始往前到第一個元素的序列，len（L）函數(shù)是返回序列L的長度。注意，分片操作是產(chǎn)生新的序列，不會改變原來的序列。2.2列表——序列的通用操作之分片

20兩個整數(shù)類型相加是整數(shù)值做加法，而對于兩個序列，加法則表示連接操作，需要注意的是，進(jìn)行操作的兩個序列必須是相同類型（字符串、列表、元組等）才可以進(jìn)行連接。比如，L1為[1,1.3]，L2為[“2”,“China”,[“I”,“am”,“another”,“l(fā)ist”]]，連接兩個序列L1+L2為：[1,1.3,“2”,“China”,[“I”,“am”,“another”,“l(fā)ist”]]序列的乘法表示將原來的序列重復(fù)多次。例如L=[0]*100會產(chǎn)生一個含有100個0的列表。這個操作對初始化一個有足夠長度的列表是有用的。2.2列表——序列的通用操作之加與乘

21要判斷某個元素是否在序列中，可以使用in運(yùn)算符，其返回值為一個布爾值，如果為True，表示元素屬于序列。例如要判斷“China”是否屬于L，可以使用"China"inL實現(xiàn)。要實現(xiàn)相反的操作，即判斷某個元素是否不在序列中，可以使用notin運(yùn)算符。2.2列表——序列的通用操作之檢查某個元素是否屬于序列

222.2列表——序列的實用函數(shù)

23序號函數(shù)說明1len(seq)返回序列seq的元素個數(shù)2min(seq)返回序列中的"最小值"3max(seq)返回序列中的"最大值"4sum(seq[index1:index2])序列求和。（注：字符串類型不適用）序列除了擁有如上所列的通用操作之外，Python還為序列提供了一些實用函數(shù)，以實現(xiàn)一些常用功能，比如求一個序列包含的元素數(shù)量，序列中的最大值、最小值，以及求和等操作。如下表所示：2.2列表——列表的專有方法

24除了實現(xiàn)序列的通用操作及函數(shù)外，列表還提供了額外的很多方法（method），這里所說的方法事實上與函數(shù)是一個概念，不過，它是專屬于列表的，其他的序列類型是無法使用這些方法的。這些專用方法的調(diào)用方式也與通用序列函數(shù)調(diào)用方式不同。如果要統(tǒng)計列表L的長度，使用len函數(shù)，其調(diào)用語句為len(L)，這個函數(shù)調(diào)用意味著要將L作為參數(shù)傳遞給len函數(shù)。但是，如果是要使用列表的專用方法時，方法的調(diào)用形式是L.method(parameter)，其中parameter不包含L，在調(diào)用這些專用方法時，并不會顯式地傳遞L。另外需要注意的是，這里使用了“.”操作符，該操作符意味著要調(diào)用的方法是列表L的方法。舉個例子，列表有一個append(e)方法，該方法的作用是將e插入列表L的末尾。如果對一個非列表類型的變量，如元組，字符串，調(diào)用append方法，Python將會報錯，因為這些序列并沒有定義屬于列表的專用方法，當(dāng)然，這些序列也有自己專用的方法。2.2列表——列表的專有方法

25下表給出了列表的常用的方法，操作的初始列表為s=[1,2]，參數(shù)中的[]符號表示該參數(shù)可以傳遞也可以不傳遞，如L.pop()，若不傳遞參數(shù)，s將最后一個元素彈出，否則L.pop(i)將彈出L中第i號位置的元素。函數(shù)作用/返回參數(shù)L結(jié)果/返回1s.append(x)將一個數(shù)據(jù)添加到列表s的末尾'3'[1,2,'3']2s.clear()刪除列表s的所有元素?zé)o[]3s.copy()返回與s內(nèi)容一樣的列表無[1,2]/[1,2]4s.extend(t)將列表t添加到列表s的末尾['3','4'][1,2,'3','4']5s.insert(i,x)將數(shù)據(jù)x插入到s的第i號位置0,'3'['3',1,2]6s.pop(i)將列表s第i個元素彈出并返回其值1或無[1]/27s.remove(x)刪除列表s中第一個值為x的元素1[2]8s.reverse()反轉(zhuǎn)s中的所有元素?zé)o[2,1]2.2列表——遍歷

26遍歷，即要依次對列表中的所有元素進(jìn)行訪問（操作），對列表這種線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最自然的遍歷方式就是循環(huán)。在前面章節(jié)有提到過，Python提供while以及for兩種循環(huán)語句，本小結(jié)將首先簡單回顧這兩個循環(huán)語句的使用；然后，分別使用這兩種循環(huán)語句對列表進(jìn)行遍歷。2.2列表——遍歷之while循環(huán)

27while循環(huán)的一般格式如下：首行會對一個bool變量<test1>進(jìn)行檢測，下面是要重復(fù)的語句塊<語句塊1>，在執(zhí)行完<語句塊1>后重新回到while首行檢查<test1>的值。最后有一個可選的else部分，如果在循環(huán)體中沒有遇到break語句，就會執(zhí)行else部分，即<語句塊2>。while<test1>: <語句塊1>else: <語句塊2>2.2列表——遍歷之for循環(huán)

28for循環(huán)的一般格式如下：首行會定義一個賦值目標(biāo)<target>，in后面跟著要遍歷的對象<object>，下面是想要重復(fù)的語句塊。同while循環(huán)，for循環(huán)也有一個else子句，如果在for循環(huán)的結(jié)構(gòu)體中遇到break語句，那么就會執(zhí)行else子句。for<target>in<object>: <語句塊1>else: <語句塊2>執(zhí)行for循環(huán)時，對象<object>中的每一個元素都會賦值給目標(biāo)<target>，然后為每個元素執(zhí)行一遍循環(huán)體。賦值目標(biāo)<object>可以是一個新的變量名，它的作用范圍就是所在的for循環(huán)結(jié)構(gòu)。2.2列表——遍歷實現(xiàn)

29思考如下問題：對列表L=[1,3,5,7,9,11]進(jìn)行遍歷，要求每次輸出所遍歷到的元素值加1。下面分別使用while循環(huán)與for循環(huán)對這個問題進(jìn)行實現(xiàn)。從實現(xiàn)的兩個例子可以看出，對列表進(jìn)行遍歷，for循環(huán)比while循環(huán)更容易。也可以利用前面講的分片技巧來完成遍歷部分元素。例如L=[1,2,3,4]，“foreinL[-1:-5:-1]”語句會從最后一個元素來反向遍歷所有元素。另外用range()函數(shù)也可以產(chǎn)生遍歷的索引，例如range(0，len(L))就產(chǎn)生了從0開始到(len(L)-1)的全部索引。而range(len(L)-1,-1,0)就產(chǎn)生了從len(L)-1開始到0的索引。也可以用list(range(0：x))來產(chǎn)生一個從0開始到x-1的列表[0,1,2,…,x-1]。range()函數(shù)應(yīng)用很廣，在后面講述for循環(huán)結(jié)構(gòu)時我們會詳細(xì)講述range()函數(shù)。#<程序：while循環(huán)對列表進(jìn)行遍歷>L=[1,3,5,7,9,11]mlen=len(L)i=0while(i<mlen):print(L[i]+1)i+=1#<程序：for循環(huán)對列表進(jìn)行遍歷>L=[1,3,5,7,9,11]foreinL: e+=1print(e)2.3再談字符串

30細(xì)心的同學(xué)會發(fā)現(xiàn)，前面在介紹了字符串的表達(dá)方式，并沒有給出在字符串的操作。數(shù)值類型有“+,-,*,/”等操作，布爾型有“not,and,or”等邏輯運(yùn)算符，同樣的，字符串也有其運(yùn)算符，功能甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其它兩種數(shù)據(jù)類型。事實上，在4.2.2中提到，字符串同列表一樣，也是一個序列。同列表一樣，字符串也實現(xiàn)了序列的通用操作與函數(shù)。但是需要注意的是，字符串內(nèi)容是不可改變（immutable變量）。字符串對某一個索引所在位置進(jìn)行賦值是不允許的，例如，s=“Helloworld?”，想要將”?”改為”!”，如果使用s[11]=’!’，這是不允許的。另外，在列表中，一個列表變量調(diào)用自己的專用方法，將反應(yīng)到列表本身，但在字符串中，調(diào)用其自己的專用方法，其自身的內(nèi)容是不變的。2.3再談字符串——字符串專用方法

31除了實現(xiàn)“序列”的通用操作及函數(shù)外，字符串類型還提供了額外的很多實用方法（method），在此將給出了字符串的常用的10個方法并給出了相應(yīng)的范例，參數(shù)中的[]表示調(diào)用方法時，該參數(shù)可以傳遞也可以省略。例如，str=“HEllO”，str.count(‘O’)與str.count(‘O’,2)，以及str.count(‘O’,2,4)的語法都是正確的，但是第一個調(diào)用表示統(tǒng)計整個字符串中的’O’，第二個調(diào)用表示統(tǒng)計從2號索引開始到結(jié)束出現(xiàn)’O’的次數(shù)，而第三個調(diào)用表示統(tǒng)計str中索引為2和3位置’O’出現(xiàn)的次數(shù)。2.3再談字符串——字符串專用方法

32函數(shù)作用/返回參數(shù)print結(jié)果1str.capitalize()首字母大寫，其它小寫的字符串無Hello2str.count(sub[,start[,end]])統(tǒng)計sub字符串出現(xiàn)的次數(shù)'O'13str.isalnum()判斷是否是字母或數(shù)字無TRUE4str.isalpha()判斷是否是字母無TRUE5str.isdigit()判斷是否是數(shù)字無FALSE6str.strip([chars])開頭結(jié)尾不包含chars中的字符'HEO''ll'7str.split([sep],[maxsplit])以sep為分隔符分割字符串'll'['HE','O']8str.upper()返回字符均為大寫的str無HELLO9str.find(sub[,start[,end]])查找sub第一次出現(xiàn)的位置'll'210str.replace(old,new[,count])在str中，用new替換old'l','L'HELLO2.3再談字符串——字符串與數(shù)值型相互轉(zhuǎn)化

33在編程過程中，常遇到的一個問題是字符串類型與數(shù)值類型之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。首先討論如何將數(shù)值類型轉(zhuǎn)化為字符串類型，函數(shù)str()可以實現(xiàn)這個功能，例如s=str(123.45)，執(zhí)行該語句后，s的值為“123.45”。將字符串類型轉(zhuǎn)化為數(shù)值類型就有些復(fù)雜了。我們知道，數(shù)值類型可以分為整數(shù)類型和浮點(diǎn)數(shù)類型。將字符串類型轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)值類型則需要調(diào)用相應(yīng)的轉(zhuǎn)換函數(shù)。例如，int()函數(shù)可以將字符串轉(zhuǎn)化為整數(shù)，float()函數(shù)可以將字符串轉(zhuǎn)化為浮點(diǎn)數(shù)，比如str=”123”，那么int(str)的返回值為123；如果str=“123.45”，那么float(str)的返回值為123.45。2.3再談字符串——字符串轉(zhuǎn)化為列表

34字符串轉(zhuǎn)化為列表也是十分常用的一個操作，本小節(jié)將講解如何將字符串轉(zhuǎn)化為列表。如果希望將字符串的每一個字符作為一個元素保存在一個列表中，可以使用list()函數(shù)，比如str=“123,45”，list(str)的返回值為[‘1’,‘2’,‘3’,‘,’,‘’,‘4’,‘5’]。注意逗號’,’和空白‘’都當(dāng)做一個字符。如果希望將字符串分開，那么可以使用字符串專用方法split。例如，str=“123,45”，將其以“,”分割，使用L=str.split(“,”)便可實現(xiàn)。其返回值是一個列表[“123”,“45”]，需要注意的是，得到的列表中每個元素都是字符串類型，空白仍然在字符串“45”里面的。如果要得到整數(shù)類型的，還需要將字符串轉(zhuǎn)化為數(shù)值，例如，使用如下語句：L=[int(e)foreinL]可將L=[“123”,“45”]轉(zhuǎn)化為單純的整數(shù)列表L=[123,45]。2.4字典

35字符串、列表、元組都是序列，而Python的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，除了序列外，還包括映射，簡單來說，序列中存放的每個數(shù)據(jù)都是單獨(dú)的一個元素，數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)之間沒有直接的聯(lián)系，比如s="Helloworld!"這個例子中，字符串s是一個序列，它包含了12個單獨(dú)的數(shù)據(jù)元素：'H'，'e'，'l'……但是，如果要存儲映射關(guān)系，單個序列是做不到的。而映射（mapping）這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是用來完成此任務(wù)的，回憶一下高中所學(xué)的函數(shù)概念。定義：設(shè)X、Y是兩個非空集合，如果存在一個法則f，使得對X中每個元素x，按法則f，在Y中有唯一確定的元素y與之對應(yīng)，則稱f為X到Y(jié)的映射，記作：f：X→Y。集合X為f的定義域(domain)，集合Y為f的值域(range)，要注意的是對映射f，每個x∈X，有唯一確定的y=f(x)與之對應(yīng)，也就是說，映射可以是一對一映射，也可以是多對一映射。2.4字典——映射

36根據(jù)映射的定義，圖4.1中（1）、（2）均為映射，而（3）不是映射。在Python中，映射數(shù)據(jù)類型也滿足這個定義。2.4字典

37字典是Python中唯一的映射類型。字典的形式為{}。同列表一樣，Python中既可以創(chuàng)建空字典，也可以直接創(chuàng)建帶有元素的字典。字典中的每一個元素都是一個鍵值對（Key：Value），而鍵Key在字典中只會出現(xiàn)一次，也就是大家知道函數(shù)是不可以有一對多的映射關(guān)系。鍵是集合X中的一個元素，而Value指的是集合Y中的一個元素，而f(key)=value。比如要存放“Hello”中每個字符出現(xiàn)的頻次數(shù)，mdict={‘H’:1,’e’:1,’l’:2,‘o’:1}，這個例子中X={‘H’,‘e’,‘l’,‘o’}，Y={1,2}，而mdict（’H’）=1，mdict（‘l’）=2，……2.4字典——類似數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)

38Python中提供字典這個映射類型，使得Python對數(shù)據(jù)的組織、使用更加靈活。Python字典是符合數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)表格的概念，它能夠表示基于關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫，即關(guān)系數(shù)據(jù)庫。而現(xiàn)在主流的數(shù)據(jù)庫oracle、db2、sqlserver、sybase、mysql等都是關(guān)系數(shù)據(jù)庫。為了理解Python的字典類型如何表示關(guān)系模型，下面將介紹關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的基本概念。2.4字典——類似數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)

39關(guān)系模型中最基本的概念是關(guān)系（relation）。上表給出的“字符頻次表”就是一個關(guān)系。關(guān)系中的每一行(row)稱為一個記錄；每一列(column)稱為一個屬性。在每一個關(guān)系結(jié)構(gòu)中，我們必須要有“鍵”(key)作為尋找記錄的依據(jù)。所以必須有某一個屬性或者屬性組的值在這個關(guān)系表中是唯一的。這個屬性或?qū)傩越M稱為該關(guān)系的鍵（key）。例如，（H，1，0.2）為一個元組；該關(guān)系一共有三個屬性：字符、頻次、頻率；用字符屬性可以對應(yīng)某一個特定記錄的。字符頻次頻率H10.2e10.2l20.4o10.22.4字典——類似數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)

40字典中的鍵值對，對應(yīng)于關(guān)系中的記錄；鍵，對應(yīng)于關(guān)系中的鍵；值，可以對應(yīng)于關(guān)系中的屬性。我們用f(x)=y來表示關(guān)系的話，在Python字典中是可以很靈活的定義x和y的結(jié)構(gòu)。x可以是用Python的元祖類型（不可以修改的列表），y可以是列表或字典類型。這就相當(dāng)于當(dāng)關(guān)系中的鍵x是多個屬性組成時，在Python中可以用元祖的方式來表示x。當(dāng)對于屬性y有多個值時，Python中也可以用列表或字典的形式來表示y。字符頻次表中的關(guān)系可使用Python中的字典進(jìn)行存放，如：mdict='H':[1,0.2],'e':[1,0.2],'l':[2,0.4],'o':[1,0.2]}，這時，mdict[‘H’][1]即為字母’H’出現(xiàn)的頻率；對于該關(guān)系，Python還有另一種表達(dá)形式，即f(x)=y中的y還可以是字典類型，如：mdict2={'H':{'count':1,'freq':0.2},'e':{'count':1,'freq':0.2},'l':{'count':2,'freq':0.4},'o':{'count':1,'freq':0.2}}，這時，mdict2['H']['freq']表示字母’H’出現(xiàn)的頻率。第一種方式，要獲取一個記錄的某個屬性，需要知道該屬性在記錄中的索引順序；而第二種方式，要獲取一個記錄的某個屬性，需要給出屬性名。2.4字典——專用方法

41與序列一樣，映射也有內(nèi)置操作符與內(nèi)置函數(shù)，最常用的內(nèi)置操作符仍然是下標(biāo)操作符[]，例如mdict[‘H’]，將返回鍵’H’所對應(yīng)的value，即1。操作符[]也可以作為字典賦值使用。例如，mdict[‘H’]=1,假如mdict里面沒有‘H’、這個鍵，就會將‘H’:1加入mdict里面，假如有‘H’這個鍵，其值就被更改為1了。另外，in與notin在字典中仍然適用，例如’o’inmdict將返回True，而’z’inmdict將返回False；最常用的函數(shù)是len(dict)，它將返回字典中鍵值對的個數(shù)，例如，len(mdict)將返回4。2.4字典——專用方法

42函數(shù)作用/返回參數(shù)print結(jié)果1mdict.clear()清空mdict的鍵值對無{}2mdict.copy()得到字典mdict的一個拷貝無{'H':1,'e':2}3mdict.has_key(key)判斷key是否在mdict中H/hTrue/False4mdict.items()得到一個list的全部鍵值對無[('H',1),('e',2)]5mdict.keys()得到一個list的全部鍵個鍵無['H','e']6mdict.update([b])以b字典更新a字典{'H':3}{'H':3,'e':2}7mdict.values()得到一個list的全部值無[1,2]8mdict.get(k[,x])若mdict[k]存在則返回，否則返回x'o',009mdict.setdefault(k[,x])若mdict[k]不存在，則添加k:x'x':3{'H':1,'e':2,'x':3}10mdict.pop(k[,x])若mdict[k]存在，則刪除H{'e':2}2.4字典——例子

43統(tǒng)計給定字符串mstr=“Helloworld,IamusingPythontoprogram,itisveryeasytoimplement.”中各個字符出現(xiàn)的次數(shù)。分析：要完成這項任務(wù)，要對字符串的每一個字符進(jìn)行遍歷，將該字符作為鍵插入字典，或更新其出現(xiàn)次數(shù)。在4.2.3節(jié)中，介紹了如何將字符串轉(zhuǎn)化為列表，這里將使用這些技巧。#<程序：統(tǒng)計字符串中各字符出現(xiàn)次數(shù)>mstr="Helloworld,IamusingPythontoprogram,itisveryeasytoimplement."mlist=list(mstr)mdict={}foreinmlist: ifmdict.get(e,-1)==-1: #還沒出現(xiàn)過 mdict[e]=1 else: #出現(xiàn)過

mdict[e]+=1forkey,valueinmdict.items(): print(key,value)第3節(jié)Python賦值語句

44基本賦值語句序列賦值擴(kuò)展序列賦值多目標(biāo)賦值增強(qiáng)賦值語句引言

45賦值語句是程序語言中最基本的語句，通常用于給變量賦值。Python中創(chuàng)建一個變量，不需要聲明其類型。如在C/C++等語言中，定義一個整數(shù)i，并為其賦值10。語句如下：inti;i=10;而在Python中，只需要一條語句i=10即可。本節(jié)將介紹Python中常見的幾種賦值語句。3.1基本賦值語句

46#<程序：基本賦值語句>x=1;y=2k=x+yprint(k)運(yùn)行結(jié)果：3基本形式的賦值語句就是“變量x=值”。例如，給變量x和y分別賦值為1,2，將相加后的結(jié)果賦給變量k，并打印出k的值：運(yùn)行結(jié)果：3。3.2序列賦值

47#<程序：序列賦值語句>a,b=4,5print(a,b)a,b=(6,7)print(a,b)a,b="AB"print(a,b)((a,b),c)=('AB','CD')#嵌套序列賦值print(a,b,c)運(yùn)行結(jié)果：4567ABABCDPython中支持序列賦值，可以把賦值運(yùn)算符”=”右側(cè)的一系列值，依次賦給左側(cè)的變量?！?”的右側(cè)可以是任意類型的序列，如元組（對象的集合），列表，字符串，甚至序列的分片?！?”左側(cè)還支持嵌套的序列。3.3擴(kuò)展序列賦值

48#<程序：擴(kuò)展序列賦值語句>i,*j=range(3)print(i,j)運(yùn)行結(jié)果：0,[1,2]在之前的序列賦值中，賦值運(yùn)算符左側(cè)的變量個數(shù)和右側(cè)值的個數(shù)總是相等的。如果不相等，Python就報錯。Python中使用帶有星號的名稱，如*j，實現(xiàn)了擴(kuò)展序列賦值。正如所看到的，不帶星號的變量會先匹配相應(yīng)的內(nèi)容，而帶星號的變量會自動匹配所有剩下的內(nèi)容。3.4多目標(biāo)賦值

49#<程序：多目標(biāo)賦值語句1>i=j=k=3print(i,j,k)i=i+2#改變i的值，并不會影響到j(luò),kprint(i,j,k)運(yùn)行結(jié)果：333533#<程序：多目標(biāo)賦值語句2>i=j=[] #[]表示空的列表i.append(30)#向列表i中添加一個元素30 #列表j也受到影響print(i,j)i=[];j=[]i.append(30)print(i,j)運(yùn)行結(jié)果：[30][30][30][]多目標(biāo)賦值語句，可以把變量值一次性賦給多個變量。這里，變量i加2，并不會使得j和k加2。這是因為i,j為immutable對象。但如果賦值運(yùn)算符”=”的右側(cè)是mutable對象（如列表，字典等），變量i通過調(diào)用自身的專用方法而進(jìn)行改變會影響變量j的內(nèi)容。3.5增強(qiáng)賦值語句

50#<程序：增強(qiáng)賦值語句1>i=2i*=3#等價于i=i*3print(i)運(yùn)行結(jié)果：6#<程序：增強(qiáng)賦值語句2>L=[1,2];L1=L;L+=[4,5]print(L,L1)運(yùn)行結(jié)果：[1,2,4,5][1,2,4,5]增強(qiáng)賦值語句是從C語言借鑒而來，實質(zhì)上是基本賦值語句的簡寫。通常來說，增強(qiáng)賦值語句的運(yùn)行會更快一些。將變量x增加y賦給變量x，基本賦值語句為：x=x+y，增強(qiáng)賦值語句則為：x+=y

。相應(yīng)的，還有+=,*=,-=等等。對其中一個mutable對象的修改，會影響到其它變量。而使用增強(qiáng)賦值語句，也會引起這類問題。3.5增強(qiáng)賦值語句

51#<程序：增強(qiáng)賦值語句3>L=[1,2];L1=L;L=L+[4,5]print(L,L1)運(yùn)行結(jié)果：[1,2,4,5][1,2]如果不使用增強(qiáng)賦值語句的表達(dá)，而使用基本賦值語句，對L的改變將不會影響其他變量?？梢钥吹?，可變對象使用增強(qiáng)賦值形式時，變量將在原處進(jìn)行修改，所有引用它的對象也都會受到影響。第4節(jié)Python控制結(jié)構(gòu)

52if語句while循環(huán)語句for循環(huán)語句引言

53在第一章、第三章都介紹過計算機(jī)語言中的控制結(jié)構(gòu)，有if選擇，while循環(huán)和for循環(huán)。這三種控制結(jié)構(gòu)是程序中重要的組成部分。在本節(jié)中，將分別介紹Python語言中的這三種控制結(jié)構(gòu)。4.1if語句

54Python的if語句流程如下：首先進(jìn)行條件測試，與其同層次可以有一個或多個可選的elif語句，最后可以有else塊。一般形式如下：

if(test1): <語句塊1> elif(test2): <語句塊2> elif(test3): <語句塊3> …… else: <語句塊n>4.1if語句

55if語句執(zhí)行時，首先檢測test1的值為真或是假，若為真，則執(zhí)行語句塊1；否則看test2的值為真或是假，若為真，則執(zhí)行語句塊2；否則看test3的值為真或是假，依次進(jìn)行判斷……若前面這些測試都為假，則執(zhí)行語句塊n。if語句總是選擇第一個測試為真的語句塊執(zhí)行，若都不為真，最后執(zhí)行else的語句塊。Python以縮進(jìn)來區(qū)別語句塊，上述例子中的if、elif和else能夠組成一個有特定邏輯的控制結(jié)構(gòu)，有相同的縮進(jìn)。每一個語句塊中的語句也要遵循這一原則。4.1if語句——例子

56例如，在統(tǒng)計成績時，需要將一個百分制的成績轉(zhuǎn)化為Excellent、VeryGood、Good、Pass、Fail五個等級。#<程序：if語句實現(xiàn)百分制轉(zhuǎn)等級制>defif_test(score): if(score>=90): print('Excellent') elif(score>=80): print('VeryGood') elif(score>=70): print('Good') elif(score>=60): print('Pass') else: print('Fail')if_test(88)輸出結(jié)果：VeryGood4.1if語句——例子

57這個程序運(yùn)行如下：首先測試score>=90是否為真，若為真，則輸入Excellent，結(jié)束if語句，否則，測試score>=80···如果最終進(jìn)入了else的語句塊，那么表明score<60，輸出Fail并退出。也就是說，if語句將0-100劃分成了5個分?jǐn)?shù)區(qū)間：[90,100]，[80,90)，[70,80)，[60,70)，以及[0,60)。如果一個成績大于等于95分，在輸出Excellent后還要輸出一個“*”，這時，就需要使用嵌套if語句，實現(xiàn)如下。#<程序：if語句舉例—擴(kuò)展>defif_test(score): if(score>=90): print('Excellent',end='') if(score>=95): print('*') else: print('') elif…….if_test(98)4.1if語句

58if語句塊中嵌套了一個if結(jié)構(gòu)，區(qū)分每條語句屬于哪一個if結(jié)構(gòu)很重要。圖4.1給出了這段代碼的塊結(jié)構(gòu)。上面這段代碼，有三個模塊。第一個if結(jié)構(gòu)由if語句及else語句構(gòu)成，將程序分為兩個語句塊，外層語句塊1和外層語句塊2，第二個if結(jié)構(gòu)嵌套在第一個if結(jié)構(gòu)的if語句內(nèi)，構(gòu)成一個內(nèi)層語句塊1。4.1if語句——縮進(jìn)

59Python語言通過縮進(jìn)反映代碼的邏輯性?？s進(jìn)可以由任意的空格和制表符組成，只要同一個語句塊的縮進(jìn)必須保持一致。一般來說，縮進(jìn)的距離為4個空格或者一個制表符。但是要注意，在同一段代碼中，混合使用制表符和空格并不是一個好習(xí)慣。因為不同的編輯器對制表符和空格混用的處理方式并不同，為了避免出錯，最好采用同一種形式的縮進(jìn)。4.2while循環(huán)語句

60Python中有兩個主要的循環(huán)結(jié)構(gòu)：while循環(huán)和for循環(huán)。當(dāng)一部分操作需要重復(fù)執(zhí)行時，則采用循環(huán)結(jié)構(gòu)。while循環(huán)是Python語言中最通用的循環(huán)結(jié)構(gòu)。While結(jié)構(gòu)會重復(fù)測試布爾表達(dá)式，如果測試條件一直滿足，那么就會重復(fù)執(zhí)行循環(huán)結(jié)構(gòu)里面的語句（循環(huán)體）。Python的while循環(huán)結(jié)構(gòu)頂部，有一個布爾表達(dá)式，下面是循環(huán)體，有縮進(jìn)。之后有一個可選的else部分，如果在循環(huán)體中沒有遇到break語句，就會執(zhí)行else部分。形式如下：while<test1>: <語句塊1>else: <語句塊2>4.2while循環(huán)語句

61Python先判斷test1表達(dá)式的值為真或者假，如果為真，則執(zhí)行語句塊1。執(zhí)行完語句塊1后，會再次判斷test1表達(dá)式的值為真或者假，再決定是否執(zhí)行語句塊1，直到test1的值為假，退出循環(huán)體，進(jìn)入else語句塊。一個最簡單的while循環(huán)的例子如下：#<程序：while循環(huán)例子1>i=1whileTrue:print(i,'printing')i=i+1程序會一直運(yùn)行，一直打印“iprinting”語句。Python中的關(guān)鍵字True和1都表示布爾真值，也就是永遠(yuǎn)為真，所以會一直重復(fù)執(zhí)行print語句，而這種情況被稱之為“死循環(huán)”。計算機(jī)會被這個死循環(huán)永遠(yuǎn)占用而導(dǎo)致死機(jī)嗎？不會的，在介紹操作系統(tǒng)時會有清晰的答案。輸出：1printing2printing…4.2while循環(huán)語句——例子

62通常情況下，while循環(huán)的循環(huán)體中會有語句來修改布爾表達(dá)式中的變量。比如，需要從大到小輸出2*x，其中x是大于0且小于等于10的整數(shù)，下面程序?qū)⑼瓿稍摴δ埽?<程序：while循環(huán)實現(xiàn)從大到小輸出2*x，0<x<=10>x=10whilex>0:print(2*x,end='')x=x-1輸出結(jié)果：2018161412108642執(zhí)行步驟如下：x=10，先判斷x>0為True，執(zhí)行print，打印出20；執(zhí)行x減1操作，得x=9；重復(fù)執(zhí)行(1)，(2)。直到x的值為0，此時布爾表達(dá)式值為False，退出循環(huán)。（注：布爾表達(dá)式處若為數(shù)值類型，當(dāng)值為0時表示False，一切非0值表示True。）4.2while循環(huán)語句

63到此給出了while循環(huán)的一般控制流程，即檢測語句<test1>的布爾值，若為真，執(zhí)行<語句塊1>，再檢測語句<test1>，直到語句<test1>的布爾值為假。但是，在循環(huán)的過程中，時常需要改變循環(huán)的控制流程，比如在檢測到某個條件時，該次循環(huán)不需要進(jìn)行，又或者在檢測到某個條件時，需要退出循環(huán)。這時就需要引入兩個新的語句來完成這兩項功能，它們分別是continue與break。需要注意的是，這兩個語句通常是某條件滿足后執(zhí)行，所以常常放置于if語句中。下面將會分別介紹continue與break。4.2while循環(huán)語句——continue語句

64continue語句在循環(huán)結(jié)構(gòu)中執(zhí)行時，將會立即結(jié)束本次循環(huán)，重新開始下一輪循環(huán)，也就是說，跳過循環(huán)體中在continue語句之后的所有語句，繼續(xù)下一輪循環(huán)。回到上一小節(jié)的例子：需要從大到小輸出2*x，其中x是大于0且小于等于10的整。但是，現(xiàn)在有限制條件，當(dāng)x不能為3的倍數(shù)，這時，就可以檢測當(dāng)x為3的倍數(shù)時，跳過輸出語句，進(jìn)入下一輪循環(huán)。#<程序：while循環(huán)實現(xiàn)從大到小輸出2*x，x不是3的倍數(shù)>x=10whilex>0:ifx%3==0:x=x-1continueprint(2*x,end='')x=x-1輸出結(jié)果：201614108424.2while循環(huán)語句——break語句

65break語句在循環(huán)結(jié)構(gòu)中執(zhí)行時，它會導(dǎo)致立即跳出循環(huán)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)而執(zhí)行while結(jié)構(gòu)后面的語句。也就是說，雖然while<test1>:中，<test1>的值并不是False，但是，循環(huán)仍然可以結(jié)束?；氐角懊娴睦樱盒枰獜拇蟮叫≥敵?*x，其中x是大于0且小于等于10的整。但是，現(xiàn)在的限制條件變?yōu)?，?dāng)x第一次為6的倍數(shù)時，不打印2*x并退出循環(huán)。這時，就需要檢測當(dāng)x為6的倍數(shù)時，執(zhí)行break語句環(huán)。#<程序：while循環(huán)實現(xiàn)從大到小輸出2*x，x第一次為6的倍數(shù)時退出循環(huán)>x=10whilex>0:ifx%6==0:breakprint(2*x,end='')x=x-1輸出結(jié)果：201816144.2while循環(huán)語句——break語句

66結(jié)果顯示，當(dāng)x第一次為6的倍數(shù)時，也就是x=6時，退出循環(huán)，之后x小于等于6的結(jié)果都不會輸出。這里的if語句中不需要有x=x-1，因為執(zhí)行到break語句時已經(jīng)退出循環(huán)了，不需要再對<test1>進(jìn)行檢測了。break語句還可以讓一個死循環(huán)“起死回生”。還記得while循環(huán)的第一個例子，不停地打印“iprinting”，這個時候，如果只希望打印2次，break可以用來實現(xiàn)。#<程序：while循環(huán)例子1改進(jìn)>i=1whileTrue:print(i,'printing')ifi==2:breaki=i+1輸出結(jié)果：1printing2printing4.2while循環(huán)語句——else語句

67while結(jié)構(gòu)中還有一個可選部分else，在while循環(huán)體執(zhí)行結(jié)束后，會執(zhí)行else的語句塊（不管while里面是否執(zhí)行）。但是當(dāng)break語句和else子句結(jié)合時，假如是因為break離開while，則else部分就不會被執(zhí)行。所以else一定是和while里的break相結(jié)合考慮，才有意義。下面是一個判斷正整數(shù)b是否為質(zhì)數(shù)的例子。#<程序：判斷b是否為質(zhì)數(shù)>b=7a=b//2whilea>1: ifb%a==0: print('bisnotprime') break a=a-1else:#沒有執(zhí)行break，則執(zhí)行else print('bisprime')4.2while循環(huán)語句——else語句

68判斷b是否為質(zhì)數(shù)，就看小于b//2的所有數(shù)中，有沒有能整除b的。在這個例子中，如果有一個數(shù)滿足b除以a等于0，也就是說b有因子，b就不是質(zhì)數(shù)。那么，接下來會執(zhí)行if結(jié)構(gòu)中的print和break語句。執(zhí)行break語句之后，會跳過else子句。如果，小于b//2的所有數(shù)中，沒有一個可以整除b，b就是質(zhì)數(shù)。那么就不會執(zhí)行if結(jié)構(gòu)中的語句塊，而是執(zhí)行else子句的print語句。4.3for循環(huán)語句

69Python中的for循環(huán)通常用來遍歷有序的序列對象（如字符串，列表）內(nèi)的元素。while循環(huán)和for循環(huán)可以相互轉(zhuǎn)換，Python的for循環(huán)更常用于遍歷一個特定的序列。for循環(huán)的一般格式如下：首行會定義一個賦值目標(biāo)變量<target>，in后面跟著要遍歷的對象<object>，下面是需要重復(fù)執(zhí)行的語句塊1。同while循環(huán)，for循環(huán)也有一個else子句，如果在for循環(huán)的結(jié)構(gòu)體中遇到break語句，那么就會執(zhí)行else的語句塊2。for循環(huán)也有continue語句，碰到continue語句，就忽略接下來的語句，而直接回到for循環(huán)的開頭。for<target>in<object>:<語句塊1>else:<語句塊2>4.3for循環(huán)語句

70執(zhí)行for循環(huán)時，對象<object>中的每一個元素會依次賦值給目標(biāo)<target>，然后為每個元素執(zhí)行一遍<語句塊1>。賦值目標(biāo)變量<target>可以是一個新的變量名，如果變量target是之前出現(xiàn)過的變量名，該變量則會被覆蓋。例如：#<程序：for的目標(biāo)<target>變量>i=1m=[1,2,3,4,5]deffunc():x=200forxinm:print(x);print(x);func()該程序中，雖然x的初值為200，但是在for循環(huán)中，x被覆蓋，在最后的print語句執(zhí)行時，打印出的值是5。這一點(diǎn)需要引起注意，尤其是在for語句中嵌套for語句時，如果使用相同的變量名，是很容易出錯的，而這種錯誤是不容易發(fā)現(xiàn)的。4.3for循環(huán)語句——對序列的遍歷

71在序列的遍歷時分別介紹過用for與while實現(xiàn)，但在實際使用中通常使用for循環(huán)。需要注意的是，如果要更改遍歷的序列，最好方式是對序列先做一個拷貝，分片是最好的選擇。比較以下兩段程序，除了for循環(huán)的<object>變量words有細(xì)小差別外，其它完全一樣。但是運(yùn)行結(jié)果卻完全不同！左側(cè)的程序會陷入死循環(huán)，因為在循環(huán)體內(nèi)對words列表進(jìn)行append操作時，每增加一個元素，將會再次對該元素進(jìn)行遍歷，而右邊程序因為使用了分片words[:]，所以w遍歷完'cat'，'window'，'defenestrate'三個元素后將退出循環(huán)。#<程序：while循環(huán)改變列表1>words=['cat','window','defenestrate']forwinwords: iflen(w)>6: words.append(w)print(words)#<程序：while循環(huán)改變列表2>words=['cat','window','defenestrate']forwinwords[:]: iflen(w)>6: words.append(w)print(words)4.3for循環(huán)語句——range函數(shù)的應(yīng)用

72Python的range函數(shù)通常用來產(chǎn)生整數(shù)列表，所以range函數(shù)的外層通常有一個list函數(shù)，將產(chǎn)生的整數(shù)構(gòu)成一個列表。Range函數(shù)可以根據(jù)不同的約束條件，產(chǎn)生需要的整數(shù)列表。當(dāng)range函數(shù)中只有一個參數(shù)時，會產(chǎn)生從零開始，每次加1的整數(shù)列表。例如list(range(10))，將產(chǎn)生一個列表：[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]。range函數(shù)中有兩個參數(shù)時，第一個為下邊界，第二個為上邊界。會產(chǎn)生兩邊界之間，且“步長”（相鄰兩整數(shù)之間，后一整數(shù)與前一整數(shù)的差值）為1的整數(shù)列表如下：list(range(3,10))，將產(chǎn)生一個列表：[3,4,5,6,7,8,9]。range函數(shù)中有三個參數(shù)時，第一個視為下邊界，第二個是上邊界，第三個視為步長。例如：list(range(-10,-100,-30))，將產(chǎn)生一個列表：[-10,-40,-70]。4.3for循環(huán)語句——range函數(shù)的應(yīng)用

73例如：現(xiàn)需要打印一個列表的所有元素及其他們的索引號。這個程序可以結(jié)合range函數(shù)和len函數(shù)實現(xiàn)。#<程序：使用range遍歷列表>L=['Python','is','strong']foriinrange(len(L)): print(i,L[i])輸出結(jié)果：0Python1is2strong第5節(jié)Python函數(shù)調(diào)用

74引言：在前一章介紹了Python函數(shù)調(diào)用的相關(guān)內(nèi)容，以及局部變量、全局變量的概念。本節(jié)將對Python函數(shù)調(diào)用中“參數(shù)的傳遞”進(jìn)行深入了解。Python進(jìn)行函數(shù)調(diào)用時，參數(shù)的傳遞都是通過賦值的方式。Python中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有兩種類型：可變類型與不可變類型。可變類型有列表，字典等，而不可變類型有數(shù)字、字符串等。對參數(shù)的修改將會影響到可變類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而不會影響到不可變類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。引例

75這里，在調(diào)用func函數(shù)時傳入列表L，函數(shù)對參數(shù)L1的修改會直接影響到L的內(nèi)容。在前面學(xué)習(xí)Python函數(shù)調(diào)用時，明確了參數(shù)都是局部變量。那么，函數(shù)func中的對參數(shù)L1做的更改，為什么會影響到函數(shù)外面的L？#<程序：列表的append方法>deffunc(L1):L1.append(1)L=[2]func(L)print(L)輸出結(jié)果：[2,1]引例

76下面，將深入探索func函數(shù)調(diào)用時參數(shù)傳遞的原理。下圖表明了func函數(shù)調(diào)用前后，L與L1之間的映射關(guān)系。函數(shù)中的參數(shù)雖然都是局部變量，但列表做參數(shù)時，傳遞的是指針，所指向的內(nèi)容是全局變量區(qū)域，稱作heap。函數(shù)調(diào)用時，func中的列表L1和L都指向同一塊內(nèi)存區(qū)域，所以對L1的修改會影響到L，盡管L1是所謂的局部變量。引例2

77列表的append，pop，remove等方法，以及給L[i]賦值，對L[i]使用增強(qiáng)賦值等，都會修改列表L所指向的內(nèi)容，進(jìn)而對全局產(chǎn)生影響。相反，列表做一般的合并，或者使用列表的分片（即L[i:j]這種形式）都不會對全局的列表L產(chǎn)生影響。因為合并和分片操作產(chǎn)生一個新的列表，會復(fù)制原來的列表到一塊新的內(nèi)存區(qū)域。所以原來的列表不會改變！看一個對列表做合并操作的例子。#<程序：加法（+）合并列表>deffunc(L1):x=L1+[1]print(x,L1)L=[2]func(L)print(L)輸出結(jié)果：([2,1],[2])[2]引例2

78在這個例子中，列表L傳遞給func函數(shù)的參數(shù)L1，func函數(shù)在參數(shù)L1后面添加了數(shù)字1，并賦給變量x。函數(shù)調(diào)用返回后，列表L未發(fā)生變化。下圖表明了func函數(shù)調(diào)用前后，L與L1之間的映射關(guān)系：對L1做合并操作時，相當(dāng)于拷貝了一個L1到新的內(nèi)存空間，做合并之后，局部變量x指向新的內(nèi)存空間。所以，在這個例子中，全局變量L并未發(fā)生改變。引例3

79列表的分片也不會對全局的列表L產(chǎn)生影響。下面來看一個列表分片的例子。#<程序：列表分片的例子>deffunc(L1):x=L1[1:3]print(x,L1)L=[2,'a',3,'b',4]func(L)print(L)輸出結(jié)果：(['a',3],[2,'a',3,'b',4])[2,'a',3,'b',4]對L1做分片操作時，也會分配新的內(nèi)存空間，局部變量x指向新的內(nèi)存空間。所以，在分片的例子中，全局變量L也沒有發(fā)生改變。下面將給出一個關(guān)于在函數(shù)調(diào)用時，列表做參數(shù)的復(fù)雜的例子，并分析其過程。5.1L=X語句，L和X指向堆（heap）的同一處

80#<程序:L=X>defF0():X=[9,9]L.append(8)X=[1,2,3]L=XF0()print("X=",X,"L=",L)上述程序執(zhí)行到F0()函數(shù)調(diào)用前，列表X和L在內(nèi)存中的存儲如左圖所示。L=X語句使得L和X指向堆（heap）的同一處。在棧中的X和L都只是一個指針，它們的具體內(nèi)容存儲在堆上。執(zhí)行語句a之后，列表X和L在內(nèi)存中的存儲如右圖所示。由于L和X指向堆的同一處，F(xiàn)0中L.append(8)語句修改了L，也會修改全局的X。輸出結(jié)果：X=[1,2,3,8]L=[1,2,3,8]5.2L=X[:]使得L與X指向堆的不同處

81#<程序:L=X[:]>defF0():X=[9,9]L.append(8)X=[1,2,3];L=X[:]F0() print("X=",X,"L=",L)上述程序執(zhí)行到F0()函數(shù)調(diào)用時，列表X和L在內(nèi)存中的存儲如圖4.5(1)所示。L=X[:]是重新分配了一塊內(nèi)存空間，并復(fù)制x的內(nèi)容到這塊新的內(nèi)存空間，所以L和X指向堆的不同地方。執(zhí)行語句b之后，列表X和L在內(nèi)存中的存儲如圖4.5(2)所示。L和X指向堆的不同處，F(xiàn)0中L.append(8)語句修改了L，但不會修改X。后來壓入的列表X是局部變量。輸出結(jié)果：X=[1,2,3]L=[1,2,3,8]5.3return(L)返回L的指針

82#<程序:返回（return）列表>defF1():L=[3,2,1]return(L)L=F1()print("L=",L)如圖，該段程序調(diào)用函數(shù)F1，F(xiàn)1中定義了一個局部變量L并返回。返回的是局部變量L的指針，此時，全局變量L與返回的局部變量L指向同一處。輸出結(jié)果：L=[3,2,1]優(yōu)美而健康的程序

83前面講完基本概念后，我們將要講如何編寫優(yōu)美而健康的程序。強(qiáng)烈建議同學(xué)，在函數(shù)里要盡量少用全局變量，要用參數(shù)來傳遞信息。參數(shù)是列表時要特別注意！因為參數(shù)是列表時，所傳遞的只是個指針，雖然這個指針是局部變量，但是內(nèi)容是存在全局的地址上，所以這個列表是個“假”局部變量，本質(zhì)還是全局的。假如這個函數(shù)設(shè)計的本意不是要將參數(shù)列表內(nèi)容改變時，最好在函數(shù)一開始時就產(chǎn)生個全新的拷貝。例如，defF(L):L1=L[:]。這樣在L1上操作，就不會影響到L的內(nèi)容了。5.2L=X[:]使得L與X指向堆的不同處

84#<程序:L做函數(shù)參數(shù)傳遞>defF2(L): L=[2,1] return(L)defF3(L): L.append(1)L[0]=0L=[3,2,1]L=F2(L);print("L=",L)F3(L);print("L=",L)輸出結(jié)果：L=[2,1]L=[0,1,1]如上圖，當(dāng)調(diào)用函數(shù)F2時，傳入全局變量L。F2的L=[3,2,1]將L指向的內(nèi)容修改為[2,1]。如上圖，當(dāng)調(diào)用函數(shù)F3，傳入全局變量L。F2的L.append(1)將L指向的內(nèi)容修改為[0,1,1]。第6節(jié)Py