Python 3 入門，看這篇就夠了

作者：Shocker

來源：格物

連結：https://shockerli.net/post/python-study-note/

01 簡介

Python 是一種高層次的結合瞭解釋性、編譯性、互動性和麵向物件的指令碼語言。Python 由 Guido van Rossum 於 1989 年底在荷蘭國家數學和電腦科學研究所發明，第一個公開發行版發行於 1991 年。

特點：

• 易於學習：Python 有相對較少的關鍵字，結構簡單，和一個明確定義的語法，學習起來更加簡單。

• 易於閱讀：Python 程式碼定義的更清晰。

• 易於維護：Python 的成功在於它的原始碼是相當容易維護的。

• 一個廣泛的標準庫：Python 的最大的優勢之一是豐富的庫，跨平臺的，在 UNIX，Windows 和 macOS 相容很好。

• 互動樣式：互動樣式的支援，您可以從終端輸入執行程式碼並獲得結果的語言，互動的測試和除錯程式碼片斷。

• 可移植：基於其開放原始碼的特性，Python 已經被移植（也就是使其工作）到許多平臺。

• 可擴充套件：如果你需要一段執行很快的關鍵程式碼，或者是想要編寫一些不願開放的演演算法，你可以使用 C 或 C++ 完成那部分程式，然後從你的 Python 程式中呼叫。

• 資料庫：Python 提供所有主要的商業資料庫的介面。

• GUI 程式設計：Python 支援 GUI 可以建立和移植到許多系統呼叫。

• 可嵌入：你可以將 Python 嵌入到 C/C++ 程式，讓你的程式的使用者獲得”指令碼化”的能力。

• 面向物件：Python 是強面向物件的語言，程式中任何內容統稱為物件，包括數字、字串、函式等。

02 基礎語法

1. 執行 Python

互動式直譯器

在命令列視窗執行python後，進入 Python 的互動式直譯器。exit() 或 Ctrl + D 組合鍵退出互動式直譯器。

命令列指令碼

在命令列視窗執行python script-file.py，以執行 Python 指令碼檔案。

指定直譯器

如果在 Python 指令碼檔案首行輸入#!/usr/bin/env python，那麼可以在命令列視窗中執行/path/to/script-file.py以執行該指令碼檔案。

註：該方法不支援 Windows 環境。

2. 編碼

預設情況下，3.x 原始碼檔案都是 UTF-8 編碼，字串都是 Unicode 字元。也可以手動指定檔案編碼：

# -*- coding: utf-8 -*-

或者

# encoding: utf-8

註意: 該行標註必須位於檔案第一行

3. 識別符號

• 第一個字元必須是英文字母或下劃線 _ 。

• 識別符號的其他的部分由字母、數字和下劃線組成。

• 識別符號對大小寫敏感。

註：從 3.x 開始，非 ASCII 識別符號也是允許的，但不建議。

4. 保留字

保留字即關鍵字，我們不能把它們用作任何識別符號名稱。Python 的標準庫提供了一個 keyword 模組，可以輸出當前版本的所有關鍵字：

>>> import keyword
>>> keyword.kwlist
['False', 'None', 'True', 'and', 'as', 'assert', 'break', 'class', 'continue', 'def', 'del', 'elif', 'else', 'except', 'finally', 'for', 'from', 'global', 'if', 'import', 'in', 'is', 'lambda', 'nonlocal', 'not', 'or', 'pass', 'raise', 'return', 'try', 'while', 'with', 'yield']

5. 註釋

單行註釋採用#，多行註釋採用'''或"""。

# 這是單行註釋

'''
這是多行註釋
這是多行註釋
'''

"""
這也是多行註釋
這也是多行註釋
"""

6. 行與縮排

Python 最具特色的就是使用縮排來表示程式碼塊，不需要使用大括號 {}。縮排的空格數是可變的，但是同一個程式碼塊的陳述句必須包含相同的縮排空格數。縮排不一致，會導致執行錯誤。

7. 多行陳述句

Python 通常是一行寫完一條陳述句，但如果陳述句很長，我們可以使用反斜槓\, 實現多行陳述句。

total = item_one + 
        item_two + 
        item_three

在[],{}, 或()中的多行陳述句，不需要使用反斜槓\。

8. 空行

函式之間或類的方法之間用空行分隔，表示一段新的程式碼的開始。類和函式入口之間也用一行空行分隔，以突出函式入口的開始。

空行與程式碼縮排不同，空行並不是 Python 語法的一部分。書寫時不插入空行，Python 直譯器執行也不會出錯。但是空行的作用在於分隔兩段不同功能或含義的程式碼，便於日後程式碼的維護或重構。

記住：空行也是程式程式碼的一部分。

9. 等待使用者輸入

input函式可以實現等待並接收命令列中的使用者輸入。

content = input("

請輸入點東西並按 Enter 鍵
")
print(content)

10. 同一行寫多條陳述句

Python 可以在同一行中使用多條陳述句，陳述句之間使用分號;分割。

import sys; x = 'hello world'; sys.stdout.write(x + '
')

11. 多個陳述句構成程式碼組

縮排相同的一組陳述句構成一個程式碼塊，我們稱之程式碼組。

像if、while、def和class這樣的複合陳述句，首行以關鍵字開始，以冒號:結束，該行之後的一行或多行程式碼構成程式碼組。

我們將首行及後面的程式碼組稱為一個子句(clause)。

12. print 輸出

print 預設輸出是換行的，如果要實現不換行需要在變數末尾加上end=""或別的非換行符字串：

print('123') # 預設換行
print('123', end = "") # 不換行

13. import 與 from…import

在 Python 用 import 或者 from...import 來匯入相應的模組。

• 將整個模組匯入，格式為：import module_name

• 從某個模組中匯入某個函式,格式為：from module_name import func1

• 從某個模組中匯入多個函式,格式為：from module_name import func1, func2, func3

• 將某個模組中的全部函式匯入，格式為：from module_name import *

03 運運算元

1. 算術運運算元

2. 比較運運算元

3. 賦值運運算元

4. 位運運算元

5. 邏輯運運算元

6. 成員運運算元

7. 身份運運算元

8. 運運算元優先順序

具有相同優先順序的運運算元將從左至右的方式依次進行。用小括號()可以改變運算順序。

04 變數

變數在使用前必須先”定義”（即賦予變數一個值），否則會報錯：

>>> name
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
NameError: name 'name' is not defined

05 資料型別

1. 布林(bool)

只有 True 和 False 兩個值，表示真或假。

2. 數字(number)

整型(int)

整數值，可正數亦可複數，無小數。 3.x 整型是沒有限制大小的，可以當作 Long 型別使用，所以 3.x 沒有 2.x 的 Long 型別。

浮點型(float)

浮點型由整數部分與小數部分組成，浮點型也可以使用科學計數法表示（2.5e2 = 2.5 x 10^2 = 250）

複數(complex)

複數由實數部分和虛數部分構成，可以用a + bj，或者complex(a,b)表示，複數的實部 a 和虛部 b 都是浮點型。

數字運算

• 不同型別的數字混合運算時會將整數轉換為浮點數

• 在不同的機器上浮點運算的結果可能會不一樣

• 在整數除法中，除法 / 總是傳回一個浮點數，如果只想得到整數的結果，丟棄可能的分數部分，可以使用運運算元 //。

• // 得到的並不一定是整數型別的數，它與分母分子的資料型別有關係

• 在互動樣式中，最後被輸出的運算式結果被賦值給變數 _，_ 是個只讀變數

數學函式

註：以下函式的使用，需先匯入 math 包。

隨機數函式

註：以下函式的使用，需先匯入 random 包。

三角函式

註：以下函式的使用，需先匯入 math 包。

數學常量

3. 字串(string)

• 單引號和雙引號使用完全相同

• 使用三引號('''或""")可以指定一個多行字串

• 轉義符(反斜槓)可以用來轉義，使用r可以讓反斜槓不發生轉義，如r"this is a line with "，則會顯示，並不是換行

• 按字面意義級聯字串，如"this " "is " "string"會被自動轉換為this is string

• 字串可以用 + 運運算元連線在一起，用 * 運運算元重覆

• 字串有兩種索引方式，從左往右以 0 開始，從右往左以 -1 開始

• 字串不能改變

• 沒有單獨的字元型別，一個字元就是長度為 1 的字串

• 字串的擷取的語法格式如下：變數[頭下標:尾下標]

跳脫字元

字串運運算元

字串格式化

在 Python 中，字串格式化不是 sprintf 函式，而是用 %符號。例如：

print("我叫%s， 今年 %d 歲！" % ('小明', 10))
// 輸出:
我叫小明， 今年 10 歲！

格式化符號：

輔助指令：

Python 2.6 開始，新增了一種格式化字串的函式 str.format()，它增強了字串格式化的功能。

多行字串

• 用三引號(''' 或 """)包裹字串內容

• 多行字串內容支援轉義符，用法與單雙引號一樣

• 三引號包裹的內容，有變數接收或操作即字串，否則就是多行註釋

實體：

string = '''
print(	math.fabs(-10))
print(
random.choice(li))
'''
print(string)

輸出：

print(  math.fabs(-10))
print(
random.choice(li))

Unicode

在 2.x 中，普通字串是以 8 位 ASCII 碼進行儲存的，而 Unicode 字串則儲存為 16 位 Unicode 字串，這樣能夠表示更多的字符集。使用的語法是在字串前面加上字首 u。

在 3.x 中，所有的字串都是 Unicode 字串。

字串函式

4. 位元組(bytes)

在 3.x 中，字串和二進位制資料完全區分開。文字總是 Unicode，由 str 型別表示，二進位制資料則由 bytes 型別表示。Python 3 不會以任意隱式的方式混用 str 和 bytes，你不能拼接字串和位元組流，也無法在位元組流裡搜尋字串（反之亦然），也不能將字串傳入引數為位元組流的函式（反之亦然）。

• bytes 型別與 str 型別，二者的方法僅有 encode() 和 decode() 不同。

• bytes 型別資料需在常規的 str 型別前加個 b以示區分，例如b'abc'。

• 只有在需要將 str 編碼(encode)成 bytes 的時候，比如：透過網路傳輸資料；或者需要將 bytes 解碼(decode)成 str 的時候，我們才會關註 str 和 bytes 的區別。

bytes 轉 str：

b'abc'.decode()
str(b'abc')
str(b'abc', encoding='utf-8')

str 轉 bytes：

'中國'.encode()
bytes('中國', encoding='utf-8')

5. 串列(list)

• 串列是一種無序的、可重覆的資料序列，可以隨時新增、刪除其中的元素。

• 串列頁的每個元素都分配一個數字索引，從 0 開始

• 串列使用方括號建立，使用逗號分隔元素

• 串列元素值可以是任意型別，包括變數

• 使用方括號對串列進行元素訪問、切片、修改、刪除等操作，開閉合區間為[)形式

• 串列的元素訪問可以巢狀

• 方括號內可以是任意運算式

建立串列

hello = (1, 2, 3)
li = [1, "2", [3, 'a'], (1, 3), hello]

訪問元素

li = [1, "2", [3, 'a'], (1, 3)]
print(li[3])        # (1, 3)
print(li[-2])       # [3, 'a']

切片訪問

格式: list_name[begin:end:step]begin 表示起始位置(預設為0)，end 表示結束位置(預設為最後一個元素)，step 表示步長(預設為1)

hello = (1, 2, 3)
li = [1, "2", [3, 'a'], (1, 3), hello]
print(li)           # [1, '2', [3, 'a'], (1, 3), (1, 2, 3)]
print(li[1:2])      # ['2']
print(li[:2])       # [1, '2']
print(li[:])        # [1, '2', [3, 'a'], (1, 3), (1, 2, 3)]
print(li[2:])       # [[3, 'a'], (1, 3), (1, 2, 3)]
print(li[1:-1:2])   # ['2', (1, 3)]

訪問內嵌 list 的元素：

li = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, ['a', 'b', 'c']]
print(li[1:-1:2][1:3])      # (3, 5)
print(li[-1][1:3])          # ['b', 'c']
print(li[-1][1])            # b

修改串列

透過使用方括號，可以非常靈活的對串列的元素進行修改、替換、刪除等操作。

li = [0, 1, 2, 3, 4, 5]
li[len(li) - 2] = 22    # 修改 [0, 1, 2, 22, 4, 5]
li[3] = 33              # 修改 [0, 1, 2, 33, 4, 5]
li[1:-1] = [9, 9]       # 替換 [0, 9, 9, 5]
li[1:-1] = []           # 刪除 [0, 5]

刪除元素

可以用 del 陳述句來刪除串列的指定範圍的元素。

li = [0, 1, 2, 3, 4, 5]
del li[3]       # [0, 1, 2, 4, 5]
del li[2:-1]    # [0, 1, 5]

串列運運算元

• + 用於合併串列

• * 用於重覆串列元素

• in 用於判斷元素是否存在於串列中

• for ... in ... 用於遍歷串列元素

[1, 2, 3] + [3, 4, 5]           # [1, 2, 3, 3, 4, 5]
[1, 2, 3] * 2                   # [1, 2, 3, 1, 2, 3]
3 in [1, 2, 3]                  # True
for x in [1, 2, 3]: print(x)    # 1 2 3

串列函式

• len(list) 串列元素個數

• max(list) 串列元素中的最大值

• min(list) 串列元素中的最小值

• list(seq) 將元組轉換為串列

li = [0, 1, 5]
max(li)     # 5
len(li)     # 3

註: 對串列使用 max/min 函式，2.x 中對元素值型別無要求，3.x 則要求元素值型別必須一致。

串列方法

• list.append(obj)

  在串列末尾新增新的物件

• list.count(obj)

  傳回元素在串列中出現的次數

• list.extend(seq)

  在串列末尾一次性追加另一個序列中的多個值

• list.index(obj)

  傳回查詢物件的索引位置，如果沒有找到物件則丟擲異常

• list.insert(index, obj)

  將指定物件插入串列的指定位置

• list.pop([index=-1]])

  移除串列中的一個元素（預設最後一個元素），並且傳回該元素的值

• list.remove(obj)

  移除串列中某個值的第一個匹配項

• list.reverse()

  反向排序串列的元素

• list.sort(cmp=None, key=None, reverse=False)

  對原串列進行排序，如果指定引數，則使用比較函式指定的比較函式

• list.clear()

  清空串列 還可以使用 del list[:]、li = [] 等方式實現

• list.copy()

  複製串列 預設使用等號賦值給另一個變數，實際上是取用串列變數。

串列推導式

串列推導式提供了從序列建立串列的簡單途徑。通常應用程式將一些操作應用於某個序列的每個元素，用其獲得的結果作為生成新串列的元素，或者根據確定的判定條件建立子序列。

每個串列推導式都在 for 之後跟一個運算式，然後有零到多個 for 或 if 子句。傳回結果是一個根據表達從其後的 for 和 if 背景關係環境中生成出來的串列。如果希望運算式推匯出一個元組，就必須使用括號。

將串列中每個數值乘三，獲得一個新的串列：

vec = [2, 4, 6]
[(x, x**2) for x in vec]
# [(2, 4), (4, 16), (6, 36)]

對序列裡每一個元素逐個呼叫某方法：

freshfruit = ['  banana', '  loganberry ', 'passion fruit  ']
[weapon.strip() for weapon in freshfruit]
# ['banana', 'loganberry', 'passion fruit']

用 if 子句作為過濾器：

vec = [2, 4, 6]
[3*x for x in vec if x > 3]
# [12, 18]

vec1 = [2, 4, 6]
vec2 = [4, 3, -9]
[x*y for x in vec1 for y in vec2]
# [8, 6, -18, 16, 12, -36, 24, 18, -54]
[vec1[i]*vec2[i] for i in range(len(vec1))]
# [8, 12, -54]

串列巢狀解析：

matrix = [
[1, 2, 3],
[4, 5, 6],
[7, 8, 9],
]
new_matrix = [[row[i] for row in matrix] for i in range(len(matrix[0]))]
print(new_matrix)
# [[1, 4, 7], [2, 5, 8], [3, 6, 9]]

6. 元組(tuple)

• 元組與串列類似，不同之處在於元組的元素不能修改

• 元組使用小括號，串列使用方括號

• 元組建立很簡單，只需要在括號中新增元素，並使用逗號隔開即可

• 沒有 append()，insert() 這樣進行修改的方法，其他方法都與串列一樣

• 字典中的鍵必須是唯一的同時不可變的，值則沒有限制

• 元組中只包含一個元素時，需要在元素後面新增逗號，否則括號會被當作運運算元使用

訪問元組

訪問元組的方式與串列是一致的。 元組的元素可以直接賦值給多個變數，但變數數必須與元素數量一致。

a, b, c = (1, 2, 3)
print(a, b, c)

組合元組

元組中的元素值是不允許修改的，但我們可以對元組進行連線組合

tup1 = (12, 34.56);
tup2 = ('abc', 'xyz')
tup3 = tup1 + tup2;
print (tup3)
# (12, 34.56, 'abc', 'xyz')

刪除元組

元組中的元素值是不允許刪除的，但我們可以使用 del 陳述句來刪除整個元組

元組函式

• len(tuple) 元組元素個數

• max(tuple) 元組元素中的最大值

• min(tuple) 元組元素中的最小值

• tuple(tuple) 將串列轉換為元組

元組推導式

t = 1, 2, 3
print(t)
# (1, 2, 3)
u = t, (3, 4, 5)
print(u)
# ((1, 2, 3), (3, 4, 5))

7. 字典(dict)

• 字典是另一種可變容器模型，可儲存任意型別物件

• 字典的每個鍵值(key=>value)對用冒號(:)分割，每個對之間用逗號(,)分割，整個字典包括在花括號({})中

• 鍵必須是唯一的，但值則不必

• 值可以是任意資料型別

• 鍵必須是不可變的，例如：數字、字串、元組可以，但串列就不行

• 如果用字典裡沒有的鍵訪問資料，會報錯

• 字典的元素沒有順序，不能透過下標取用元素，透過鍵來取用

• 字典內部存放的順序和 key 放入的順序是沒有關係的

格式如下:

d = {key1 : value1, key2 : value2 }

訪問字典

dis = {'a': 1, 'b': [1, 2, 3]}
print(dis['b'][2])

修改字典

dis = {'a': 1, 'b': [1, 2, 3], 9: {'name': 'hello'}}
dis[9]['name'] = 999
print(dis)
# {'a': 1, 9: {'name': 999}, 'b': [1, 2, 3]}

刪除字典

用 del 陳述句刪除字典或字典的元素。

dis = {'a': 1, 'b': [1, 2, 3], 9: {'name': 'hello'}}
del dis[9]['name']
print(dis)
del dis         # 刪除字典
# {'a': 1, 9: {}, 'b': [1, 2, 3]}

字典函式

• len(dict) 計算字典元素個數，即鍵的總數

• str(dict) 輸出字典，以可列印的字串表示

• type(variable) 傳回輸入的變數型別，如果變數是字典就傳回字典型別

• key in dict 判斷鍵是否存在於字典中

字典方法

• dict.clear()

  刪除字典內所有元素

• dict.copy()

  傳回一個字典的淺複製

• dict.fromkeys(seq[, value])

  建立一個新字典，以序列 seq 中元素做字典的鍵，value 為字典所有鍵對應的初始值

• dict.get(key, default=None)

  傳回指定鍵的值，如果值不在字典中傳回預設值

• dict.items()

  以串列形式傳回可遍歷的(鍵, 值)元組陣列

• dict.keys()

  以串列傳回一個字典所有的鍵

• dict.values()

  以串列傳回字典中的所有值

• dict.setdefault(key, default=None)

  如果 key 在字典中，傳回對應的值。如果不在字典中，則插入 key 及設定的預設值 default，並傳回 default ，default 預設值為 None。

• dict.update(dict2)

  把字典引數 dict2 的鍵/值對更新到字典 dict 裡

  dic1 = {'a': 'a'}
dic2 = {9: 9, 'a': 'b'}
dic1.update(dic2)
print(dic1)
# {'a': 'b', 9: 9}


• dict.pop(key[,default])

  刪除字典給定鍵 key 所對應的值，傳回值為被刪除的值。key 值必須給出，否則傳回 default 值。

• dict.popitem()

  隨機傳回並刪除字典中的一對鍵和值(一般刪除末尾對)

   

字典推導式

建構式 dict() 直接從鍵值對元組串列中構建字典。如果有固定的樣式，串列推導式指定特定的鍵值對：

>>> dict([('sape', 4139), ('guido', 4127), ('jack', 4098)])
{'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}

此外，字典推導可以用來建立任意鍵和值的運算式詞典：

>>> {x: x**2 for x in (2, 4, 6)}
{2: 4, 4: 16, 6: 36}

如果關鍵字只是簡單的字串，使用關鍵字引數指定鍵值對有時候更方便：

>>> dict(sape=4139, guido=4127, jack=4098)
{'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}

8. 集合(set)

集合是一個無序不重覆元素的序列

建立集合

• 可以使用大括號 {} 或者 set() 函式建立集合

• 建立一個空集合必須用 set() 而不是 {}，因為 {} 是用來建立一個空字典

• set(value) 方式建立集合，value 可以是字串、串列、元組、字典等序列型別

• 建立、新增、修改等操作，集合會自動去重

{1, 2, 1, 3}            # {} {1, 2, 3}
set('12345')            # 字串 {'3', '5', '4', '2', '1'}
set([1, 'a', 23.4])     # 串列 {1, 'a', 23.4}
set((1, 'a', 23.4))     # 元組 {1, 'a', 23.4}
set({1:1, 'b': 9})      # 字典 {1, 'b'}

新增元素

將元素 val 新增到集合 set 中，如果元素已存在，則不進行任何操作：

set.add(val)

也可以用 update 方法批次新增元素，引數可以是串列，元組，字典等：

set.update(list1, list2,...)

移除元素

如果存在元素 val 則移除，不存在就報錯：

set.remove(val)

如果存在元素 val 則移除，不存在也不會報錯：

set.discard(val)

隨機移除一個元素：

set.pop()

元素個數

與其他序列一樣，可以用 len(set)獲取集合的元素個數。

清空集合

set.clear()
set = set()

判斷元素是否存在

val in set

其他方法

• set.copy()

  複製集合

• set.difference(set2)

  求差集，在 set 中卻不在 set2 中

• set.intersection(set2)

  求交集，同時存在於 set 和 set2 中

• set.union(set2)

  求並集，所有 set 和 set2 的元素

• set.symmetric_difference(set2)

  求對稱差集，不同時出現在兩個集合中的元素

• set.isdisjoint(set2)

  如果兩個集合沒有相同的元素，傳回 True

• set.issubset(set2)

  如果 set 是 set2 的一個子集，傳回 True

• set.issuperset(set2)

  如果 set 是 set2 的一個超集，傳回 True

集合計算

a = set('abracadabra')
b = set('alacazam')
print(a)                                  # a 中唯一的字母
# {'a', 'r', 'b', 'c', 'd'}
print(a - b)                              # 在 a 中的字母，但不在 b 中
# {'r', 'd', 'b'}
print(a | b)                              # 在 a 或 b 中的字母
# {'a', 'c', 'r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'}
print(a & b)                              # 在 a 和 b 中都有的字母
# {'a', 'c'}
print(a ^ b)                              # 在 a 或 b 中的字母，但不同時在 a 和 b 中
# {'r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'}

集合推導式

a = {x for x in 'abracadabra' if x not in 'abc'}
print(a)
# {'d', 'r'}

06 流程控制

1. if 控制

if 運算式1:
    陳述句
    if 運算式2:
        陳述句
    elif 運算式3:
        陳述句
    else:
        陳述句
elif 運算式4:
    陳述句
else:
    陳述句

1. 每個條件後面要使用冒號 :，表示接下來是滿足條件後要執行的陳述句塊。

2. 使用縮排來劃分陳述句塊，相同縮排數的陳述句在一起組成一個陳述句塊。

3. 在 Python 中沒有 switch – case 陳述句。
   

三元運運算元：

1> if  else 2>

編寫條件陳述句時，應該儘量避免使用巢狀陳述句。巢狀陳述句不便於閱讀，而且可能會忽略一些可能性。

2. for 遍歷

for  in ：
    1>
else:
    2>

else 陳述句中的陳述句2只有迴圈正常退出（遍歷完所有遍歷物件中的值）時執行。

在字典中遍歷時，關鍵字和對應的值可以使用 items()方法同時解讀出來：

knights = {'gallahad': 'the pure', 'robin': 'the brave'}
for k, v in knights.items():
    print(k, v)

在序列中遍歷時，索引位置和對應值可以使用 enumerate()函式同時得到：

for i, v in enumerate(['tic', 'tac', 'toe']):
    print(i, v)

同時遍歷兩個或更多的序列，可以使用 zip()組合：

questions = ['name', 'quest', 'favorite color']
answers = ['lancelot', 'the holy grail', 'blue']
for q, a in zip(questions, answers):
    print('What is your {0}?  It is {1}.'.format(q, a))

要反向遍歷一個序列，首先指定這個序列，然後呼叫 reversed()函式：

for i in reversed(range(1, 10, 2)):
    print(i)

要按順序遍歷一個序列，使用 sorted()函式傳回一個已排序的序列，並不修改原值：

basket = ['apple', 'orange', 'apple', 'pear', 'orange', 'banana']
for f in sorted(set(basket)):
    print(f)

3. while 迴圈

while：
    1>
else：
    2>

4. break、continue、pass

break 陳述句用在 while 和 for 迴圈中，break 陳述句用來終止迴圈陳述句，即迴圈條件沒有 False 條件或者序列還沒被完全遞迴完，也會停止執行迴圈陳述句。

continue 陳述句用在 while 和 for 迴圈中，continue 陳述句用來告訴 Python 跳過當前迴圈的剩餘陳述句，然後繼續進行下一輪迴圈。 continue 陳述句跳出本次迴圈，而 break 跳出整個迴圈。

pass 是空陳述句，是為了保持程式結構的完整性。pass 不做任何事情，一般用做佔位陳述句。

07 迭代器

• 迭代器是一個可以記住遍歷的位置的物件。

• 迭代器物件從集合的第一個元素開始訪問，直到所有的元素被訪問完結束。迭代器只能往前不會後退。

• 迭代器有兩個基本的方法：iter() 和 next()。

• 字串，串列或元組物件都可用於建立迭代器。

迭代器可以被 for 迴圈進行遍歷：

li = [1, 2, 3]
it = iter(li)
for val in it:
    print(val)

迭代器也可以用 next() 函式訪問下一個元素值：

import sys

li = [1,2,3,4]
it = iter(li)

while True:
    try:
        print (next(it))
    except StopIteration:
        sys.exit()

08 生成器

• 在 Python 中，使用了 yield 的函式被稱為生成器（generator）。

• 跟普通函式不同的是，生成器是一個傳回迭代器的函式，只能用於迭代操作，更簡單點理解生成器就是一個迭代器。

• 在呼叫生成器執行的過程中，每次遇到 yield 時函式會暫停並儲存當前所有的執行資訊，傳回 yield 的值, 併在下一次執行 next() 方法時從當前位置繼續執行。

• 呼叫一個生成器函式，傳回的是一個迭代器物件。

import sys

def fibonacci(n): # 生成器函式 - 斐波那契
    a, b, counter = 0, 1, 0
    while True:
        if (counter > n): 
            return
        yield a
        a, b = b, a + b
        counter += 1
f = fibonacci(10) # f 是一個迭代器，由生成器傳回生成

while True:
    try:
        print(next(f))
    except StopIteration:
        sys.exit()

09 函式

1. 自定義函式

函式（Functions）是指可重覆使用的程式片段。它們允許你為某個程式碼塊賦予名字，允許你透過這一特殊的名字在你的程式任何地方來執行程式碼塊，並可重覆任何次數。這就是所謂的呼叫（Calling）函式。

• 函式程式碼塊以 def 關鍵詞開頭，後接函式識別符號名稱和圓括號 ()。

• 任何傳入引數和自變數必須放在圓括號中間，圓括號之間可以用於定義引數。

• 函式的第一行陳述句可以選擇性地使用檔案字串—用於存放函式說明。

• 函式內容以冒號起始，並且縮排。

• return [運算式] 結束函式，選擇性地傳回一個值給呼叫方。不帶運算式的 return 相當於傳回 None。

• return 可以傳回多個值，此時傳回的資料未元組型別。

• 定義引數時，帶預設值的引數必須在無預設值引數的後面。

def 函式名（引數串列）:
    函式體

2. 引數傳遞

在 Python 中，型別屬於物件，變數是沒有型別的：

a = [1,2,3]
a = "Runoob"

以上程式碼中，[1,2,3] 是 List 型別，”Runoob” 是 String 型別，而變數 a 是沒有型別，她僅僅是一個物件的取用（一個指標），可以是指向 List 型別物件，也可以是指向 String 型別物件。

可更改與不可更改物件

在 Python 中，字串，數字和元組是不可更改的物件，而串列、字典等則是可以修改的物件。

• 不可變型別：變數賦值 a=5 後再賦值 a=10，這裡實際是新生成一個 int 值物件 10，再讓 a 指向它，而 5 被丟棄，不是改變a的值，相當於新生成了a。

• 可變型別：變數賦值 la=[1,2,3,4] 後再賦值 la[2]=5 則是將 list la 的第三個元素值更改，本身la沒有動，只是其內部的一部分值被修改了。

Python 函式的引數傳遞：

• 不可變型別：類似 c++ 的值傳遞，如 整數、字串、元組。如fun（a），傳遞的只是a的值，沒有影響a物件本身。比如在 fun（a）內部修改 a 的值，只是修改另一個複製的物件，不會影響 a 本身。

• 可變型別：類似 c++ 的取用傳遞，如 串列，字典。如 fun（la），則是將 la 真正的傳過去，修改後fun外部的la也會受影響

Python 中一切都是物件，嚴格意義我們不能說值傳遞還是取用傳遞，我們應該說傳不可變物件和傳可變物件。

3. 引數

必需引數

必需引數須以正確的順序傳入函式。呼叫時的數量必須和宣告時的一樣。

關鍵字引數

關鍵字引數和函式呼叫關係緊密，函式呼叫使用關鍵字引數來確定傳入的引數值。 使用關鍵字引數允許函式呼叫時引數的順序與宣告時不一致，因為 Python 直譯器能夠用引數名匹配引數值。

def print_info(name, age):
    "列印任何傳入的字串"
    print("名字: ", name)
    print("年齡: ", age)
    return
print_info(age=50, name="john")

預設引數

呼叫函式時，如果沒有傳遞引數，則會使用預設引數。

def print_info(name, age=35):
    print ("名字: ", name)
    print ("年齡: ", age)
    return
print_info(age=50, name="john")
print("------------------------")
print_info(name="john")

不定長引數

• 加了星號 * 的引數會以元組的形式匯入，存放所有未命名的變數引數。

• 如果在函式呼叫時沒有指定引數，它就是一個空元組。我們也可以不向函式傳遞未命名的變數。

def print_info(arg1, *vartuple):
    print("輸出: ")
    print(arg1)
    for var in vartuple:
        print (var)
    return
print_info(10)
print_info(70, 60, 50)

• 加了兩個星號 ** 的引數會以字典的形式匯入。變數名為鍵，變數值為字典元素值。

def print_info(arg1, **vardict):
    print("輸出: ")
    print(arg1)
    print(vardict)
print_info(1, a=2, b=3)

4. 匿名函式

Python 使用 lambda 來建立匿名函式。

所謂匿名，意即不再使用 def陳述句這樣標準的形式定義一個函式。

lambda 只是一個運算式，函式體比 def 簡單很多。 lambda 的主體是一個運算式，而不是一個程式碼塊。僅僅能在 lambda 運算式中封裝有限的邏輯進去。 lambda 函式擁有自己的名稱空間，且不能訪問自己引數串列之外或全域性名稱空間裡的引數。 雖然 lambda 函式看起來只能寫一行，卻不等同於 C 或 C++ 的行內函式，後者的目的是呼叫小函式時不佔用棧記憶體從而增加執行效率。

# 語法格式
lambda [arg1 [,arg2,.....argn]]:expression

10 變數作用域

• L （Local） 區域性作用域

• E （Enclosing） 閉包函式外的函式中

• G （Global） 全域性作用域

• B （Built-in） 內建作用域

以 L –> E –> G –> B 的規則查詢，即：在區域性找不到，便會去區域性外的區域性找（例如閉包），再找不到就會去全域性找，再者去內建中找。

Python 中只有模組（module），類（class）以及函式（def、lambda）才會引入新的作用域，其它的程式碼塊（如 if/elif/else/、try/except、for/while等）是不會引入新的作用域的，也就是說這些陳述句內定義的變數，外部也可以訪問。

定義在函式內部的變數擁有一個區域性作用域，定義在函式外的擁有全域性作用域。

區域性變數只能在其被宣告的函式內部訪問，而全域性變數可以在整個程式範圍內訪問。呼叫函式時，所有在函式內宣告的變數名稱都將被加入到作用域中。

當內部作用域想修改外部作用域的變數時，就要用到global和nonlocal關鍵字。

num = 1
def fun1():
    global num  # 需要使用 global 關鍵字宣告
    print(num) 
    num = 123
    print(num)
fun1()

如果要修改巢狀作用域（enclosing 作用域，外層非全域性作用域）中的變數則需要 nonlocal 關鍵字。

def outer():
    num = 10
    def inner():
        nonlocal num   # nonlocal關鍵字宣告
        num = 100
        print(num)
    inner()
    print(num)
outer()

11 模組

編寫模組有很多種方法，其中最簡單的一種便是建立一個包含函式與變數、以 .py 為字尾的檔案。

另一種方法是使用撰寫 Python 直譯器本身的本地語言來編寫模組。舉例來說，你可以使用 C 語言來撰寫 Python 模組，並且在編譯後，你可以透過標準 Python 直譯器在你的 Python 程式碼中使用它們。

模組是一個包含所有你定義的函式和變數的檔案，其字尾名是.py。模組可以被別的程式引入，以使用該模組中的函式等功能。這也是使用 Python 標準庫的方法。

當直譯器遇到 import 陳述句，如果模組在當前的搜尋路徑就會被匯入。

搜尋路徑是一個直譯器會先進行搜尋的所有目錄的串列。如想要匯入模組，需要把命令放在指令碼的頂端。

一個模組只會被匯入一次，這樣可以防止匯入模組被一遍又一遍地執行。

搜尋路徑被儲存在 sys 模組中的 path 變數。當前目錄指的是程式啟動的目錄。

1. 匯入模組

匯入模組：

import module1[, module2[,... moduleN]]

從模組中匯入一個指定的部分到當前名稱空間中：

from modname import name1[, name2[, ... nameN]]

把一個模組的所有內容全都匯入到當前的名稱空間：

from modname import *

2. __name__ 屬性

每個模組都有一個 __name__屬性，當其值是'__main__'時，表明該模組自身在執行，否則是被引入。

一個模組被另一個程式第一次引入時，其主程式將執行。如果我們想在模組被引入時，模組中的某一程式塊不執行，我們可以用 __name__屬性來使該程式塊僅在該模組自身執行時執行。

if __name__ == '__main__':
    print('程式自身在執行')
else:
    print('我來自另一模組')

3. dir 函式

內建的函式 dir()可以找到模組內定義的所有名稱。以一個字串串列的形式傳回。

如果沒有給定引數，那麼 dir()函式會羅列出當前定義的所有名稱。

在 Python 中萬物皆物件，int、str、float、list、tuple等內建資料型別其實也是類，也可以用 dir(int)檢視int包含的所有方法。也可以使用help(int)檢視int類的幫助資訊。

4. 包

包是一種管理 Python 模組名稱空間的形式，採用”點模組名稱”。

比如一個模組的名稱是 A.B， 那麼他表示一個包 A中的子模組 B 。

就好像使用模組的時候，你不用擔心不同模組之間的全域性變數相互影響一樣，採用點模組名稱這種形式也不用擔心不同庫之間的模組重名的情況。

在匯入一個包的時候，Python 會根據 sys.path 中的目錄來尋找這個包中包含的子目錄。

目錄只有包含一個叫做 __init__.py的檔案才會被認作是一個包，主要是為了避免一些濫俗的名字（比如叫做 string）不小心的影響搜尋路徑中的有效模組。

最簡單的情況，放一個空的 __init__.py檔案就可以了。當然這個檔案中也可以包含一些初始化程式碼或者為__all__變數賦值。

5. 第三方模組

• easy_install 和 pip 都是用來下載安裝 Python 一個公共資源庫 PyPI 的相關資源包的，pip 是 easy_install 的改進版，提供更好的提示資訊，刪除 package 等功能。老版本的 python 中只有 easy_install，沒有pip。

• easy_install 打包和釋出 Python 包，pip 是包管理。

easy_install 的用法：

• 安裝一個包

easy_install 包名
easy_install "包名 == 包的版本號"

• 升級一個包

easy_install -U "包名 >= 包的版本號"

pip 的用法：

• 安裝一個包

pip install 包名pip install 包名 == 包的版本號

• 升級一個包 （如果不提供version號，升級到最新版本）

pip install —upgrade 包名 >= 包的版本號

• 刪除一個包

pip uninstall 包名

• 已安裝包串列

pip list

12 面向物件

類與物件是面向物件程式設計的兩個主要方面。一個類（Class）能夠建立一種新的型別（Type），其中物件（Object）就是類的實體（Instance）。可以這樣來類比：你可以擁有型別 int 的變數，也就是說儲存整數的變數是 int 類的實體（物件）。

• 類(Class)：用來描述具有相同的屬性和方法的物件的集合。它定義了該集合中每個物件所共有的屬性和方法。物件是類的實體。

• 方法：類中定義的函式。

• 類變數：類變數在整個實體化的物件中是公用的。類變數定義在類中且在函式體之外。類變數通常不作為實體變數使用。

• 資料成員：類變數或者實體變數用於處理類及其實體物件的相關的資料。

• 方法重寫：如果從父類繼承的方法不能滿足子類的需求，可以對其進行改寫，這個過程叫方法的改寫（override），也稱為方法的重寫。

• 實體變數：定義在方法中的變數，只作用於當前實體的類。

• 繼承：即一個派生類（derived class）繼承基類（base class）的欄位和方法。繼承也允許把一個派生類的物件作為一個基類物件對待。例如，有這樣一個設計：一個Dog型別的物件派生自Animal類，這是模擬”是一個（is-a）”關係（例圖，Dog是一個Animal）。

• 實體化：建立一個類的實體，類的具體物件。

• 物件：透過類定義的資料結構實體。物件包括兩個資料成員（類變數和實體變數）和方法。

Python 中的類提供了面向物件程式設計的所有基本功能：類的繼承機制允許多個基類，派生類可以改寫基類中的任何方法，方法中可以呼叫基類中的同名方法。

物件可以包含任意數量和型別的資料。

1. self

self 表示的是當前實體，代表當前物件的地址。類由 self.__class__ 表示。

self 不是關鍵字，其他名稱也可以替代，但 self 是個通用的標準名稱。

2. 類

類由 class 關鍵字來建立。 類實體化後，可以使用其屬性，實際上，建立一個類之後，可以透過類名訪問其屬性。

3. 物件方法

方法由 def 關鍵字定義，與函式不同的是，方法必須包含引數 self, 且為第一個引數，self 代表的是本類的實體。

4. 類方法

裝飾器 @classmethod 可以將方法標識為類方法。類方法的第一個引數必須為 cls，而不再是 self。

5. 靜態方法

裝飾器 @staticmethod 可以將方法標識為靜態方法。靜態方法的第一個引數不再指定，也就不需要 self 或 cls。

6. __init__ 方法

__init__ 方法即構造方法，會在類的物件被實體化時先執行，可以將初始化的操作放置到該方法中。

如果重寫了 __init__，實體化子類就不會呼叫父類已經定義的 __init__。

7. 變數

類變數（Class Variable）是共享的（Shared）——它們可以被屬於該類的所有實體訪問。該類變數只擁有一個副本，當任何一個物件對類變數作出改變時，發生的變動將在其它所有實體中都會得到體現。

物件變數（Object variable）由類的每一個獨立的物件或實體所擁有。在這種情況下，每個物件都擁有屬於它自己的欄位的副本，也就是說，它們不會被共享，也不會以任何方式與其它不同實體中的相同名稱的欄位產生關聯。

在 Python 中，變數名類似 __xxx__ 的，也就是以雙下劃線開頭，並且以雙下劃線結尾的，是特殊變數，特殊變數是可以直接訪問的，不是 private 變數，所以，不能用 __name__、__score__ 這樣的變數名。

8. 訪問控制

• 私有屬性

  __private_attr：兩個下劃線開頭，宣告該屬性為私有，不能在類地外部被使用或直接訪問。

• 私有方法

  __private_method：兩個下劃線開頭，宣告該方法為私有方法，只能在類的內部呼叫，不能在類地外部呼叫。

我們還認為約定，一個下劃線開頭的屬性或方法為受保護的。比如，_protected_attr、_protected_method。

9. 繼承

類可以繼承，並且支援繼承多個父類。在定義類時，類名後的括號中指定要繼承的父類，多個父類之間用逗號分隔。

子類的實體可以完全訪問所繼承所有父類的非私有屬性和方法。

若是父類中有相同的方法名，而在子類使用時未指定，Python 從左至右搜尋，即方法在子類中未找到時，從左到右查詢父類中是否包含方法。

10. 方法重寫

子類的方法可以重寫父類的方法。重寫的方法引數不強制要求保持一致，不過合理的設計都應該保持一致。

super() 函式可以呼叫父類的一個方法，以多繼承問題。

類的專有方法：

• __init__: 建構式，在生成物件時呼叫

• __del__: 解構式，釋放物件時使用

• __repr__: 列印，轉換

• __setitem__: 按照索引賦值

• __getitem__: 按照索引獲取值

• __len__: 獲得長度

• __cmp__: 比較運算

• __call__: 函式呼叫

• __add__: 加運算

• __sub__: 減運算

• __mul__: 乘運算

• __div__: 除運算

• __mod__: 求餘運算

• __pow__: 乘方

類的專有方法也支援多載。

11. 實體

class Person:
    """人員資訊"""
    # 姓名(共有屬性)
    name = ''
    # 年齡(共有屬性)
    age = 0
    def __init__(self, name='', age=0):
        self.name = name
        self.age = age
    # 多載專有方法: __str__
    def __str__(self):
        return "這裡多載了 __str__ 專有方法, " + str({'name': self.name, 'age': self.age})
    def set_age(self, age):
        self.age = age
class Account:
    """賬戶資訊"""
    # 賬戶餘額(私有屬性)
    __balance = 0
    # 所有賬戶總額
    __total_balance = 0
    # 獲取賬戶餘額
    # self 必須是方法的第一個引數
    def balance(self):
        return self.__balance
    # 增加賬戶餘額
    def balance_add(self, cost):
        # self 訪問的是本實體
        self.__balance += cost
        # self.__class__ 可以訪問類
        self.__class__.__total_balance += cost
    # 類方法(用 @classmethod 標識，第一個引數為 cls)
    @classmethod
    def total_balance(cls):
        return cls.__total_balance
    # 靜態方法(用 @staticmethod 標識，不需要類引數或實體引數)
    @staticmethod
    def exchange(a, b):
        return b, a
class Teacher(Person, Account):
    """教師"""
    # 班級名稱
    _class_name = ''
    def __init__(self, name):
        # 第一種多載父類__init__()構造方法
        # super(子類，self).__init__(引數1，引數2，....)
        super(Teacher, self).__init__(name)
    def get_info(self):
        # 以字典的形式傳回個人資訊
        return {
            'name': self.name,  # 此處訪問的是父類Person的屬性值
            'age': self.age,
            'class_name': self._class_name,
            'balance': self.balance(),  # 此處呼叫的是子類多載過的方法
        }
    # 方法多載
    def balance(self):
        # Account.__balance 為私有屬性，子類無法訪問，所以父類提供方法進行訪問
        return Account.balance(self) * 1.1
class Student(Person, Account):
    """學生"""
    _teacher_name = ''
    def __init__(self, name, age=18):
        # 第二種多載父類__init__()構造方法
        # 父類名稱.__init__(self,引數1，引數2，...)
        Person.__init__(self, name, age)
    def get_info(self):
        # 以字典的形式傳回個人資訊
        return {
            'name': self.name,  # 此處訪問的是父類Person的屬性值
            'age': self.age,
            'teacher_name': self._teacher_name,
            'balance': self.balance(),
        }
# 教師 John
john = Teacher('John')
john.balance_add(20)
john.set_age(36)  # 子類的實體可以直接呼叫父類的方法
print("John's info:", john.get_info())
# 學生 Mary
mary = Student('Mary', 18)
mary.balance_add(18)
print("Mary's info:", mary.get_info())
# 學生 Fake
fake = Student('Fake')
fake.balance_add(30)
print("Fake's info", fake.get_info())
# 三種不同的方式呼叫靜態方法
print("john.exchange('a', 'b'):", john.exchange('a', 'b'))
print('Teacher.exchange(1, 2)', Teacher.exchange(1, 2))
print('Account.exchange(10, 20):', Account.exchange(10, 20))
# 類方法、類屬性
print('Account.total_balance():', Account.total_balance())
print('Teacher.total_balance():', Teacher.total_balance())
print('Student.total_balance():', Student.total_balance())
# 多載專有方法
print(fake)

輸出：

John's info: {'name': 'John', 'age': 36, 'class_name': '', 'balance': 22.0}Mary's info: {'name': 'Mary', 'age': 18, 'teacher_name': '', 'balance': 18}Fake's info {'name': 'Fake', 'age': 18, 'teacher_name': '', 'balance': 30}john.exchange('a', 'b'): ('b', 'a')Teacher.exchange(1, 2) (2, 1)Account.exchange(10, 20): (20, 10)Account.total_balance(): 0Teacher.total_balance(): 20Student.total_balance(): 48這裡多載了 __str__ 專有方法, {'name': 'Fake', 'age': 18}

13 錯誤和異常

1. 語法錯誤

SyntaxError 類表示語法錯誤，當直譯器發現程式碼無法透過語法檢查時會觸發的錯誤。語法錯誤是無法用 try...except...捕獲的。

>>> print:
  File "", line 1
    print:
         ^
SyntaxError: invalid syntax

2. 異常

即便程式的語法是正確的，在執行它的時候，也有可能發生錯誤。執行時發生的錯誤被稱為異常。 錯誤資訊的前面部分顯示了異常發生的背景關係，並以呼叫棧的形式顯示具體資訊。

>>> 1 + '0'
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

3. 異常處理

Python 提供了 try ... except ... 的語法結構來捕獲和處理異常。

try 陳述句執行流程大致如下：

• 首先，執行 try 子句（在關鍵字 try 和關鍵字 except 之間的陳述句）

• 如果沒有異常發生，忽略 except 子句，try 子句執行後結束。

• 如果在執行 try 子句的過程中發生了異常，那麼 try 子句餘下的部分將被忽略。如果異常的型別和 except 之後的名稱相符，那麼對應的 except 子句將被執行。最後執行 try 陳述句之後的程式碼。

• 如果一個異常沒有與任何的 except 匹配，那麼這個異常將會傳遞給上層的 try 中。

• 一個 try 陳述句可能包含多個 except 子句，分別來處理不同的特定的異常。

• 最多隻有一個 except 子句會被執行。

• 處理程式將只針對對應的 try 子句中的異常進行處理，而不是其他的 try 的處理程式中的異常。

• 一個 except 子句可以同時處理多個異常，這些異常將被放在一個括號裡成為一個元組。

• 最後一個 except 子句可以忽略異常的名稱，它將被當作萬用字元使用。可以使用這種方法列印一個錯誤資訊，然後再次把異常丟擲。

• try except 陳述句還有一個可選的 else 子句，如果使用這個子句，那麼必須放在所有的 except 子句之後。這個子句將在 try 子句沒有發生任何異常的時候執行。

• 異常處理並不僅僅處理那些直接發生在 try 子句中的異常，而且還能處理子句中呼叫的函式（甚至間接呼叫的函式）裡丟擲的異常。

• 不管 try 子句裡面有沒有發生異常，finally 子句都會執行。

• 如果一個異常在 try 子句裡（或者在 except 和 else 子句裡）被丟擲，而又沒有任何的 except 把它截住，那麼這個異常會在 finally 子句執行後再次被丟擲。

4. 丟擲異常

使用 raise 陳述句丟擲一個指定的異常。

raise 唯一的一個引數指定了要被丟擲的異常。它必須是一個異常的實體或者是異常的類（也就是 Exception 的子類）。

如果你只想知道這是否丟擲了一個異常，並不想去處理它，那麼一個簡單的 raise 陳述句就可以再次把它丟擲。

5. 自定義異常

可以透過建立一個新的異常類來擁有自己的異常。異常類繼承自 Exception 類，可以直接繼承，或者間接繼承。

當建立一個模組有可能丟擲多種不同的異常時，一種通常的做法是為這個包建立一個基礎異常類，然後基於這個基礎類為不同的錯誤情況建立不同的子類。

大多數的異常的名字都以”Error”結尾，就跟標準的異常命名一樣。

6. 實體

import sys
class Error(Exception):
    """Base class for exceptions in this module."""
    pass
# 自定義異常
class InputError(Error):
    """Exception raised for errors in the input.
    Attributes:
        expression -- input expression in which the error occurred
        message -- explanation of the error
    """
    def __init__(self, expression, message):
        self.expression = expression
        self.message = message
try:
    print('code start running...')
    raise InputError('input()', 'input error')
    # ValueError
    int('a')
    # TypeError
    s = 1 + 'a'
    dit = {'name': 'john'}
    # KeyError
    print(dit['1'])
except InputError as ex:
    print("InputError:", ex.message)
except TypeError as ex:
    print('TypeError:', ex.args)
    pass
except (KeyError, IndexError) as ex:
    """支援同時處理多個異常, 用括號放到元組裡"""
    print(sys.exc_info())
except:
    """捕獲其他未指定的異常"""
    print("Unexpected error:", sys.exc_info()[0])
    # raise 用於丟擲異常
    raise RuntimeError('RuntimeError')
else:
    """當無任何異常時, 會執行 else 子句"""
    print('"else" 子句...')
finally:
    """無論有無異常, 均會執行 finally"""
    print('finally, ending')

14 檔案操作

1. 開啟檔案

open() 函式用於開啟/建立一個檔案，並傳回一個 file 物件：

open(filename, mode)

• filename：包含了你要訪問的檔案名稱的字串值

• mode：決定了開啟檔案的樣式：只讀，寫入，追加等

檔案開啟樣式：

2. 檔案物件方法

• fileObject.close()

  close() 方法用於關閉一個已開啟的檔案。關閉後的檔案不能再進行讀寫操作，否則會觸發 ValueError 錯誤。 close() 方法允許呼叫多次。

  當 file 物件，被取用到操作另外一個檔案時，Python 會自動關閉之前的 file 物件。 使用 close() 方法關閉檔案是一個好的習慣。

• fileObject.flush()

   

  flush() 方法是用來掃清緩衝區的，即將緩衝區中的資料立刻寫入檔案，同時清空緩衝區，不需要是被動的等待輸出緩衝區寫入。

  一般情況下，檔案關閉後會自動掃清緩衝區，但有時你需要在關閉前掃清它，這時就可以使用 flush() 方法。

• fileObject.fileno()

   

  fileno() 方法傳回一個整型的檔案描述符(file descriptor FD 整型)，可用於底層作業系統的 I/O 操作。

• fileObject.isatty()

   

  isatty() 方法檢測檔案是否連線到一個終端裝置，如果是傳回 True，否則傳回 False。

   

• next(iterator[,default])

  Python 3 中的 File 物件不支援 next() 方法。 Python 3 的內建函式 next() 透過迭代器呼叫 __next__() 方法傳回下一項。在迴圈中，next() 函式會在每次迴圈中呼叫，該方法傳回檔案的下一行，如果到達結尾(EOF)，則觸發 StopIteration。

• fileObject.read()

   

  read() 方法用於從檔案讀取指定的位元組數，如果未給定或為負則讀取所有。

• fileObject.readline()

   

  readline() 方法用於從檔案讀取整行，包括 “ ” 字元。如果指定了一個非負數的引數，則傳回指定大小的位元組數，包括 “ ” 字元。

• fileObject.readlines()

   

  readlines() 方法用於讀取所有行(直到結束符 EOF)並傳回串列，該串列可以由 Python 的 for... in ... 結構進行處理。如果碰到結束符 EOF，則傳回空字串。

• fileObject.seek(offset[, whence])

   

  seek() 方法用於移動檔案讀取指標到指定位置。

  whence 的值, 如果是 0 表示開頭, 如果是 1 表示當前位置, 2 表示檔案的結尾。whence 值為預設為0，即檔案開頭。例如：

  seek(x, 0)：從起始位置即檔案首行首字元開始移動 x 個字元

  seek(x, 1)：表示從當前位置往後移動 x 個字元

  seek(-x, 2)：表示從檔案的結尾往前移動 x 個字元

• fileObject.tell(offset[, whence])

   

  tell() 方法傳回檔案的當前位置，即檔案指標當前位置。

• fileObject.truncate([size])

   

  truncate() 方法用於從檔案的首行首字元開始截斷，截斷檔案為 size 個字元，無 size 表示從當前位置截斷；截斷之後 V 後面的所有字元被刪除，其中 Widnows 系統下的換行代表2個字元大小。

   

• fileObject.write([str])

   

  write() 方法用於向檔案中寫入指定字串。

  在檔案關閉前或緩衝區掃清前，字串內容儲存在緩衝區中，這時你在檔案中是看不到寫入的內容的。

  如果檔案開啟樣式帶 b，那寫入檔案內容時，str (引數)要用 encode 方法轉為 bytes 形式，否則報錯：TypeError: a bytes-like object is required, not 'str'。

   

• fileObject.writelines([str])

   

  writelines() 方法用於向檔案中寫入一序列的字串。這一序列字串可以是由迭代物件產生的，如一個字串串列。換行需要指定換行符 \n。

3. 實體

filename = 'data.log'
# 開啟檔案(a+ 追加讀寫樣式)
# 用 with 關鍵字的方式開啟檔案，會自動關閉檔案資源
with open(filename, 'w+', encoding='utf-8') as file:
    print('檔案名稱: {}'.format(file.name))
    print('檔案編碼: {}'.format(file.encoding))
    print('檔案開啟樣式: {}'.format(file.mode))
    print('檔案是否可讀: {}'.format(file.readable()))
    print('檔案是否可寫: {}'.format(file.writable()))
    print('此時檔案指標位置為: {}'.format(file.tell()))
    # 寫入內容
    num = file.write("第一行內容
")
    print('寫入檔案 {} 個字元'.format(num))
    # 檔案指標在檔案尾部，故無內容
    print(file.readline(), file.tell())
    # 改變檔案指標到檔案頭部
    file.seek(0)
    # 改變檔案指標後，讀取到第一行內容
    print(file.readline(), file.tell())
    # 但檔案指標的改變，卻不會影響到寫入的位置
    file.write('第二次寫入的內容
')
    # 檔案指標又回到了檔案尾
    print(file.readline(), file.tell())
    # file.read() 從當前檔案指標位置讀取指定長度的字元
    file.seek(0)
    print(file.read(9))
    # 按行分割檔案，傳回字串串列
    file.seek(0)
    print(file.readlines())
    # 迭代檔案物件，一行一個元素
    file.seek(0)
    for line in file:
        print(line, end='')
# 關閉檔案資源
if not file.closed:
    file.close()

輸出：

檔案名稱: data.log
檔案編碼: utf-8
檔案開啟樣式: w+
檔案是否可讀: True
檔案是否可寫: True
此時檔案指標位置為: 0
寫入檔案 6 個字元
 16
第一行內容
 16
 41
第一行內容
第二次
['第一行內容
', '第二次寫入的內容
']
第一行內容
第二次寫入的內容

15 序列化

在 Python 中 pickle 模組實現對資料的序列化和反序列化。pickle 支援任何資料型別，包括內建資料型別、函式、類、物件等。

1. 方法

dump

將資料物件序列化後寫入檔案

pickle.dump(obj, file, protocol=None, fix_imports=True)

必填引數 obj 表示將要封裝的物件。 必填引數 file 表示 obj 要寫入的檔案物件，file 必須以二進位制可寫樣式開啟，即wb。 可選引數 protocol 表示告知 pickle 使用的協議，支援的協議有 0,1,2,3，預設的協議是新增在 Python 3 中的協議3。

load

從檔案中讀取內容並反序列化

pickle.load(file, fix_imports=True, encoding='ASCII', errors='strict')

必填引數 file 必須以二進位制可讀樣式開啟，即rb，其他都為可選引數。

dumps

以位元組物件形式傳回封裝的物件，不需要寫入檔案中

pickle.dumps(obj, protocol=None, fix_imports=True)

loads

從位元組物件中讀取被封裝的物件，並傳回

pickle.loads(bytes_object, fix_imports=True, encoding='ASCII', errors='strict')

2. 實體

import pickle
data = [1, 2, 3]
# 序列化資料並以位元組物件傳回
dumps_obj = pickle.dumps(data)
print('pickle.dumps():', dumps_obj)
# 從位元組物件中反序列化資料
loads_data = pickle.loads(dumps_obj)
print('pickle.loads():', loads_data)
filename = 'data.log'
# 序列化資料到檔案中
with open(filename, 'wb') as file:
    pickle.dump(data, file)
# 從檔案中載入並反序列化
with open(filename, 'rb') as file:
    load_data = pickle.load(file)
    print('pickle.load():', load_data)

輸出：

pickle.dumps(): b'€]q(KKKe.'
pickle.loads(): [1, 2, 3]
pickle.load(): [1, 2, 3]

16 命名規範

Python 之父 Guido 推薦的規範

一份來自谷歌的 Python 風格規範：

http://zh-google-styleguide.readthedocs.io/en/latest/google-python-styleguide/python_style_rules/

參考資料

• 簡明 Python 教程

• Python 3 教程 | 菜鳥教程

• Python資料型別之“序列概述與基本序列型別(Basic Sequences)”

• Python基本資料型別——元組和集合

• python基礎—-特性（property）、靜態方法（staticmethod）、類方法（classmethod）、str的用法