进击的Python【第三章】：Python基础(三)

Python基础（三）

本章内容

1. 集合的概念与操作
2. 文件的操作
3. 函数的特点与用法
4. 参数与局部变量
5. return返回值的概念
6. 递归的基本含义
7. 函数式编程介绍
8. 高阶函数的概念

一、集合的概念与操作

　　集合(set)：把不同的元素组成一起形成集合，是python基本的数据类型。

　　集合元素(set elements):组成集合的成员

>>> li=['a','b','c','a']
>>> se =set(li)
>>> se
set(['a', 'c', 'b'])

• 集合对象是一组无序排列的可哈希的值：集合成员可以做字典的键
• 重复元素在set中自动被过滤

　　set可以看成数学意义上的无序和无重复元素的集合，因此，两个set可以做数学意义上的交集、并集等操作

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）  

基本操作：  

t.add('x')            # 添加一项  

s.update([10,37,42])  # 在s中添加多项  

使用remove()可以删除一项：  

t.remove('H')  

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  

s.issubset(t)
s <= t
测试是否 s 中的每一个元素都在 t 中  

s.issuperset(t)
s >= t
测试是否 t 中的每一个元素都在 s 中  

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

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

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

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

s.copy()
返回 set “s”的一个浅复制

二、文件的操作

 文件操作的三个主要步骤：

1. 用open打开文件并将文件句柄赋给一个变量
2. 对这个被赋值的变量进行文件的各种操作
3. 用close方法关闭文件

f=open('/tmp/hello','w')
#open(路径+文件名,读写模式)
#读写模式:r只读,r+读写,w新建(会覆盖原有文件),a追加,b二进制文件.常用模式
如:'rb','wb','r+b'等等
读写模式的类型有：
rU 或 Ua 以读方式打开, 同时提供通用换行符支持 (PEP 278)
w 以写方式打开，
a 以追加模式打开 (从 EOF 开始, 必要时创建新文件)
r+ 以读写模式打开
w+ 以读写模式打开 (参见 w )
a+ 以读写模式打开 (参见 a )
rb 以二进制读模式打开
wb 以二进制写模式打开 (参见 w )
ab 以二进制追加模式打开 (参见 a )
rb+ 以二进制读写模式打开 (参见 r+ )
wb+ 以二进制读写模式打开 (参见 w+ )
ab+ 以二进制读写模式打开 (参见 a+ )

注意：

1、使用'w'，文件若存在，首先要清空，然后（重新）创建，

2、使用'a'模式 ，把所有要写入文件的数据都追加到文件的末尾，即使你使用了seek（）指向文件的其他地方，如果文件不存在，将自动被创建。

文件的基本操作

f.read([size]) size未指定则返回整个文件,如果文件大小>2倍内存则有问题.f.read()读到文件尾时返回""(空字串)

file.readline() 返回一行

file.readline([size]) 返回包含size行的列表,size 未指定则返回全部行

for line in f: print line #通过迭代器访问

f.write("hello\n") #如果要写入字符串以外的数据,先将他转换为字符串.

f.tell() 返回一个整数,表示当前文件指针的位置(就是到文件头的比特数).

f.seek(偏移量,[起始位置])

用来移动文件指针

偏移量:单位:比特,可正可负

起始位置:0-文件头,默认值;1-当前位置;2-文件尾

其他语法

def close(self): # real signature unknown; restored from __doc__
        """
        Close the file.

        A closed file cannot be used for further I/O operations.  close() may be
        called more than once without error.
        """
        pass

    def fileno(self, *args, **kwargs): # real signature unknown
        """ Return the underlying file descriptor (an integer). """
        pass

    def isatty(self, *args, **kwargs): # real signature unknown
        """ True if the file is connected to a TTY device. """
        pass

    def read(self, size=-1): # known case of _io.FileIO.read
        """
        注意，不一定能全读回来
        Read at most size bytes, returned as bytes.

        Only makes one system call, so less data may be returned than requested.
        In non-blocking mode, returns None if no data is available.
        Return an empty bytes object at EOF.
        """
        return ""

    def readable(self, *args, **kwargs): # real signature unknown
        """ True if file was opened in a read mode. """
        pass

    def readall(self, *args, **kwargs): # real signature unknown
        """
        Read all data from the file, returned as bytes.

        In non-blocking mode, returns as much as is immediately available,
        or None if no data is available.  Return an empty bytes object at EOF.
        """
        pass

    def readinto(self): # real signature unknown; restored from __doc__
        """ Same as RawIOBase.readinto(). """
        pass #不要用,没人知道它是干嘛用的

    def seek(self, *args, **kwargs): # real signature unknown
        """
        Move to new file position and return the file position.

        Argument offset is a byte count.  Optional argument whence defaults to
        SEEK_SET or 0 (offset from start of file, offset should be >= 0); other values
        are SEEK_CUR or 1 (move relative to current position, positive or negative),
        and SEEK_END or 2 (move relative to end of file, usually negative, although
        many platforms allow seeking beyond the end of a file).

        Note that not all file objects are seekable.
        """
        pass

    def seekable(self, *args, **kwargs): # real signature unknown
        """ True if file supports random-access. """
        pass

    def tell(self, *args, **kwargs): # real signature unknown
        """
        Current file position.

        Can raise OSError for non seekable files.
        """
        pass

    def truncate(self, *args, **kwargs): # real signature unknown
        """
        Truncate the file to at most size bytes and return the truncated size.

        Size defaults to the current file position, as returned by tell().
        The current file position is changed to the value of size.
        """
        pass

    def writable(self, *args, **kwargs): # real signature unknown
        """ True if file was opened in a write mode. """
        pass

    def write(self, *args, **kwargs): # real signature unknown
        """
        Write bytes b to file, return number written.

        Only makes one system call, so not all of the data may be written.
        The number of bytes actually written is returned.  In non-blocking mode,
        returns None if the write would block.
        """
        pass

打开文件的另一种方式-with

　　如果只用open打开一个文件用导致两种问题：

1. 可能忘记关闭文件句柄
2. 是文件读取数据发生异常，没有进行任何处理。

这时候就到with大展身手的时候了

with open("/tmp/foo.txt")
 as file:
    data = file.read()

这样在with代码块执行完毕后，文件句柄就会自己关闭了。妈妈再也不用担心我忘关文件句柄啦！

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

三、函数的特点与用法

　　函数是组织好的，可重复使用的，用来实现单一，或相关联功能的代码段。

　　函数能提高应用的模块性，和代码的重复利用率。你已经知道Python提供了许多内建函数，比如print()。但你也可以自己创建函数，这被叫做用户自定义函数。

　　定义一个函数

　　你可以定义一个由自己想要功能的函数，以下是简单的规则：

• 函数代码块以 def 关键词开头，后接函数标识符名称和圆括号()。
• 任何传入参数和自变量必须放在圆括号中间。圆括号之间可以用于定义参数。
• 函数的第一行语句可以选择性地使用文档字符串—用于存放函数说明。
• 函数内容以冒号起始，并且缩进。
• return [表达式] 结束函数，选择性地返回一个值给调用方。不带表达式的return相当于返回 None。

 　语法

def functionname( parameters ):
   "函数_文档字符串"
   function_suite
   return [expression]

　示例

def sayhi(str):#函数名(参数)
    print("Hello, I'm str!")

sayhi() #调用函数

四、参数与局部变量

　　定义函数的时候，我们把参数的名字和位置确定下来，函数的接口定义就完成了。对于函数的调用者来说，只需要知道如何传递正确的参数，以及函数将返回什么样的值就够了，函数内部的复杂逻辑被封装起来，调用者无需了解。

　　Python的函数定义非常简单，但灵活度却非常大。除了正常定义的必选参数外，还可以使用默认参数、可变参数和关键字参数，使得函数定义出来的接口，不但能处理复杂的参数，还可以简化调用者的代码。

形参

　　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

　　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。

默认参数

　　调用函数时，缺省参数的值如果没有传入，则被认为是默认值。

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

#可写函数说明
def printinfo( name, age = 35 ):
   "打印任何传入的字符串"
   print("Name: ", name)
   print("Age ", age)
   return;

#调用printinfo函数
printinfo( age=50, name="miki" );
printinfo( name="miki" );

结果

Name:  miki
Age  50
Name:  miki
Age  35

关键字参数

　　关键字参数和函数调用关系紧密，函数调用使用关键字参数来确定传入的参数值。

　　使用关键字参数允许函数调用时参数的顺序与声明时不一致，因为 Python 解释器能够用参数名匹配参数值。

　　以下实例在函数 printme() 调用时使用参数名：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

#可写函数说明
def printinfo( name, age ):
   "打印任何传入的字符串"
   print("Name: ", name)
   print("Age ", age)
   return;

#调用printinfo函数
printinfo( age=50, name="miki" );

　　结果

Name:  miki
Age  50

非固定参数

　　若你的函数在定义时不确定用户想传入多少个参数，就可以使用非固定参数

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

# 可写函数说明
def printinfo( arg1, *args):
   "打印任何传入的参数"
   print("输出: ")
   print(arg1)
   for var in args:
      print(var)
   return;

# 调用printinfo 函数
printinfo( 10 );
printinfo( 70, 60, 50 );

　　结果

输出:
10
输出:
70
60
50

全局变量和局部变量

　　定义在函数内部的变量拥有一个局部作用域，定义在函数外的拥有全局作用域。

　　局部变量只能在其被声明的函数内部访问，而全局变量可以在整个程序范围内访问。调用函数时，所有在函数内声明的变量名称都将被加入到作用域中。如下实例：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-

total = 0; # 这是一个全局变量
# 可写函数说明
def sum( arg1, arg2 ):
   #返回2个参数的和."
   total = arg1 + arg2; # total在这里是局部变量.
   print("函数内是局部变量 : ", total)
   return total;

#调用sum函数
sum( 10, 20 );
print("函数外是全局变量 : ", total)

　　结果

函数内是局部变量 :  30
函数外是全局变量 :  0

五、return返回值的概念

　　return 语句用来从函数中return(返回)，也就是说跳出函数。同样，我们也可以从函数中选择性地返回一个值。

　　如果未在函数中指定return,那这个函数的返回值为None

def maximum(x, y):
    if x > y:
        return x
    elif x == y:
        return '两个数相等'
    else:
        return y

print(maximum(2, 3))

　　结果

3

六、递归的基本含义　

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。

举个利用递归来算阶乘（n! = 1 x 2 x 3 x ... x n）的例子

def fact(n):
    if n==1:
        return 1
    return n * fact(n - 1)

七、函数式编程介绍

　　函数式编程是种编程范式，它将电脑运算视为函数的计算。函数编程语言最重要的基础是 λ 演算（lambda calculus）。而且λ演算的函数可以接受函数当作输入（参数）和输出（返回值）。和指令式编程相比，函数式编程强调函数的计算比指令的执行重要。和过程化编程相比，函数式编程里，函数的计算可随时调用。

　　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。

　　函数式编程中最古老的例子莫过于1958年被创造出来的LISP了，透过 LISP，可以用精简的人力。较现代的例子包括Haskell、Clean、Erlang和Miranda等。

　　举例来说，现有个算式：

(1 + 2) * 3 - 4

　　如果按面向过程方式写：

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

　　如果按面向函数编程就成了下面：

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

八、高阶函数

　　变量可以指向函数，函数的参数能接收变量，那么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。

　　一个最简单的高阶函数：

def add(x, y, f):
    return f(x) + f(y)

　　当我们调用add(-5, 6, abs)时，参数x，y和f分别接收-5，6和abs，根据函数定义，我们可以推导计算过程为：

x = -5
y = 6
f = abs
f(x) + f(y) ==> abs(-5) + abs(6) ==> 11
return 11

　　这就是高阶函数！