python学习

一.数据类型

1.列表

假设有一个由数字组成的 list，现在需要把其中的偶数项取出来，组成一个新的 list。一种比较“正常”的方法是：

 list_1 = [1, 2, 3, 5, 8, 13, 22]
 list_2 = []
 for i in list_1:
     if i % 2 == 0:
         list_2.append(i)
 print (list_2)

输出

 [2, 8, 22]

此方法通过循环来遍历列表，对其中的每一个元素进行判断，若模取2的结果为0则添加至新列表中。

使用列表解析实现同样的效果：

 list_1 = [1, 2, 3, 5, 8, 13, 22]
 list_2 = [i for i in list_1 if i % 2 == 0]
 print (list_2)

输出

 [2, 8, 22]

[i for i in list_1] 会把 list_1 中的每一个元素都取出来，构成一个新的列表。

如果需要对其中的元素进行筛选，就在后面加上判断条件 if。所以 [i for i in list_1 if i % 2 == 0] 就是把 list_1 中满足 i % 2 == 0 的元素取出来组成新列表。

进一步的，在构建新列表时，还可以对于取出的元素做操作。比如，对于原列表中的偶数项，取出后要除以2，则可以通过 [i / 2 for i in list_1 if i % 2 == 0] 来实现。输出为 [1, 4, 11]。

在实际开发中，适当地使用列表解析可以让代码更加简洁、易读，降低出错的可能。

2.字典

字典这种数据结构有点像我们平常用的通讯录，有一个名字和这个名字对应的信息。在字典中，名字叫做“键”，对应的内容信息叫做“值”。字典就是一个键/值对的集合。

它的基本格式是（key是键，value是值）：

 d = {key1 : value1, key2 : value2}

键/值对用冒号分割，每个对之间用逗号分割，整个字典包括在花括号中。

关于字典的键要注意的是：

1.键必须是唯一的；

2.键只能是简单对象，比如字符串、整数、浮点数、bool值。

list就不能作为键，但是可以作为值。

举个简单的字典例子：

 score = {
    '萧峰': 95,
    '段誉': 97,
    '虚竹': 89
 }

python字典中的键/值对没有顺序，我们无法用索引访问字典中的某一项，而是要用键来访问。

 print (score['段誉'])

注意，如果你的键是字符串，通过键访问的时候就需要加引号，如果是数字作为键则不用。

如果你提供的键在字典中不存在，则会报错。另一种访问字典中元素的方法是：

 score.get('慕容复')

这种方法的好处是，即使提供的键不存在，也不会报错，只会返回 None

字典也可以通过for...in遍历：

 for name in score:
    print (score[name])

注意，遍历的变量中存储的是字典的键。

如果要改变某一项的值，就直接给这一项赋值：

 score['虚竹'] = 91

增加一项字典项的方法是，给一个新键赋值：

 score['慕容复'] = 88

删除一项字典项的方法是del：

 del score['萧峰']

注意，这个键必须已存在于字典中。

如果你想新建一个空的字典，只需要:

 d = {}

3.元组

元组（tuple）也是一种序列，和我们用了很多次的list类似，只是元组中的元素在创建之后就不能被修改。

如：

 postion = (1, 2)
 geeks = ('Sheldon', 'Leonard', 'Rajesh', 'Howard')

都是元组的实例。它有和list同样的索引、切片、遍历等操作（参见25～27课）：

 print (postion[0])
 for g in geeks:
     print (g)
 print (geeks[1:3])

其实我们之前一直在用元组，就是在print语句中：

 print ('%s is %d years old' % ('Mike', 23))

('Mike', 23)就是一个元组。这是元组最常见的用处。

再来看一下元组作为函数返回值的例子：

 def get_pos(n):
     return (n/2, n*2)

得到这个函数的返回值有两种形式，一种是根据返回值元组中元素的个数提供变量：

 x, y = get_pos(50)
 print (x)
 print (y)

这就是我们在开头那句代码中使用的方式。

还有一种方法是用一个变量记录返回的元组：

 pos = get_pos(50)
 print (pos[0])
 print (pos[1])

二.控制流

1.条件语句

if-else-elif

if，是：“如果”条件满足，就做xxx，否则就不做。

else 顾名思义，就是：“否则”就做yyy。

当if后面的条件语句不满足时，与之相对应的 else 中的代码块将被执行。

 if a == 1:
    print('right')
 else:
    print('wrong')

elif 意为 else if，含义就是：“否则如果”条件满足，就做yyy。elif 后面需要有一个逻辑判断语句。

当if条件不满足时，再去判断 elif 的条件，如果满足则执行其中的代码块：

 if a == 1:
    print ('one')
 elif a == 2:
    print ('two')

if, elif, else 可组成一个整体的条件语句。

1. if 是必须有的；

2. elif 可以没有，也可以有很多个，每个elif条件不满足时会进入下一个elif判断；一旦满足，执行完就结束整个条件语句；

3. else 可以没有，如果有的话只能有一个，必须在条件语句的最后。

if的嵌套

和 for 循环一样，if 也可以嵌套使用，即在一个 if/elif/else 的内部，再使用 if。这有点类似于电路的串联。

 if 条件1:
    if 条件2:
        语句1
    else:
        语句2
 else:
    if 条件2:
        语句3
    else:
        语句4

在上面这个两层if的结构中，当：

条件1为True，条件2为True时，

执行语句1；

条件1为True，条件2为False时，

执行语句2；

条件1为False，条件2为True时，

执行语句3；

条件1为False，条件2为False时，

执行语句4。

假设需要这样一个程序：

我们先向程序输入一个值x，再输入一个值y。(x,y)表示一个点的坐标。程序要告诉我们这个点处在坐标系的哪一个象限。

x>=0，y>=0，则输出1；

x<0，y>=0，则输出2；

x<0，y<0，则输出3；

x>=0，y<0，则输出4。

你可以分别写4个if，也可以用if的嵌套：

 if y >= 0:
    if x >= 0:
        print (1)
    else:
        print (2)
 else:
    if x < 0:
        print (3)
    else:
        print (4)

2.循环

while语句

同 if 一样，while 也是一种控制流语句，另外它也被称作循环语句。

while，英文翻译过来就是“当...的时候”。

程序执行到 while 处，“当”条件为 True 时，就去执行 while 内部的代码；“当”条件为 False 时，就跳过。

语法为：

 while 条件:
     循环执行的语句

同 if 一样，注意冒号，注意缩进。

栗子：

 # coding: gbk
 a = 1             # 为了后面的条件能满足，先把a设为1
 while a != 0:     # 如果a不等于0就循环（1不等于0）
     print("please input")
     a = int(input())     # 在循环内部获取输入，改变a的值（想想看不改会怎样？）
 print("over")

程序执行后，会不断向你询问输入，直到你输入0，条件 a!=0 不满足，循环结束。

for循环

同 while 一样，for 循环可以用来重复做一件事情。在某些场景下，它比 while 更好用。

比如之前的一道习题：输出1到100（公众号中的练习题3）。

我们用while来做，需要有一个值来记录已经做了多少次，还需要在 while 后面判断是不是到了100。

如果用for循环，则可以这么写：

 for i in range(1, 101):
    print(i)

解释一下，range(1, 101) 表示从1开始，到101为止（不包括101，注意这里和 randint 不一样），取其中所有的整数。

for i in range(1, 101) 就是说，把这些数，依次赋值给变量i。

相当于一个一个循环过去，第一次 i = 1，第二次 i = 2，……，直到 i = 100。当 i = 101 时跳出循环。

所以，当你需要一个循环10次的循环，你就只需要写：

 for i in range(1, 11)

或者

 for i in range(0, 10)

区别在于前者i是从1到10，后者 i 是从0到9。当然，你也可以不用 i 这个变量名，换成其他合法的变量名也可以。

比如一个循环n次的循环：

 for count in range(0, n)

for 循环的本质是对一个序列中的元素进行遍历。什么是序列，以后再说。先记住这个最简单的形式：

 for i in range(a, b)

就是从 a 循环至 b-1

三.函数与类

1.函数

以 range(1,10) 为例，range 是这个函数的名称，后面括号里的1和10是 range 需要的参数。它有返回结果，就是一个从1到9的序列生成器（暂时你可以理解为，就是1~9九个数字）。

再来看 input()，括号里面什么都没有，表示我们没有给参数。函数执行过程中，需要我们从控制台输入一个值。函数的返回结果就是我们输入的内容。

PS：range 还可以接受1个或3个参数，input也可以接受1个字符串参数。可以等我之后几课来讲，或者尝试在网上搜索下“python range 参数”。

如果我们要自己写一个函数，就需要去 定义 它。python里的关键字叫 def（define的缩写），格式如下：

 def sayHello():
    print ('hello world!')

sayHello 是这个函数的名字，后面的括号里是参数，这里没有，表示不需要参数。但括号和后面的冒号都不能少。下面缩进的代码块就是整个函数的内容，称作函数体。

然后我们去调用这个函数，就是用函数名加上括号，有必要的话，括号里放参数：

 sayHello()

得到和直接执行print ('hello world!')一样的结果。

2.命令行常用命令

打开命令行，我们会看到每行前面都有诸如

 C:\Documents and Settings\Crossin>

或者

 MyMacBook:~ crossin$

之类的。

这个提示符表示了当前命令行所在目录。

在这里，我们输入 python 并敲下回车，就可以进入python环境了。但今天我们暂时不这么做。

第一个常用的命令是：

dir （windows环境下）

ls （mac环境下）

dir 和 ls 的作用差不多，都是显示出当前目录下的文件和文件夹。

具体效果可参见文末的附图。

第二个常用命令是：

 cd 目录名

通过 dir 或 ls 了解当前目录的结构之后，可以通过“cd 目录名”的方式，进入到当前目录下的子目录里。

如果要跳回到上级目录，可以用命令：

 cd ..

另外，Windows下如果要写换盘符，需要输入

 盘符:

比如从c盘切换到d盘

 C:\Documents and Settings\Crossin> d:

有了以上两个命令，就可以在文件目录的迷宫里游荡了。虽然没可视化的目录下的操作那么直观，但是会显得你更像个程序员。。。

于是乎，再说个高阶玩法：现在你可以不用 idle 那套东西了，随便找个顺手的文本软件，把你的代码写好，保存好，最好是保存成 py 文件。

然后在命令行下，通过使用 cd 命令进入到 py 文件保存的目录，再执行命令：

 python 代码的文件名

就可以运行你写的程序了。

演示如下：

嗯，这才像个python程序员的样！

注意：如果执行 python 命令时提示“不是内部或外部命令”，那么说明你的环境变量没有设置好。请参考 1.安装 课中最后一点配置命令行里的几点注意进行检查。

其他常用命令，诸如 拷贝文件、删除文件、新建文件夹 之类的，请你自行在网上搜索相关资料。很容易的，比如你搜“mac 终端 常用命令”，就可以找到很多了。

3.函数的参数

如果我们希望自己定义的函数里允许调用者提供一些参数，就把这些参数写在括号里，如果有多个参数，用逗号隔开，如：

 def sayHello(someone):
    print(someone + ' says Hello!')

或者

 def plus(num1, num2):
    print(num1+num2)

参数在函数中相当于一个变量，而这个变量的值是在调用函数的时候被赋予的。在函数内部，你可以像过去使用变量一样使用它。

调用带参数的函数时，同样把需要传入的参数值放在括号中，用逗号隔开。要注意提供的参数值的数量和类型需要跟函数定义中的一致。如果这个函数不是你自己写的，你需要先了解它的参数类型，才能顺利调用它。

比如上面两个函数，我们可以直接传入值：

 sayHello('Crossin')

还是注意，字符串类型的值不能少了引号。

或者也可以传入变量：

 x = 3
 y = 4
 plus(x, y)

在这个函数被调用时，相当于做了num1=x, num2=y这么一件事。所以结果是输出了7。

4.函数应用试例

我希望有这样一个函数，它比较两个数的大小。

如果第一个数小了，就输出“too small”

如果第一个数大了，就输出“too big”

如果相等，就输出“bingo!”（意为：猜中了！）

函数还有个返回值，当两数相等的时候返回True，不等就返回False。

于是我们来定义这个函数：

 def isEqual(num1, num2):
    if num1<num2:
        print ('too small')
        return False
    if num1>num2:
        print ('too big')
        return False
    if num1==num2:
        print ('bingo!')
        return True

这里说一下，return 是函数的结束语句，return 后面的值被作为这个函数的返回值。函数中任何地方的 return 被执行到的时候，这个函数就会立刻结束并跳出。

注意：函数的 返回值 和我们前面说的 输出 是两回事。print 输出是将结果显示在控制台中，最终一定是转成字符类型；而 返回值，是将结果返回到调用函数的地方，可以是任何类型。

然后在我们的小游戏里使用这个函数：

 from random import randint
 num = randint(1, 100)
 print('Guess what I think?')
 bingo = False
 while bingo == False:
    answer = int(input())
    bingo = isEqual(answer, num)

在 isEqual 函数内部，会输出 answer 和 num 的比较结果，如果相等的话，bingo 会得到返回值 True，否则 bingo 得到 False，循环继续。

函数可以把某个功能的代码分离出来，在需要的时候重复使用，就像拼装积木一样，这会让程序结构更清晰。

四.调试程序

写代码，不可避免地会出现bug。很多人在初学编程的时候，当写完程序运行时，发现结果与自己预料中的不同，或者程序意外中止了，就一时没了想法，不知道该从何下手，只能反复重新运行程序，期待忽然有次结果就对了。

今天我就来讲讲代码遇到问题时的一些简单处理方法。

1. 读错误信息

来看如下一个例程：

 import random
 a = 0
 for i in range(5):
     b = random.choice(range(5))
     a += i / b
 print (a)

这个程序中，i从0循环到4，每次循环中，b是0到4中的一个随机数。把i/b的结果累加到a上，最后输出结果。

运行这段程序，有时候会输出结果，有时候却跳出错误信息：

Traceback (most recent call last):

File "C:\Users\Crossin\Desktop\py\test.py", line 5, in <module>

a += i / b

ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero

有些同学看见一段英文提示就慌了。其实没那么复杂，python的错误提示做得还是很标准的。

它告诉我们错误发生在test.py文件中的第5行

 a += i / b

这一句上。

这个错误是“ZeroDivisionError”，也就是除零错。

“integer division or modulo by zero”，整数被0除或者被0模(取余数)。

因为0不能作为除数，所以当b随机到0的时候，就会引发这个错误。

知道了原因，就可以顺利地解决掉这个bug。

以后在写代码的时候，如果遇到了错误，先别急着去改代码。试着去读一读错误提示，看看里面都说了些啥。

1. 输出调试信息

我们在所有课程的最开始就教了输出函数“print”。它是编程中最简单的调试手段。有的时候，仅从错误提示仍然无法判断出程序错误的原因，或者没有发生错误，但程序的结果就是不对。这种情况下，通过输出程序过程中的一些状态，可以帮助分析程序。

把前面那个程序改造一下，加入一些与程序功能无关的输出语句：

 import random
 a = 0
 for i in range(5):
     print ('i: %d' % i)
     b = random.choice(range(5))
     print ('b: %d' % b)
     a += i / b
     print ('a: %d' % a)
     print ()
 print (a)

运行后的输出结果（每次结果都会不一样）：

i: 0

b: 3

a: 0

i: 1

b: 3

a: 0

i: 2

b: 3

a: 0

i: 3

b: 0

Traceback (most recent call last):

File "C:\Users\Crossin\Desktop\py\test.py", line 7, in <module>

a += i / b

ZeroDivisionError: integer division or modulo by zero

当b的值为0时，发生了除零错。这次可以更清晰地看出程序出错时的状态。