零基础从头教学Linux（Day 55）

python基础

十一、 集合

集合（set）是一个无序的不重复元素序列。

集合中的元素不会重复，并且可以进行交集、并集、差集等常见的集合操作。

可以使用大括号 { } 创建集合，元素之间用逗号 , 分隔， 或者也可以使用 set() 函数创建集合。

创建格式：

parame = {value01,value02,...}
或者
set(value)

以下是一个简单实例：

set1 = {1, 2, 3, 4}            # 直接使用大括号创建集合
set2 = set([4, 5, 6, 7])      # 使用 set() 函数从列表创建集合

注意：创建一个空集合必须用 set() 而不是 { }，因为 { } 是用来创建一个空字典。

1、 集合的基本操作

1）添加元素

语法格式如下：

s.add( x )

将元素 x 添加到集合 s 中，如果元素已存在，则不进行任何操作。

x 可以有多个，用逗号分开。

2）移除元素

语法格式如下：

s.remove( x )

将元素 x 从集合 s 中移除，如果元素不存在，则会发生错误。

此外还有一个方法也是移除集合中的元素，且如果元素不存在，不会发生错误。格式如下所示：

s.discard( x )

我们也可以设置随机删除集合中的一个元素，语法格式如下：

s.pop() 

多次执行测试结果都不一样。

set 集合的 pop 方法会对集合进行无序的排列，然后将这个无序排列集合的左面第一个元素进行删除。

3）计算集合元素个数

语法格式如下：

len(s)

计算集合 s 元素个数

4）清空集合

语法格式如下：

s.clear()

5）判断元素是否在集合中存在

语法格式如下：

x in s

判断元素 x 是否在集合 s 中，存在返回 True，不存在返回 False。

2、 集合内置方法完整列表

方法	描述
add()	为集合添加元素
clear()	移除集合中的所有元素
copy()	拷贝一个集合
difference()	返回多个集合的差集
difference_update()	移除集合中的元素，该元素在指定的集合也存在。
discard()	删除集合中指定的元素 无不报错
intersection()	返回集合的交集
intersection_update()	返回集合的交集。
isdisjoint()	判断两个集合是否包含相同的元素，如果没有返回 True，否则返回 False。
issubset()	判断指定集合是否为该方法参数集合的子集。
issuperset()	判断该方法的参数集合是否为指定集合的子集
pop()	随机移除元素
remove()	移除指定元素无报错
symmetric_difference()	返回两个集合中不重复的元素集合。
symmetric_difference_update()	移除当前集合中在另外一个指定集合相同的元素，并将另外一个指定集合中不同的元素插入到当前集合中。
union()	返回两个集合的并集
update()	给集合添加元素

十二、 条件判断

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:

代码执行过程：

1、 if 语句

Python中if语句的一般形式如下所示：

a = int(input())
if a == 1314:print(1314)print("你是个好人")
elif a == 520:print(520)
else:print("单身狗")

Python 中用 elif 代替了 else if，所以if语句的关键字为：if – elif – else。

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，

2、 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

实例:

a = int(input())
if a == 1314:print(1314)if True:print("你是个好人")else:print("你是个人")
elif a == 520:print(520)
else:print("单身狗")

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。

示例：

love = input()
match love:case "520":print("我爱你")case "呵呵":print("扎心了")case _:print("还有机会吗")

输出结果:

520
我爱你
​

十三、 循环语句

本章节将为大家介绍 Python 循环语句的使用。

Python 中的循环语句有 for 和 while。

Python 循环语句的控制结构图如下所示：

---

1、 while 循环

Python 中 while 语句的一般形式：

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

执行流程图如下：

执行 Gif 演示：

同样需要注意冒号和缩进。另外，在 Python 中没有 do…while 循环。

以下实例使用了 while 来计算 1 到 520 的总和：

i = 1
sum = 0
while i <= 520:sum+=ii+=1
print(sum) #135460
​

2、 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：

count = 0
while count < 5:print (count, " 小于 5")count = count + 1
else:print (count, " 大于或等于 5")

执行以上脚本，输出结果如下：

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

3、 简单语句组

类似 if 语句的语法，如果你的 while 循环体中只有一条语句，你可以将该语句与 while 写在同一行中， 如下所示：

flag = 1
​
while (flag): print ('欢迎访问我的博客!')
​
print ("Good bye!")

注意：以上的无限循环你可以使用 CTRL+C 来中断循环。

3、 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>

实例如

list = ["wcm", "i", "love", "you", "1314"]
for li in list:print(li)

输出结果:

wcm
i
love
you
1314

也可用于打印字符串中的每个字符：

word = 'wcm'
​
for letter in word:print(letter)

输出结果：

w
c
m
​

整数范围值可以配合 range() 函数使用：

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

4、 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

当循环执行完毕（即遍历完 iterable 中的所有元素）后，会执行 else 子句中的代码，如果在循环过程中遇到了 break 语句，则会中断循环，此时不会执行 else 子句。

5、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，例如:

for i in range(5):print(i)

输出结果：

0
1
2
3
4

你也可以使用 range() 指定区间的值：

for i in range(3, 7): #左闭右开print(i)

输出结果:

3
4
5
6

也可以使 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 i in range(0, 10, 2):  print(i)

输出结果：

2
4
6
8

6、 break 和 continue 语句及循环中的 else 子句

break 执行流程图：

continue 执行流程图：

while 语句代码执行过程：

for 语句代码执行过程：

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。

7、 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，如下实例

    if letter == 'c':passprint('执行 pass 块')else:print('当前字母 :', letter)

输出结果：

当前字母 : w
执行 pass 块
当前字母 : m

十四、函数

1、简介

函数 是一组执行操作的指令块，一旦定义，就可以被重复使用。函数使代码更加模块化，允许您反复使用相同的代码。

Python 中有许多内置函数，您可能熟悉其中一些，包括：

• print() 用于将对象打印到终端

• int() 用于将字符串或数字数据类型转换为整数数据类型

• len() 返回对象的长度

函数名称包括括号，并且可能包括参数。

在本教程中，我们将介绍如何定义自己的函数以在编码项目中使用。

2、先决条件

您应该已经安装了 Python 3，并在计算机或服务器上设置了编程环境。如果您还没有设置编程环境，可以参考适用于您的操作系统（Ubuntu、CentOS、Debian 等）的本地编程环境或服务器编程环境的安装和设置指南。

3、定义函数

让我们从将经典的“Hello, World!”程序转换为函数开始。

我们将在我们选择的文本编辑器中创建一个新的文本文件，并将程序命名为 hello.py。然后，我们将定义函数。

使用 def 关键字定义函数，后面跟着您选择的名称，然后是一组括号，其中包含函数将接受的任何参数（它们可以为空），最后以冒号结尾。

在这种情况下，我们将定义一个名为 hello() 的函数：

def hello():

这设置了创建函数的初始语句。

接下来，我们将添加第二行，缩进 4 个空格，以提供函数执行的指令。在这种情况下，我们将在控制台打印 Hello, World!：

def hello():print("Hello, World!")
​

我们的函数现在已经完全定义，但是如果此时运行程序，将不会发生任何事情，因为我们没有调用函数。

因此，在我们定义的函数块之外，让我们使用 hello() 调用函数：

def hello():print("Hello, World!")
​
hello()
​

现在，让我们运行程序：

python hello.py

您应该收到以下输出：

Hello, World!

函数可以比我们上面定义的 hello() 函数更复杂。例如，我们可以在函数块内部使用 for 循环、条件语句等。

例如，下面定义的函数利用条件语句检查 name 变量的输入是否包含元音字母，然后使用 for 循环迭代 name 字符串中的字母。

# 定义函数 names()
def names():# 使用输入设置 name 变量name = str(input('输入您的姓名：'))# 检查 name 是否包含元音字母if set('aeiou').intersection(name.lower()):print('您的姓名包含元音字母。')else:print('您的姓名不包含元音字母。')
​# 迭代 namefor letter in name:print(letter)
​
# 调用函数
names()

我们上面定义的 names() 函数设置了一个条件语句和一个 for 循环，展示了如何在函数定义中组织代码。但是，根据我们的程序意图以及我们想要如何设置代码，我们可能希望将条件语句和 for 循环定义为两个单独的函数。

在程序中定义函数使我们的代码模块化和可重用，这样我们可以在不重写它们的情况下调用相同的函数。

4、使用参数

到目前为止，我们已经看过了不带参数的函数，但是我们可以在函数定义中的括号内定义参数。

参数 是函数定义中的命名实体，指定函数可以接受的参数。

让我们创建一个小程序，接受参数 x、y 和 z。我们将创建一个函数，以不同的配置将这些参数相加。然后函数将打印这些和。然后我们将调用函数并将数字传递给函数。

def add_numbers(x, y, z):a = x + yb = x + zc = y + zprint(a, b, c)
​
add_numbers(1, 2, 3)

我们为 x 参数传递了数字 1，为 y 参数传递了数字 2，为 z 参数传递了数字 3。这些值与它们给出的顺序中的每个参数相对应。

程序基本上根据我们传递给参数的值执行以下数学运算：

a = 1 + 2
b = 1 + 3
c = 2 + 3

函数还打印 a、b 和 c，根据上面的数学运算，我们期望 a 等于 3，b 等于 4，c 等于 5。让我们运行程序：

python add_numbers.py
3 4 5

当我们将 1、2 和 3 作为参数传递给 add_numbers() 函数时，我们收到了预期的输出。

参数通常在函数定义中被定义为变量。当您运行方法时，可以为它们分配值，将参数传递给函数。

关键字参数

除了按顺序调用参数外，您还可以在函数调用中使用关键字参数，在这种情况下，调用者通过参数名称标识参数。

使用关键字参数时，您可以无序使用参数，因为 Python 解释器将使用提供的关键字将值与参数匹配。

让我们创建一个函数，用于显示用户的个人资料信息。我们将以 username（预期为字符串）和 followers（预期为整数）的形式向其传递参数。

# 使用参数定义函数
def profile_info(username, followers):print("用户名：" + username)print("粉丝数：" + str(followers))

在函数定义语句中，username 和 followers 包含在 profile_info() 函数的括号中。函数的代码块打印有关用户的信息作为字符串，利用这两个参数。

现在，我们可以调用函数并为其分配参数：

def profile_info(username, followers):print("用户名：" + username)print("粉丝数：" + str(followers))
​
# 使用上述分配的参数调用函数
<^>profile_info("sammyshark", 945)<^>
​
# 使用关键字参数调用函数
<^>profile_info(username="AlexAnglerfish", followers=342)<^>

在第一个函数调用中，我们填写了用户名为 sammyshark，粉丝数为 945 的信息，而在第二个函数调用中，我们使用了关键字参数，为参数变量分配了值。

让我们运行程序：

python profile.py
用户名：sammyshark
粉丝数：945
用户名：AlexAnglerfish
粉丝数：342

输出显示了两个用户的用户名和粉丝数。

这也允许我们修改参数的顺序，就像在下面的相同程序的不同调用示例中一样：

def profile_info(username, followers):print("用户名：" + username)print("粉丝数：" + str(followers))
​
# 更改参数的顺序
<^>profile_info(followers=820, username="cameron-catfish")<^>

当我们再次使用 python profile.py 命令运行程序时，我们将收到以下输出：

用户名：cameron-catfish
粉丝数：820

因为函数定义保持了 print() 语句的相同顺序，如果我们使用关键字参数，传递参数的顺序就不重要。

默认参数值

我们还可以为一个或两个参数提供默认值。让我们为 followers 参数创建一个默认值为 1 的默认值：

def profile_info(username, <^>followers=1<^>):print("用户名：" + username)print("粉丝数：" + str(followers))

现在，我们可以仅为用户名函数分配值，并且粉丝数将自动默认为 1。如果我们愿意，我们也可以更改粉丝数。

def profile_info(username, followers=1):print("用户名：" + username)print("粉丝数：" + str(followers))
​
profile_info(username="JOctopus")
profile_info(username="sammyshark", followers=945)

当我们使用 python profile.py 命令运行程序时，我们将收到以下输出：

用户名：JOctopus
粉丝数：1
用户名：sammyshark
粉丝数：945

通过为具有默认值的每个参数跳过定义值，可以让我们跳过为每个参数定义值。

5、返回值

您可以将参数值传递给函数，函数也可以生成一个值。

函数可以使用 return 语句生成一个值，该语句将退出函数并可选地将表达式传递回调用者。如果使用没有参数的 return 语句，函数将返回 None。

到目前为止，我们在函数中使用了 print() 语句而不是 return 语句。让我们创建一个程序，该程序不是打印而是返回一个变量。

在一个名为 square.py 的新文本文件中，我们将创建一个程序，该程序将参数 x 的平方并返回变量 y。我们发出一个调用以打印 result 变量，该变量是通过运行 square() 函数并传入 3 得到的。

def square(x):y = x ** 2return y
​
result = square(3)
print(result)
​

我们可以运行程序并收到输出：

python square.py
9

整数 9 作为输出返回，这是我们期望 Python 找到 3 的平方的结果。

为了进一步理解 return 语句的工作原理，我们可以注释掉程序中的 return 语句：

def square(x):y = x ** 2# return y
​
result = square(3)
print(result)
​

现在，让我们再次运行程序：

python square.py
None

在这里没有使用 return 语句，程序无法返回一个值，因此该值默认为 None。

另一个例子，在上面的 add_numbers.py 程序中，我们可以将 print() 语句替换为 return 语句。

def add_numbers(x, y, z):a = x + yb = x + zc = y + zreturn a, b, c
​
sums = add_numbers(1, 2, 3)
print(sums)

在函数之外，我们将变量 sums 设置为函数接受 1、2 和 3 作为参数的结果。然后我们调用了 sums 变量的打印。

现在让我们再次运行程序，因为它有了 return 语句：

python add_numbers.py
(3, 4, 5)

我们收到了与之前使用 print() 语句在函数中收到的相同的数字 3、4 和 5 作为输出，这次它作为一个元组返回，因为 return 语句的表达式列表至少有一个逗号。

函数在遇到 return 语句时立即退出，无论它们是否返回一个值。

def loop_five():for x in range(0, 25):print(x)if x == 5:# 在 x == 5 时停止函数returnprint("此行将不会执行。")
​
loop_five()
​

在 for 循环中使用 return 语句结束了函数，因此在循环之外的行将不会运行。如果我们使用 break 语句，只有循环会在那时退出，并且最后的 print() 行将运行。

return 语句退出函数，并在发出参数时可能返回一个值。## 使用 main() 作为一个函数

虽然在 Python 中，你可以在程序的末尾调用函数并且它会运行（就像我们在上面的例子中所做的那样），但是许多编程语言（比如 C++ 和 Java）要求必须有一个 main 函数才能执行。虽然不是必需的，但是包含一个 main() 函数可以以一种逻辑的方式构建我们的 Python 程序，将程序的最重要的组件放入一个函数中。这也可以使得我们的程序更容易让非 Python 程序员阅读。

我们将从在上面的 hello.py 程序中添加一个 main() 函数开始。我们将保留我们的 hello() 函数，然后定义一个 main() 函数：

def hello():print("Hello, World!")
​
<^>def main():<^>

在 main() 函数中，让我们包含一个 print() 语句来让我们知道我们在 main() 函数中。另外，让我们在 main() 函数中调用 hello() 函数：

def hello():print("Hello, World!")
​
​
def main():<^>print("This is the main function")<^><^>hello()<^>

最后，在程序的末尾我们将调用 main() 函数：

def hello():print("Hello, World!")
​
def main():print("This is the main function.")hello()
​
<^>main()<^>
​

此时，我们可以运行我们的程序：

python hello.py
我们将收到以下输出：This is the main function.
Hello, World!

因为我们在 main() 中调用了 hello() 函数，然后只调用了 main() 来运行，所以 Hello, World! 文本只打印了一次，在告诉我们我们在主函数中的字符串之后。

接下来，我们将要使用多个函数，因此值得回顾一下全局变量和局部变量的变量作用域。如果你在一个函数块内定义一个变量，你只能在该函数内使用该变量。如果你想要在多个函数之间使用变量，最好声明一个全局变量。

在 Python 中，'__main__' 是顶层代码将执行的作用域的名称。当从标准输入、脚本或交互式提示符中运行程序时，它的 __name__ 被设置为 '__main__'。

因此，有一个约定使用以下结构：

if __name__ == '__main__':# 当这是主程序时要运行的代码

这使得程序文件可以被用作：

• 主程序并运行 if 语句后面的内容

• 作为一个模块而不运行 if 语句后面的内容。

任何不包含在此语句中的代码将在运行时执行。如果你将你的程序文件用作模块，那么在运行次要文件时，不在此语句中的代码也将被执行。

让我们扩展上面的 names.py 程序，并创建一个名为 more_names.py 的新文件。在这个程序中，我们将声明一个全局变量，并修改我们原来的 names() 函数，使得指令在两个不同的函数中。

第一个函数 has_vowel() 将检查 name 字符串是否包含元音字母。

第二个函数 print_letters() 将打印 name 字符串的每个字母。

# 声明全局变量 name 以便在所有函数中使用
name = str(input('输入你的名字：'))
​
​
# 定义函数来检查名字是否包含元音字母
def has_vowel():if set('aeiou').intersection(name.lower()):print('你的名字包含元音字母。')else:print('你的名字不包含元音字母。')
​
​
# 遍历名字字符串中的每个字母
def print_letters():for letter in name:print(letter)

有了这个设置，让我们定义 main() 函数，其中将调用 has_vowel() 和 print_letters() 函数。

# 声明全局变量 name 以便在所有函数中使用
name = str(input('输入你的名字：'))
​
​
# 定义函数来检查名字是否包含元音字母
def has_vowel():if set('aeiou').intersection(name.lower()):print('你的名字包含元音字母。')else:print('你的名字不包含元音字母。')
​
​
# 遍历名字字符串中的每个字母
def print_letters():for letter in name:print(letter)
​
​
# 定义调用其他函数的主方法
<^>def main():<^><^>has_vowel()<^><^>print_letters()<^>

最后，我们将在文件的末尾添加 if __name__ == '__main__': 结构。对于我们的目的，因为我们已经把我们想要在 main() 函数中做的所有函数都放在了 main() 函数中，我们将在这个 if 语句后面调用 main() 函数。

# 声明全局变量 name 以便在所有函数中使用
name = str(input('输入你的名字：'))
​
​
# 定义函数来检查名字是否包含元音字母
def has_vowel():if set('aeiou').intersection(name.lower()):print('你的名字包含元音字母。')else:print('你的名字不包含元音字母。')
​
​
# 遍历名字字符串中的每个字母
def print_letters():for letter in name:print(letter)
​
​
# 定义调用其他函数的主方法
def main():has_vowel()print_letters()
​
​
# 执行 main() 函数
if __name__ == '__main__':main()
​

现在我们可以运行这个程序：

python more_names.py

程序将显示与 names.py 程序相同的输出，但是这里的代码更有组织性，可以以模块化的方式使用而无需修改。

如果你不想声明一个 main() 函数，你也可以像这样结束程序：

...
if __name__ == '__main__':has_vowel()print_letters()

使用 main() 作为一个函数和 if __name__ == '__main__': 语句可以以一种逻辑的方式组织你的代码，使得它更易读和模块化。

6、结论

函数是程序中执行操作的代码块，有助于使我们的代码可重用和模块化。

十五、 Python 推导式(了解)

Python 推导式是一种独特的数据处理方式，可以从一个数据序列构建另一个新的数据序列的结构体。

Python 支持各种数据结构的推导式：

• 列表(list)推导式

• 字典(dict)推导式

• 集合(set)推导式

• 元组(tuple)推导式

1、 列表推导式

列表推导式格式为：

[表达式 for 变量 in 列表] 
[out_exp_res for out_exp in input_list]
​
或者 
​
[表达式 for 变量 in 列表 if 条件]
[out_exp_res for out_exp in input_list if condition]

• out_exp_res：列表生成元素表达式，可以是有返回值的函数。

• for out_exp in input_list：迭代 input_list 将 out_exp 传入到 out_exp_res 表达式中。

• if condition：条件语句，可以过滤列表中不符合条件的值。

过滤掉长度小于或等于3的字符串列表，并将剩下的转换成大写字母：

names = ["wcm","i","love","you","一生一世"]
new_names = [name.upper() for name in names if len(name)>3]
print(new_names)

输出结果:

['LOVE', '一生一世']

计算 30 以内可以被 3 整除的整数：

multiples = [i for i in range(30) if i % 3 == 0]
print(multiples)  #[0, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27]

2、 字典推导式

字典推导基本格式：

{ key_expr: value_expr for value in collection }
​
or
​
{ key_expr: value_expr for value in collection if condition }

使用字符串及其长度创建字典：

list1 = ['wcm', 'wmk', 'love']
newdict = {key:len(key) for key in list1}
print(newdict)
#{'wcm': 3, 'wmk': 3, 'love': 4}

3、 集合推导式

集合推导式基本格式：

{ expression for item in Sequence }
或
{ expression for item in Sequence if conditional }

计算数字 1,2,3 的平方数：

setnew = {i**2 for i in (1,2,3)}

判断不是 abc 的字母并输出:

a = {x for x in 'abracadabra' if x not in 'abc'}
print(a)

4、 元组推导式（生成器表达式）

元组推导式可以利用 range 区间、元组、列表、字典和集合等数据类型，快速生成一个满足指定需求的元组。

元组推导式基本格式：

(expression for item in Sequence )
或
(expression for item in Sequence if conditional )

元组推导式和列表推导式的用法也完全相同，只是元组推导式是用 () 圆括号将各部分括起来，而列表推导式用的是中括号 []，另外元组推导式返回的结果是一个生成器对象。

例如，我们可以使用下面的代码生成一个包含数字 1~9 的元组：

a = (x for x in range(1,10))
print(a)         #输出的是生成器
a = tuple(a)    # 使用 tuple() 函数，可以直接将生成器对象转换成元组
print(a)
#输出
#<generator object <genexpr> at 0x000001A6265481E0>
#(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)