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Python-100-Days
Commit 703a9c16 authored by jackfrued's avatar jackfrued
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Day07/avgscore.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
输入学生考试成绩计算平均分
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-06
"""
def main():
number = int(input('请输入学生人数: '))
names = [None] * number
scores = [None] * number
for index in range(len(names)):
names[index] = input('请输入第%d个学生的名字: ' % (index + 1))
scores[index] = float(input('请输入第%d个学生的成绩: ' % (index + 1)))
total = 0
for index in range(len(names)):
print('%s: %.1f分' % (names[index], scores[index]))
total += scores[index]
print('平均成绩是: %.1f分' % (total / number))
if __name__ == '__main__':
main()
Day07/dict1.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
定义和使用字典
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-06
"""
def main():
scores = {'骆昊': 95, '白元芳': 78, '狄仁杰': 82}
print(scores['骆昊'])
print(scores['狄仁杰'])
for elem in scores:
print('%s\t--->\t%d' % (elem, scores[elem]))
scores['白元芳'] = 65
scores['诸葛王朗'] = 71
scores.update(冷面=67, 方启鹤=85)
print(scores)
if '武则天' in scores:
print(scores['武则天'])
print(scores.get('武则天'))
print(scores.get('武则天', 60))
print(scores.popitem())
print(scores.popitem())
print(scores.pop('骆昊', 100))
scores.clear()
print(scores)
if __name__ == '__main__':
main()
Day07/dict2.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
字典的常用操作
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-06
"""
def main():
stu = {'name': '骆昊', 'age': 38, 'gender': True}
print(stu)
print(stu.keys())
print(stu.values())
print(stu.items())
for elem in stu.items():
print(elem)
print(elem[0], elem[1])
if 'age' in stu:
stu['age'] = 20
print(stu)
stu.setdefault('score', 60)
print(stu)
stu.setdefault('score', 100)
print(stu)
stu['score'] = 100
print(stu)
if __name__ == '__main__':
main()
Day07/fibonacci.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
生成斐波拉切数列
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-06
"""
def main():
f = [1 , 1]
for i in range(2, 20):
f += [f[i - 1] + f[i - 2]]
# f.append(f[i - 1] + f[i - 2])
for val in f:
print(val, end=' ')
if __name__ == '__main__':
main()
Day07/findmax.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
找出列表中最大或最小的元素
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-06
"""
def main():
fruits = ['grape', 'apple', 'strawberry', 'waxberry', 'pitaya']
# 直接使用内置的max和min函数找出列表中最大和最小元素
# print(max(fruits))
# print(min(fruits))
max_value = min_value = fruits[0]
for index in range(1, len(fruits)):
if fruits[index] > max_value:
max_value = fruits[index]
elif fruits[index] < min_value:
min_value = fruits[index]
print('Max:', max_value)
print('Min:', min_value)
if __name__ == '__main__':
main()
# 想一想如果最大的元素有两个要找出第二大的又该怎么做
Day07/list1.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
定义和使用列表
- 用下标访问元素
- 添加元素
- 删除元素
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-06
"""
def main():
fruits = ['grape', '@pple', 'strawberry', 'waxberry']
print(fruits)
# 通过下标访问元素
print(fruits[0])
print(fruits[1])
print(fruits[-1])
print(fruits[-2])
# print(fruits[-5]) # IndexError
# print(fruits[4]) # IndexError
fruits[1] = 'apple'
print(fruits)
# 添加元素
fruits.append('pitaya')
fruits.insert(0, 'banana')
print(fruits)
# 删除元素
del fruits[1]
fruits.pop()
fruits.pop(0)
fruits.remove('apple')
print(fruits)
if __name__ == '__main__':
main()
Day07/list2.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
列表常用操作
- 列表连接
- 获取长度
- 遍历列表
- 列表切片
- 列表排序
- 列表反转
- 查找元素
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-06
"""
def main():
fruits = ['grape', 'apple', 'strawberry', 'waxberry']
fruits += ['pitaya', 'pear', 'mango']
# 循环遍历列表元素
for fruit in fruits:
print(fruit.title(), end=' ')
print()
# 列表切片
fruits2 = fruits[1:4]
print(fruits2)
# fruit3 = fruits # 没有复制列表只创建了新的引用
fruits3 = fruits[:]
print(fruits3)
fruits4 = fruits[-3:-1]
print(fruits4)
fruits5 = fruits[::-1]
print(fruits5)
if __name__ == '__main__':
main()
Day07/list3.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
生成列表
- 用range创建数字列表
- 生成表达式
- 生成器
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-06
"""
# 生成Fibonacci序列的生成器
def fib(n):
a, b = 0, 1
for _ in range(n):
a, b = b, a + b
yield a
def main():
# 用range创建数值列表
list1 = list(range(1, 11))
print(list1)
# 生成表达式
list2 = [x * x for x in range(1, 11)]
print(list2)
list3 = [m + n for m in 'ABCDEFG' for n in '12345']
print(list3)
print(len(list3))
# 生成器(节省空间但生成下一个元素时需要花费时间)
gen = (m + n for m in 'ABCDEFG' for n in '12345')
print(gen)
for elem in gen:
print(elem, end=' ')
print()
gen = fib(20)
print(gen)
for elem in gen:
print(elem, end=' ')
print()
if __name__ == '__main__':
main()
Day07/lottery.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
双色球随机选号程序
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-06
"""
from random import randrange, randint, sample
def display(balls):
"""
输出列表中的双色球号码
"""
for index, ball in enumerate(balls):
if index == len(balls) - 1:
print('|', end=' ')
print('%02d' % ball, end=' ')
print()
def random_select():
"""
随机选择一组号码
"""
red_balls = [x for x in range(1, 34)]
selected_balls = []
for _ in range(6):
index = randrange(len(red_balls))
selected_balls.append(red_balls[index])
del red_balls[index]
# 上面的for循环也可以写成下面这行代码
# sample函数是random模块下的函数
# selected_balls = sample(red_balls, 6)
selected_balls.sort()
selected_balls.append(randint(1, 16))
return selected_balls
def main():
n = int(input('机选几注: '))
for _ in range(n):
display(random_select())
if __name__ == '__main__':
main()
Day07/marquee.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
输入学生考试成绩计算平均分
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-06
"""
import os
import time
def main():
str = 'Welcome to 1000 Phone Chengdu Campus '
while True:
print(str)
time.sleep(0.2)
str = str[1:] + str[0:1]
# for Windows use os.system('cls') instead
os.system('clear')
if __name__ == '__main__':
main()
Day07/scoretable.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
学生考试成绩表
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-06
"""
def main():
names = ['关羽', '张飞', '赵云', '马超', '黄忠']
subjs = ['语文', '数学', '英语']
scores = [[0] * 3] * 5
for row, name in enumerate(names):
print('请输入%s的成绩' % name)
for col, subj in enumerate(subjs):
scores[row][col] = float(input(subj + ': '))
print(scores)
# for row, name in enumerate(names):
# print('请输入%s的成绩' % name)
# scores[row] = [None] * len(subjs)
# for col, subj in enumerate(subjs):
# score = float(input(subj + ': '))
# scores[row][col] = score
# print(scores)
if __name__ == '__main__':
main()
Day07/set1.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
定义和使用集合
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-06
"""
def main():
set1 = {1, 2, 3, 3, 3, 2}
print(set1)
print('Length =', len(set1))
set2 = set(range(1, 10))
print(set2)
set1.add(4)
set1.add(5)
set2.update([11, 12])
print(set1)
print(set2)
set2.discard(5)
# remove的元素如果不存在会引发KeyError
if 4 in set2:
set2.remove(4)
print(set2)
# 遍历集合容器
for elem in set2:
print(elem ** 2, end=' ')
print()
# 将元组转换成集合
set3 = set((1, 2, 3, 3, 2, 1))
print(set3.pop())
print(set3)
if __name__ == '__main__':
main()
Day07/set2.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
集合的常用操作
- 交集
- 并集
- 差集
- 子集
- 超集
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-06
"""
def main():
set1 = set(range(1, 7))
print(set1)
set2 = set(range(2, 11, 2))
print(set2)
set3 = set(range(1, 5))
print(set1 & set2)
# print(set1.intersection(set2))
print(set1 | set2)
# print(set1.union(set2))
print(set1 - set2)
# print(set1.difference(set2))
print(set1 ^ set2)
# print(set1.symmetric_difference(set2))
print(set2 <= set1)
# print(set2.issubset(set1))
print(set3 <= set1)
# print(set3.issubset(set1))
print(set1 >= set2)
# print(set1.issuperset(set2))
print(set1 >= set3)
# print(set1.issuperset(set3))
if __name__ == '__main__':
main()
Day07/tic-tac-toe.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
井字棋游戏
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-06
"""
import os
def print_board(board):
print(board['TL'] + '|' + board['TM'] + '|' + board['TR'])
print('-+-+-')
print(board['ML'] + '|' + board['MM'] + '|' + board['MR'])
print('-+-+-')
print(board['BL'] + '|' + board['BM'] + '|' + board['BR'])
def main():
init_board = {
'TL': ' ', 'TM': ' ', 'TR': ' ',
'ML': ' ', 'MM': ' ', 'MR': ' ',
'BL': ' ', 'BM': ' ', 'BR': ' '
}
begin = True
while begin:
curr_board = init_board.copy()
begin = False
turn = 'x'
counter = 0
os.system('clear')
print_board(curr_board)
while counter < 9:
move = input('轮到%s走棋, 请输入位置: ' % turn)
if curr_board[move] == ' ':
counter += 1
curr_board[move] = turn
if turn == 'x':
turn = 'o'
else:
turn = 'x'
os.system('clear')
print_board(curr_board)
choice = input('再玩一局?(yes|no)')
begin = choice == 'yes'
if __name__ == '__main__':
main()
Day07/tuple.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
元组的定义和使用
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-06
"""
def main():
# 定义元组
t = ('骆昊', 38, True, '四川成都')
print(t)
# 获取元组中的元素
print(t[0])
print(t[1])
print(t[2])
print(t[3])
# 遍历元组中的值
for member in t:
print(member)
# 重新给元组赋值
# t[0] = '王大锤' # TypeError
# 变量t重新引用了新的元组 原来的元组被垃圾回收
t = ('王大锤', 20, True, '云南昆明')
print(t)
# 元组和列表的转换
person = list(t)
print(person)
person[0] = '李小龙'
person[1] = 25
print(person)
fruits_list = ['apple', 'banana', 'orange']
fruits_tuple = tuple(fruits_list)
print(fruits_tuple)
print(fruits_tuple[1])
if __name__ == '__main__':
main()
\ No newline at end of file
Day07/yanghui.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
输出10行的杨辉三角 - 二项式的n次方展开系数
1
1 1
1 2 1
1 3 3 1
1 4 6 4 1
... ... ...
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-06
"""
def main():
num = int(input('Number of rows: '))
yh = [[]] * num
for row in range(len(yh)):
yh[row] = [None] * (row + 1)
for col in range(len(yh[row])):
if col == 0 or col == row:
yh[row][col] = 1
else:
yh[row][col] = yh[row - 1][col] + yh[row - 1][col - 1]
print(yh[row][col], end='\t')
print()
if __name__ == '__main__':
main()
Day07/字符串和常用数据结构.md 0 → 100644
View file @ 703a9c16
## 字符串和常用数据结构
### 使用字符串
第二次世界大战促使了现代电子计算机的诞生，当初的想法很简单，就是用计算机来计算导弹的弹道，因此在计算机刚刚诞生的那个年代，计算机处理的信息主要是数值，而世界上的第一台电子计算机ENIAC每秒钟能够完成约5000次浮点运算。随着时间的推移，虽然对数值运算仍然是计算机日常工作中最为重要的事情之一，但是今天的计算机处理得更多的数据都是以文本信息的方式存在的，而Python表示文本信息的方式我们在很早以前就说过了，那就是字符串类型。所谓**字符串**，就是由零个或多个字符组成的有限序列，一般记为[$${\displaystyle s=a_{1}a_{2}\dots a_{n}(0\leq n \leq \infty)}$$](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e29bf631b090323edd6889f810e6cff29538b161)。
我们可以通过下面的代码来了解字符串的使用。
```Python
def main():
str1 = 'hello, world!'
# 通过len函数计算字符串的长度
print(len(str1)) # 13
# 获得字符串首字母大写的拷贝
print(str1.capitalize()) # Hello, world!
# 获得字符串变大写后的拷贝
print(str1.upper()) # HELLO, WORLD!
# 从字符串中查找子串所在位置
print(str1.find('or')) # 8
print(str1.find('shit')) # -1
# 与find类似但找不到子串时会引发异常
# print(str1.index('or'))
# print(str1.index('shit'))
# 检查字符串是否以指定的字符串开头
print(str1.startswith('He')) # False
print(str1.startswith('hel')) # True
# 检查字符串是否以指定的字符串结尾
print(str1.endswith('!')) # True
# 将字符串以指定的宽度居中并在两侧填充指定的字符
print(str1.center(50, '*'))
# 将字符串以指定的宽度靠右放置左侧填充指定的字符
print(str1.rjust(50, ' '))
str2 = 'abc123456'
# 从字符串中取出指定位置的字符(下标运算)
print(str2[2]) # c
# 字符串切片(从指定的开始索引到指定的结束索引)
print(str2[2:5]) # c12
print(str2[2:]) # c123456
print(str2[2::2]) # c246
print(str2[::2]) # ac246
print(str2[::-1]) # 654321cba
print(str2[-3:-1]) # 45
# 检查字符串是否由数字构成
print(str2.isdigit()) # False
# 检查字符串是否以字母构成
print(str2.isalpha()) # False
# 检查字符串是否以数字和字母构成
print(str2.isalnum()) # True
str3 = ' jackfrued@126.com '
print(str3)
# 获得字符串修剪左右两侧空格的拷贝
print(str3.strip())
if __name__ == '__main__':
main()
```
除了字符串，Python还内置了多种类型的数据结构，如果要在程序中保存和操作数据，绝大多数时候可以利用现有的数据结构来实现，最常用的包括列表、元组、集合和字典。
### 使用列表
下面的代码演示了如何定义列表、使用下标访问列表元素以及添加和删除元素的操作。
```Python
def main():
list1 = [1, 3, 5, 7, 100]
print(list1)
list2 = ['hello'] * 5
print(list2)
# 计算列表长度(元素个数)
print(len(list1))
# 下标(索引)运算
print(list1[0])
print(list1[4])
# print(list1[5]) # IndexError: list index out of range
print(list1[-1])
print(list1[-3])
list1[2] = 300
print(list1)
# 添加元素
list1.append(200)
list1.insert(1, 400)
list1 += [1000, 2000]
print(list1)
print(len(list1))
# 删除元素
list1.remove(3)
if 1234 in list1:
list1.remove(1234)
del list1[0]
print(list1)
# 清空列表元素
list1.clear()
print(list1)
if __name__ == '__main__':
main()
```
和字符串一样，列表也可以做切片操作，通过切片操作我们可以实现对列表的复制或者将列表中的一部分取出来创建出新的列表，代码如下所示。
```Python
def main():
fruits = ['grape', 'apple', 'strawberry', 'waxberry']
fruits += ['pitaya', 'pear', 'mango']
# 循环遍历列表元素
for fruit in fruits:
print(fruit.title(), end=' ')
print()
# 列表切片
fruits2 = fruits[1:4]
print(fruits2)
# fruit3 = fruits # 没有复制列表只创建了新的引用
# 可以通过完整切片操作来复制列表
fruits3 = fruits[:]
print(fruits3)
fruits4 = fruits[-3:-1]
print(fruits4)
# 可以通过反向切片操作来获得倒转后的列表的拷贝
fruits5 = fruits[::-1]
print(fruits5)
if __name__ == '__main__':
main()
```
下面的代码实现了对列表的排序操作。
```Python
def main():
list1 = ['orange', 'apple', 'zoo', 'internationalization', 'blueberry']
list2 = sorted(list1)
# sorted函数返回列表排序后的拷贝不会修改传入的列表
# 函数的设计就应该像sorted函数一样尽可能不产生副作用
list3 = sorted(list1, reverse=True)
# 通过key关键字参数指定根据字符串长度进行排序而不是默认的字母表顺序
list4 = sorted(list1, key=len)
print(list1)
print(list2)
print(list3)
print(list4)
# 给列表对象发出排序消息直接在列表对象上进行排序
list1.sort(reverse=True)
print(list1)
if __name__ == '__main__':
main()
```
我们还可以使用列表的生成式语法来创建列表，代码如下所示。
```Python
import sys
def main():
f = [x for x in range(1, 10)]
print(f)
f = [x + y for x in 'ABCDE' for y in '1234567']
print(f)
# 用列表的生成表达式语法创建列表容器
# 用这种语法创建列表之后元素已经准备就绪所以需要耗费较多的内存空间
f = [x ** 2 for x in range(1, 1000)]
print(sys.getsizeof(f)) # 查看对象占用内存的字节数
print(f)
# 请注意下面的代码创建的不是一个列表而是一个生成器对象
# 通过生成器可以获取到数据但它不占用额外的空间存储数据
# 每次需要数据的时候就通过内部的运算得到数据(需要花费额外的时间)
f = (x ** 2 for x in range(1, 1000))
print(sys.getsizeof(f)) # 相比生成式生成器不占用存储数据的空间
print(f)
for val in f:
print(val)
if __name__ == '__main__':
main()
```
除了上面提到的生成器语法，Python中还有另外一种定义生成器的方式，就是通过`yield`关键字将一个普通函数改造成生成器函数。下面的代码演示了如何实现一个生成[斐波拉切数列](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%96%90%E6%B3%A2%E9%82%A3%E5%A5%91%E6%95%B0%E5%88%97)的生成器。所谓斐波拉切数列可以通过下面[递归](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%80%92%E5%BD%92)的方法来进行定义：
$${\displaystyle F_{0}=0}$$
$${\displaystyle F_{1}=1}$$
$${\displaystyle F_{n}=F_{n-1}+F_{n-2}}({n}\geq{2})$$
![](./res/fibonacci-blocks.png)
```Python
def fib(n):
a, b = 0, 1
for _ in range(n):
a, b = b, a + b
yield a
def main():
for val in fib(20):
print(val)
if __name__ == '__main__':
main()
```
### 使用元组
Python 的元组与列表类似，不同之处在于元组的元素不能修改，在前面的代码中我们已经不止一次使用过元组了。顾名思义，我们把多个元素组合到一起就形成了一个元组，所以它和列表一样可以保存多条数据。下面的代码演示了如何定义和使用元组。
```Python
def main():
# 定义元组
t = ('骆昊', 38, True, '四川成都')
print(t)
# 获取元组中的元素
print(t[0])
print(t[3])
# 遍历元组中的值
for member in t:
print(member)
# 重新给元组赋值
# t[0] = '王大锤' # TypeError
# 变量t重新引用了新的元组原来的元组将被垃圾回收
t = ('王大锤', 20, True, '云南昆明')
print(t)
# 将元组转换成列表
person = list(t)
print(person)
# 列表是可以修改它的元素的
person[0] = '李小龙'
person[1] = 25
print(person)
# 将列表转换成元组
fruits_list = ['apple', 'banana', 'orange']
fruits_tuple = tuple(fruits_list)
print(fruits_tuple)
if __name__ == '__main__':
main()
```
这里有一个非常值得探讨的问题，我们已经有了列表这种数据结构，为什么还需要元组这样的类型呢？
1. 元组中的元素是无法修改的，事实上我们在项目中尤其是[多线程](https://zh.wikipedia.org/zh-hans/%E5%A4%9A%E7%BA%BF%E7%A8%8B)环境（后面会讲到）中可能更喜欢使用的是那些不变对象（一方面因为对象状态不能修改，所以可以避免由此引起的不必要的程序错误，简单的说就是一个不变的对象要比可变的对象更加容易维护；另一方面因为没有任何一个线程能够修改不变对象的内部状态，一个不变对象自动就是线程安全的，这样就可以省掉处理同步化的开销。一个不变对象可以方便的被共享访问）。所以结论就是：如果不需要对元素进行添加、删除、修改的时候，可以考虑使用元组，当然如果一个方法要返回多个值，使用元组也是不错的选择。
2. 元组在创建时间和占用的空间上面都优于列表。我们可以使用sys模块的getsizeof函数来检查存储同样的元素的元组和列表各自占用了多少内存空间，这个很容易做到。我们也可以在ipython中使用魔法指令%timeit来分析创建同样内容的元组和列表所花费的时间，下图是我的macOS系统上测试的结果。
![](./res/ipython-timeit.png)
### 使用集合
Python中的集合跟数学上的集合是一致的，不允许有重复元素，而且可以进行交集、并集、差集等运算。
![](./res/python-set.png)
```Python
def main():
set1 = {1, 2, 3, 3, 3, 2}
print(set1)
print('Length =', len(set1))
set2 = set(range(1, 10))
print(set2)
set1.add(4)
set1.add(5)
set2.update([11, 12])
print(set1)
print(set2)
set2.discard(5)
# remove的元素如果不存在会引发KeyError
if 4 in set2:
set2.remove(4)
print(set2)
# 遍历集合容器
for elem in set2:
print(elem ** 2, end=' ')
print()
# 将元组转换成集合
set3 = set((1, 2, 3, 3, 2, 1))
print(set3.pop())
print(set3)
# 集合的交集、并集、差集、对称差运算
print(set1 & set2)
# print(set1.intersection(set2))
print(set1 | set2)
# print(set1.union(set2))
print(set1 - set2)
# print(set1.difference(set2))
print(set1 ^ set2)
# print(set1.symmetric_difference(set2))
# 判断子集和超集
print(set2 <= set1)
# print(set2.issubset(set1))
print(set3 <= set1)
# print(set3.issubset(set1))
print(set1 >= set2)
# print(set1.issuperset(set2))
print(set1 >= set3)
# print(set1.issuperset(set3))
if __name__ == '__main__':
main()
```
> **说明**：Python中允许通过一些特殊的方法来为某种类型或数据结构自定义运算符（后面的章节中会讲到），上面的代码中我们对集合进行运算的时候可以调用集合对象的方法，也可以直接使用对应的运算符，例如`&`运算符跟intersection方法的作用就是一样的，但是使用运算符让代码更加直观。
### 使用字典
字典是另一种可变容器模型，类似于我们生活中使用的字典，它可以存储任意类型对象，与列表、集合不同的是，字典的每个元素都是由一个键和一个值组成的“键值对”，键和值通过冒号分开。下面的代码演示了如何定义和使用字典。
```Python
def main():
scores = {'骆昊': 95, '白元芳': 78, '狄仁杰': 82}
# 通过键可以获取字典中对应的值
print(scores['骆昊'])
print(scores['狄仁杰'])
# 对字典进行遍历(遍历的其实是键再通过键取对应的值)
for elem in scores:
print('%s\t--->\t%d' % (elem, scores[elem]))
# 更新字典中的元素
scores['白元芳'] = 65
scores['诸葛王朗'] = 71
scores.update(冷面=67, 方启鹤=85)
print(scores)
if '武则天' in scores:
print(scores['武则天'])
print(scores.get('武则天'))
# get方法也是通过键获取对应的值但是可以设置默认值
print(scores.get('武则天', 60))
# 删除字典中的元素
print(scores.popitem())
print(scores.popitem())
print(scores.pop('骆昊', 100))
# 清空字典
scores.clear()
print(scores)
if __name__ == '__main__':
main()
```
### 练习
#### 练习1：在屏幕上显示跑马灯文字
```Python
import os
import time
def main():
content = '北京欢迎你为你开天辟地…………'
while True:
# 清理屏幕上的输出
os.system('cls') # os.system('clear')
print(content)
# 休眠200毫秒
time.sleep(0.2)
content = content[1:] + content[0]
if __name__ == '__main__':
main()
```
#### 练习2：设计一个函数产生指定长度的验证码，验证码由大小写字母和数字构成。
```Python
import random
def generate_code(code_len=4):
"""
生成指定长度的验证码
:param code_len: 验证码的长度(默认4个字符)
:return: 由大小写英文字母和数字构成的随机验证码
"""
all_chars = '0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ'
last_pos = len(all_chars) - 1
code = ''
for _ in range(code_len):
index = random.randint(0, last_pos)
code += all_chars[index]
return code
```
#### 练习3：设计一个函数返回给定文件名的后缀名。
```Python
def get_suffix(filename, has_dot=False):
"""
获取文件名的后缀名
:param filename: 文件名
:param has_dot: 返回的后缀名是否需要带点
:return: 文件的后缀名
"""
pos = filename.rfind('.')
if 0 < pos < len(filename) - 1:
index = pos if has_dot else pos + 1
return filename[index:]
else:
return ''
```
#### 练习4：设计一个函数返回传入的列表中最大和第二大的元素的值。
```Python
def max2(x):
m1, m2 = (x[0], x[1]) if x[0] > x[1] else (x[1], x[0])
for index in range(2, len(x)):
if x[index] > m1:
m2 = m1
m1 = x[index]
elif x[index] > m2:
m2 = x[index]
return m1, m2
```
#### 练习5：计算指定的年月日是这一年的第几天
```Python
def is_leap_year(year):
"""
判断指定的年份是不是闰年
:param year: 年份
:return: 闰年返回True平年返回False
"""
return year % 4 == 0 and year % 100 != 0 or year % 400 == 0
def which_day(year, month, date):
"""
计算传入的日期是这一年的第几天
:param year: 年
:param month: 月
:param date: 日
:return: 第几天
"""
days_of_month = [
[31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31],
[31, 29, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31]
][is_leap_year(year)]
total = 0
for index in range(month - 1):
total += days_of_month[index]
return total + date
def main():
print(which_day(1980, 11, 28))
print(which_day(1981, 12, 31))
print(which_day(2018, 1, 1))
print(which_day(2016, 3, 1))
if __name__ == '__main__':
main()
```
#### 练习6：打印[杨辉三角](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%9D%A8%E8%BE%89%E4%B8%89%E8%A7%92%E5%BD%A2)。
```Python
def main():
num = int(input('Number of rows: '))
yh = [[]] * num
for row in range(len(yh)):
yh[row] = [None] * (row + 1)
for col in range(len(yh[row])):
if col == 0 or col == row:
yh[row][col] = 1
else:
yh[row][col] = yh[row - 1][col] + yh[row - 1][col - 1]
print(yh[row][col], end='\t')
print()
if __name__ == '__main__':
main()
```
### 综合案例
#### 案例1：双色球选号
```Python
from random import randrange, randint, sample
def display(balls):
"""
输出列表中的双色球号码
"""
for index, ball in enumerate(balls):
if index == len(balls) - 1:
print('|', end=' ')
print('%02d' % ball, end=' ')
print()
def random_select():
"""
随机选择一组号码
"""
red_balls = [x for x in range(1, 34)]
selected_balls = []
for _ in range(6):
index = randrange(len(red_balls))
selected_balls.append(red_balls[index])
del red_balls[index]
# 上面的for循环也可以写成下面这行代码
# sample函数是random模块下的函数
# selected_balls = sample(red_balls, 6)
selected_balls.sort()
selected_balls.append(randint(1, 16))
return selected_balls
def main():
n = int(input('机选几注: '))
for _ in range(n):
display(random_select())
if __name__ == '__main__':
main()
```
> **说明**：可以使用random模块的sample函数来实现从列表中选择不重复的n个元素。
#### 综合案例2：[约瑟夫环问题](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BA%A6%E7%91%9F%E5%A4%AB%E6%96%AF%E9%97%AE%E9%A2%98)
```Python
"""
《幸运的基督徒》
有15个基督徒和15个非基督徒在海上遇险，为了能让一部分人活下来不得不将其中15个人扔到海里面去，有个人想了个办法就是大家围成一个圈，由某个人开始从1报数，报到9的人就扔到海里面，他后面的人接着从1开始报数，报到9的人继续扔到海里面，直到扔掉15个人。由于上帝的保佑，15个基督徒都幸免于难，问这些人最开始是怎么站的，哪些位置是基督徒哪些位置是非基督徒。
"""
def main():
persons = [True] * 30
counter, index, number = 0, 0, 0
while counter < 15:
if persons[index]:
number += 1
if number == 9:
persons[index] = False
counter += 1
number = 0
index += 1
index %= 30
for person in persons:
print('基' if person else '非', end='')
if __name__ == '__main__':
main()
```
#### 综合案例3：[井字棋](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BA%95%E5%AD%97%E6%A3%8B)游戏
```Python
import os
def print_board(board):
print(board['TL'] + '|' + board['TM'] + '|' + board['TR'])
print('-+-+-')
print(board['ML'] + '|' + board['MM'] + '|' + board['MR'])
print('-+-+-')
print(board['BL'] + '|' + board['BM'] + '|' + board['BR'])
def main():
init_board = {
'TL': ' ', 'TM': ' ', 'TR': ' ',
'ML': ' ', 'MM': ' ', 'MR': ' ',
'BL': ' ', 'BM': ' ', 'BR': ' '
}
begin = True
while begin:
curr_board = init_board.copy()
begin = False
turn = 'x'
counter = 0
os.system('clear')
print_board(curr_board)
while counter < 9:
move = input('轮到%s走棋, 请输入位置: ' % turn)
if curr_board[move] == ' ':
counter += 1
curr_board[move] = turn
if turn == 'x':
turn = 'o'
else:
turn = 'x'
os.system('clear')
print_board(curr_board)
choice = input('再玩一局?(yes|no)')
begin = choice == 'yes'
if __name__ == '__main__':
main()
```
>**说明**：最后这个案例来自[《Python编程快速上手:让繁琐工作自动化》](https://item.jd.com/11943853.html)一书（这本书对有编程基础想迅速使用Python将日常工作自动化的人来说还是不错的教材），对代码做了一点点的调整。
\ No newline at end of file
Day08/access.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
class Test:
def __init__(self, foo):
self.__foo = foo
def __bar(self):
print(self.__foo)
print('__bar')
def main():
test = Test('hello')
test._Test__bar()
print(test._Test__foo)
if __name__ == "__main__":
main()
Day08/circle.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
练习
修一个游泳池 半径(以米为单位)在程序运行时输入 游泳池外修一条3米宽的过道
过道的外侧修一圈围墙 已知过道的造价为25元每平米 围墙的造价为32.5元每米
输出围墙和过道的总造价分别是多少钱(精确到小数点后2位)
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-08
"""
import math
class Circle(object):
def __init__(self, radius):
self._radius = radius
@property
def radius(self):
return self._radius
@radius.setter
def radius(self, radius):
self._radius = radius if radius > 0 else 0
@property
def perimeter(self):
return 2 * math.pi * self._radius
@property
def area(self):
return math.pi * self._radius * self._radius
if __name__ == '__main__':
radius = float(input('请输入游泳池的半径: '))
small = Circle(radius)
big = Circle(radius + 3)
print('围墙的造价为: ￥%.1f元' % (big.perimeter * 115))
print('过道的造价为: ￥%.1f元' % ((big.area - small.area) * 65))
Day08/clock.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
定义和使用时钟类
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-08
"""
import time
import os
class Clock(object):
# Python中的函数是没有重载的概念的
# 因为Python中函数的参数没有类型而且支持缺省参数和可变参数
# 用关键字参数让构造器可以传入任意多个参数来实现其他语言中的构造器重载
def __init__(self, **kw):
if 'hour' in kw and 'minute' in kw and 'second' in kw:
self._hour = kw['hour']
self._minute = kw['minute']
self._second = kw['second']
else:
tm = time.localtime(time.time())
self._hour = tm.tm_hour
self._minute = tm.tm_min
self._second = tm.tm_sec
def run(self):
self._second += 1
if self._second == 60:
self._second = 0
self._minute += 1
if self._minute == 60:
self._minute = 0
self._hour += 1
if self._hour == 24:
self._hour = 0
def show(self):
return '%02d:%02d:%02d' % (self._hour, self._minute, self._second)
if __name__ == '__main__':
# clock = Clock(hour=10, minute=5, second=58)
clock = Clock()
while True:
os.system('clear')
print(clock.show())
time.sleep(1)
clock.run()
Day08/guess.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
面向对象版本的猜数字游戏
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-08
"""
from random import randint
class GuessMachine(object):
def __init__(self):
self._answer = None
self._counter = None
self._hint = None
def reset(self):
self._answer = randint(1, 100)
self._counter = 0
self._hint = None
def guess(self, your_answer):
self._counter += 1
if your_answer > self._answer:
self._hint = '小一点'
elif your_answer < self._answer:
self._hint = '大一点'
else:
self._hint = '恭喜你猜对了'
return True
return False
@property
def counter(self):
return self._counter
@property
def hint(self):
return self._hint
if __name__ == '__main__':
gm = GuessMachine()
play_again = True
while play_again:
game_over = False
gm.reset()
while not game_over:
your_answer = int(input('请输入: '))
game_over = gm.guess(your_answer)
print(gm.hint)
if gm.counter > 7:
print('智商余额不足!')
play_again = input('再玩一次?(yes|no)') == 'yes'
Day08/hack.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
另一种创建类的方式
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-08
"""
def bar(self, name):
self._name = name
def foo(self, course_name):
print('%s正在学习%s.' % (self._name, course_name))
def main():
Student = type('Student', (object,), dict(__init__=bar, study=foo))
stu1 = Student('骆昊')
stu1.study('Python程序设计')
if __name__ == '__main__':
main()
Day08/rect.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
定义和使用矩形类
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-08
"""
class Rect(object):
"""矩形类"""
def __init__(self, width=0, height=0):
"""构造器"""
self.__width = width
self.__height = height
def perimeter(self):
"""计算周长"""
return (self.__width + self.__height) * 2
def area(self):
"""计算面积"""
return self.__width * self.__height
def __str__(self):
"""矩形对象的字符串表达式"""
return '矩形[%f,%f]' % (self.__width, self.__height)
def __del__(self):
"""析构器"""
print('销毁矩形对象')
if __name__ == '__main__':
rect1 = Rect()
print(rect1)
print(rect1.perimeter())
print(rect1.area())
rect2 = Rect(3.5, 4.5)
print(rect2)
print(rect2.perimeter())
print(rect2.area())
Day08/student.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
定义和使用学生类
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-08
"""
def _foo():
print('test')
class Student(object):
# __init__是一个特殊方法用于在创建对象时进行初始化操作
# 通过这个方法我们可以为学生对象绑定name和age两个属性
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
def study(self, course_name):
print('%s正在学习%s.' % (self.name, course_name))
# PEP 8要求标识符的名字用全小写多个单词用下划线连接
# 但是很多程序员和公司更倾向于使用驼峰命名法(驼峰标识)
def watch_av(self):
if self.age < 18:
print('%s只能观看《熊出没》.' % self.name)
else:
print('%s正在观看岛国爱情动作片.' % self.name)
def main():
stu1 = Student('骆昊', 38)
stu1.study('Python程序设计')
stu1.watch_av()
stu2 = Student('王大锤', 15)
stu2.study('思想品德')
stu2.watch_av()
if __name__ == '__main__':
main()
\ No newline at end of file
Day08/面向对象编程基础.md 0 → 100644
View file @ 703a9c16
## 面向对象编程基础
活在当下的程序员应该都听过“面向对象编程”一词，也经常有人问能不能用一句话解释下什么是“面向对象编程”，我们先来看看比较正式的说法。
> 把一组数据结构和处理它们的方法组成对象（object），把相同行为的对象归纳为类（class），通过类的封装（encapsulation）隐藏内部细节，通过继承（inheritance）实现类的特化（specialization）和泛化（generalization），通过多态（polymorphism）实现基于对象类型的动态分派。
这样一说是不是更不明白了。所以我们还是看看更通俗易懂的说法，下面这段内容来自于[知乎](https://www.zhihu.com/)。
![](./res/oop-zhihu.png)
> **说明**：以上的内容来自于网络，不代表作者本人的观点和看法，与作者本人立场无关，相关责任不由作者承担。（终于有机会享受一下把这段话反过来说的乐趣了，乐得牙都快碎了。）
之前我们说过“程序是指令的集合”，我们在程序中书写的语句在执行时会变成一条或多条指令然后由CPU去执行。当然为了简化程序的设计，我们引入了函数的概念，把相对独立且经常重复使用的代码放置到函数中，在需要使用这些功能的时候只要调用函数即可；如果一个函数的功能过于复杂和臃肿，我们又可以进一步将函数继续切分为子函数来降低系统的复杂性。但是说了这么多，不知道大家是否发现，所谓编程就是程序员按照计算机的工作方式控制计算机完成各种任务。但是，计算机的工作方式与正常人类的思维模式是不同的，如果编程就必须得抛弃人类正常的思维方式去迎合计算机，编程的乐趣就少了很多，“每个人都应该学习编程”这样的豪言壮语就只能说说而已。当然，这些还不是最重要的，最重要的是当我们需要开发一个复杂的系统时，代码的复杂性会让开发和维护工作都变得举步维艰，所以在上世纪60年代末期，“[软件危机](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%BD%AF%E4%BB%B6%E5%8D%B1%E6%9C%BA)”、“[软件工程](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%BD%AF%E4%BB%B6%E5%B7%A5%E7%A8%8B)”等一系列的概念开始在行业中出现。
当然，程序员圈子内的人都知道，现实中并没有解决上面所说的这些问题的“[银弹](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B2%A1%E6%9C%89%E9%93%B6%E5%BC%B9)”，真正让软件开发者看到希望的是上世纪70年代诞生的[Smalltalk](https://zh.wikipedia.org/wiki/Smalltalk)编程语言中引入的面向对象的编程思想（面向对象编程的雏形可以追溯到更早期的[Simula](https://zh.wikipedia.org/wiki/Simula)语言）。按照这种编程理念，程序中的数据和操作数据的函数是一个逻辑上的整体，我们称之为“对象”，而我们解决问题的方式就是创建出需要的对象并向对象发出各种各样的消息，多个对象的协同工作最终可以让我们构造出复杂的系统来解决现实中的问题。
> **说明**：当然面向对象也不是解决软件开发中所有问题的最后的“银弹”，所以今天的高级程序设计语言几乎都提供了对多种编程范式的支持，Python也不例外。
### 类和对象
简单的说，类是对象的蓝图和模板，而对象是类的实例。这个解释虽然有点像用概念在解释概念，但是从这句话我们至少可以看出，类是抽象的概念，而对象是具体的东西。在面向对象编程的世界中，一切皆为对象，对象都有属性和行为，每个对象都是独一无二的，而且对象一定属于某个类（型）。当我们把一大堆拥有共同特征的对象的静态特征（属性）和动态特征（行为）都抽取出来后，就可以定义出一个叫做“类”的东西。
![](./res/object-feature.png)
### 定义类
在Python中可以使用`class`关键字定义类，然后在类中通过之前学习过的函数来定义方法，这样就可以将对象的动态特征描述出来，代码如下所示。
```Python
class Student(object):
# __init__是一个特殊方法用于在创建对象时进行初始化操作
# 通过这个方法我们可以为学生对象绑定name和age两个属性
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
def study(self, course_name):
print('%s正在学习%s.' % (self.name, course_name))
# PEP 8要求标识符的名字用全小写多个单词用下划线连接
# 但是很多程序员和公司更倾向于使用驼峰命名法(驼峰标识)
def watch_av(self):
if self.age < 18:
print('%s只能观看《熊出没》.' % self.name)
else:
print('%s正在观看岛国爱情动作片.' % self.name)
```
> **说明**：写在类中的函数，我们通常称之为（对象的）方法，这些方法就是对象可以接收的消息。
### 创建和使用对象
当我们定义好一个类之后，可以通过下面的方式来创建对象并给对象发消息。
```Python
def main():
# 创建学生对象并指定姓名和年龄
stu1 = Student('骆昊', 38)
# 给对象发study消息
stu1.study('Python程序设计')
# 给对象发watch_av消息
stu1.watch_av()
stu2 = Student('王大锤', 15)
stu2.study('思想品德')
stu2.watch_av()
if __name__ == '__main__':
main()
```
### 访问可见性问题
对于上面的代码，有C++、Java、C#等编程经验的程序员可能会问，我们给`Student`对象绑定的`name`和`age`属性到底具有怎样的访问权限（也称为可见性）。因为在很多面向对象编程语言中，我们通常会将对象的属性设置为私有的（private）或受保护的（protected），简单的说就是不允许外界访问，而对象的方法通常都是公开的（public），因为公开的方法就是对象能够接受的消息。在Python中，属性和方法的访问权限只有两种，也就是公开的和私有的，如果希望属性是私有的，在给属性命名时可以用两个下划线作为开头，下面的代码可以验证这一点。
```Python
class Test:
def __init__(self, foo):
self.__foo = foo
def __bar(self):
print(self.__foo)
print('__bar')
def main():
test = Test('hello')
# AttributeError: 'Test' object has no attribute '__bar'
test.__bar()
# AttributeError: 'Test' object has no attribute '__foo'
print(test.__foo)
if __name__ == "__main__":
main()
```
但是，Python并没有从语法上严格保证私有属性或方法的私密性，它只是给私有的属性和方法换了一个名字来“妨碍”对它们的访问，事实上如果你知道更换名字的规则仍然可以访问到它们，下面的代码就可以验证这一点。之所以这样设定，可以用这样一句名言加以解释，就是“We are all consenting adults here”。因为绝大多数程序员都认为开放比封闭要好，而且程序员要自己为自己的行为负责。
```Python
class Test:
def __init__(self, foo):
self.__foo = foo
def __bar(self):
print(self.__foo)
print('__bar')
def main():
test = Test('hello')
test._Test__bar()
print(test._Test__foo)
if __name__ == "__main__":
main()
```
在实际开发中，我们并不建议将属性设置为私有的，因为这会导致子类无法访问（后面会讲到）。所以大多数Python程序员会遵循一种命名惯例就是让属性名以单下划线开头来表示属性是受保护的，本类之外的代码在访问这样的属性时应该要保持慎重。这种做法并不是语法上的规则，单下划线开头的属性和方法外界仍然是可以访问的，所以更多的时候它是一种暗示或隐喻，关于这一点可以看看我的[《Python - 那些年我们踩过的那些坑》](http://blog.csdn.net/jackfrued/article/details/79521404)文章中的讲解。
### 面向对象的支柱
面向对象有三大支柱：封装、继承和多态。后面两个概念在下一个章节中进行详细的说明，这里我们先说一下什么是封装。我自己对封装的理解是“隐藏一切可以隐藏的实现细节，只向外界暴露（提供）简单的编程接口”。我们在类中定义的方法其实就是把数据和对数据的操作封装起来了，在我们创建了对象之后，只需要给对象发送一个消息（调用方法）就可以执行方法中的代码，也就是说我们只需要知道方法的名字和传入的参数（方法的外部视图），而不需要知道方法内部的实现细节（方法的内部视图）。
### 练习
#### 练习1：定义一个类描述数字时钟
```Python
class Clock(object):
"""
数字时钟
"""
def __init__(self, hour=0, minute=0, second=0):
"""
构造器
:param hour: 时
:param minute: 分
:param second: 秒
"""
self._hour = hour
self._minute = minute
self._second = second
def run(self):
"""走字"""
self._second += 1
if self._second == 60:
self._second = 0
self._minute += 1
if self._minute == 60:
self._minute = 0
self._hour += 1
if self._hour == 24:
self._hour = 0
def __str__(self):
"""显示时间"""
return '%02d:%02d:%02d' % \
(self._hour, self._minute, self._second)
def main():
clock = Clock(23, 59, 58)
while True:
print(clock)
sleep(1)
clock.run()
if __name__ == '__main__':
main()
```
#### 练习2：定义一个类描述平面上的点并提供移动点和计算到另一个点距离的方法。
```Python
from math import sqrt
class Point(object):
def __init__(self, x=0, y=0):
"""
构造器
:param x: 横坐标
:param y: 纵坐标
"""
self.x = x
self.y = y
def move_to(self, x, y):
"""
移动到指定位置
:param x: 新的横坐标
"param y: 新的纵坐标
"""
self.x = x
self.y = y
def move_by(self, dx, dy):
"""
移动指定的增量
:param dx: 横坐标的增量
"param dy: 纵坐标的增量
"""
self.x += dx
self.y += dy
def distance_to(self, other):
"""
计算与另一个点的距离
:param other: 另一个点
"""
dx = self.x - other.x
dy = self.y - other.y
return sqrt(dx ** 2 + dy ** 2)
def __str__(self):
return '(%s, %s)' % (str(self.x), str(self.y))
def main():
p1 = Point(3, 5)
p2 = Point()
print(p1)
print(p2)
p2.move_by(-1, 2)
print(p2)
print(p1.distance_to(p2))
if __name__ == '__main__':
main()
```
> **说明**：本章中的插图来自于Grady Booch等著作的[《面向对象分析与设计》](https://item.jd.com/20476561918.html)一书，该书是讲解面向对象编程的经典著作，有兴趣的读者可以购买和阅读这本书来了解更多的面向对象的相关知识。
\ No newline at end of file
Day09/association.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
对象之间的关联关系
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-12
"""
from math import sqrt
class Point(object):
def __init__(self, x=0, y=0):
self._x = x
self._y = y
def move_to(self, x, y):
self._x = x
self._y = y
def move_by(self, dx, dy):
self._x += dx
self._y += dy
def distance_to(self, other):
dx = self._x - other._x
dy = self._y - other._y
return sqrt(dx ** 2 + dy ** 2)
def __str__(self):
return '(%s, %s)' % (str(self._x), str(self._y))
class Line(object):
def __init__(self, start=Point(0, 0), end=Point(0, 0)):
self._start = start
self._end = end
@property
def start(self):
return self._start
@start.setter
def start(self, start):
self._start = start
@property
def end(self):
return self.end
@end.setter
def end(self, end):
self._end = end
@property
def length(self):
return self._start.distance_to(self._end)
if __name__ == '__main__':
p1 = Point(3, 5)
print(p1)
p2 = Point(-2, -1.5)
print(p2)
line = Line(p1, p2)
print(line.length)
line.start.move_to(2, 1)
line.end = Point(1, 2)
print(line.length)
Day09/car1.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
属性的使用
- 访问器/修改器/删除器
- 使用__slots__对属性加以限制
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-12
"""
class Car(object):
__slots__ = ('_brand', '_max_speed')
def __init__(self, brand, max_speed):
self._brand = brand
self._max_speed = max_speed
@property
def brand(self):
return self._brand
@brand.setter
def brand(self, brand):
self._brand = brand
@brand.deleter
def brand(self):
del self._brand
@property
def max_speed(self):
return self._max_speed
@max_speed.setter
def max_speed(self, max_speed):
if max_speed < 0:
raise ValueError('Invalid max speed for car')
self._max_speed = max_speed
def __str__(self):
return 'Car: [品牌=%s, 最高时速=%d]' % (self._brand, self._max_speed)
car = Car('QQ', 120)
print(car)
# ValueError
# car.max_speed = -100
car.max_speed = 320
car.brand = "Benz"
# 使用__slots__属性限制后下面的代码将产生异常
# car.current_speed = 80
print(car)
# 如果提供了删除器可以执行下面的代码
# del car.brand
# 属性的实现
print(Car.brand)
print(Car.brand.fget)
print(Car.brand.fset)
print(Car.brand.fdel)
# 通过上面的代码帮助学生理解之前提到的包装器的概念
# Python中有很多类似的语法糖后面还会出现这样的东西
Day09/car2.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
属性的使用
- 使用已有方法定义访问器/修改器/删除器
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-12
"""
class Car(object):
def __init__(self, brand, max_speed):
self.set_brand(brand)
self.set_max_speed(max_speed)
def get_brand(self):
return self._brand
def set_brand(self, brand):
self._brand = brand
def get_max_speed(self):
return self._max_speed
def set_max_speed(self, max_speed):
if max_speed < 0:
raise ValueError('Invalid max speed for car')
self._max_speed = max_speed
def __str__(self):
return 'Car: [品牌=%s, 最高时速=%d]' % (self._brand, self._max_speed)
# 用已有的修改器和访问器定义属性
brand = property(get_brand, set_brand)
max_speed = property(get_max_speed, set_max_speed)
car = Car('QQ', 120)
print(car)
# ValueError
# car.max_speed = -100
car.max_speed = 320
car.brand = "Benz"
print(car)
print(Car.brand)
print(Car.brand.fget)
print(Car.brand.fset)
Day09/clock.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
from time import time, localtime, sleep
class Clock(object):
"""数字时钟"""
def __init__(self, hour=0, minute=0, second=0):
self._hour = hour
self._minute = minute
self._second = second
@classmethod
def now(cls):
ctime = localtime(time())
return cls(ctime.tm_hour, ctime.tm_min, ctime.tm_sec)
def run(self):
"""走字"""
self._second += 1
if self._second == 60:
self._second = 0
self._minute += 1
if self._minute == 60:
self._minute = 0
self._hour += 1
if self._hour == 24:
self._hour = 0
def show(self):
"""显示时间"""
return '%02d:%02d:%02d' % \
(self._hour, self._minute, self._second)
def main():
clock = Clock.now()
while True:
print(clock.show())
sleep(1)
clock.run()
if __name__ == '__main__':
main()
Day09/dependency.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
对象之间的依赖关系和运算符重载
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-12
"""
class Car(object):
def __init__(self, brand, max_speed):
self._brand = brand
self._max_speed = max_speed
self._current_speed = 0
@property
def brand(self):
return self._brand
def accelerate(self, delta):
self._current_speed += delta
if self._current_speed > self._max_speed:
self._current_speed = self._max_speed
def brake(self):
self._current_speed = 0
def __str__(self):
return '%s当前时速%d' % (self._brand, self._current_speed)
class Student(object):
def __init__(self, name, age):
self._name = name
self._age = age
@property
def name(self):
return self._name
# 学生和车之间存在依赖关系 - 学生使用了汽车
def drive(self, car):
print('%s驾驶着%s欢快的行驶在去西天的路上' % (self._name, car._brand))
car.accelerate(30)
print(car)
car.accelerate(50)
print(car)
car.accelerate(50)
print(car)
def study(self, course_name):
print('%s正在学习%s.' % (self._name, course_name))
def watch_av(self):
if self._age < 18:
print('%s只能观看《熊出没》.' % self._name)
else:
print('%s正在观看岛国爱情动作片.' % self._name)
# 重载大于(>)运算符
def __gt__(self, other):
return self._age > other._age
# 重载小于(<)运算符
def __lt__(self, other):
return self._age < other._age
if __name__ == '__main__':
stu1 = Student('骆昊', 38)
stu1.study('Python程序设计')
stu1.watch_av()
stu2 = Student('王大锤', 15)
stu2.study('思想品德')
stu2.watch_av()
car = Car('QQ', 120)
stu2.drive(car)
print(stu1 > stu2)
print(stu1 < stu2)
Day09/diamond.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
多重继承
- 菱形继承(钻石继承)
- C3算法(替代DFS的算法)
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-12
"""
class A(object):
def foo(self):
print('foo of A')
class B(A):
pass
class C(A):
def foo(self):
print('foo fo C')
class D(B, C):
pass
class E(D):
def foo(self):
print('foo in E')
super().foo()
super(B, self).foo()
super(C, self).foo()
if __name__ == '__main__':
d = D()
d.foo()
e = E()
e.foo()
Day09/employee.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
抽象类 / 方法重写 / 多态
实现一个工资结算系统 公司有三种类型的员工
- 部门经理固定月薪12000元/月
- 程序员按本月工作小时数每小时100元
- 销售员1500元/月的底薪加上本月销售额5%的提成
输入员工的信息 输出每位员工的月薪信息
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-12
"""
from abc import ABCMeta, abstractmethod
class Employee(object, metaclass=ABCMeta):
def __init__(self, name):
self._name = name
@property
def name(self):
return self._name
@abstractmethod
def get_salary(self):
pass
class Manager(Employee):
# 想一想: 如果不定义构造方法会怎么样
def __init__(self, name):
# 想一想: 如果不调用父类构造器会怎么样
super().__init__(name)
def get_salary(self):
return 12000
class Programmer(Employee):
def __init__(self, name):
super().__init__(name)
def set_working_hour(self, working_hour):
self._working_hour = working_hour
def get_salary(self):
return 100 * self._working_hour
class Salesman(Employee):
def __init__(self, name):
super().__init__(name)
def set_sales(self, sales):
self._sales = sales
def get_salary(self):
return 1500 + self._sales * 0.05
if __name__ == '__main__':
emps = [Manager('武则天'), Programmer('狄仁杰'), Salesman('白元芳')]
for emp in emps:
if isinstance(emp, Programmer):
working_hour = int(input('请输入%s本月工作时间: ' % emp.name))
emp.set_working_hour(working_hour)
elif isinstance(emp, Salesman):
sales = float(input('请输入%s本月销售额: ' % emp.name))
emp.set_sales(sales)
print('%s本月月薪为: ￥%.2f元' % (emp.name, emp.get_salary()))
Day09/multi.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
多重继承
- 通过多重继承可以给一个类的对象具备多方面的能力
- 这样在设计类的时候可以避免设计太多层次的复杂的继承关系
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-12
"""
class Father(object):
def __init__(self, name):
self._name = name
def gamble(self):
print('%s在打麻将.' % self._name)
def eat(self):
print('%s在大吃大喝.' % self._name)
class Monk(object):
def __init__(self, name):
self._name = name
def eat(self):
print('%s在吃斋.' % self._name)
def chant(self):
print('%s在念经.' % self._name)
class Musician(object):
def __init__(self, name):
self._name = name
def eat(self):
print('%s在细嚼慢咽.' % self._name)
def play_piano(self):
print('%s在弹钢琴.' % self._name)
# 试一试下面的代码看看有什么区别
# class Son(Monk, Father, Musician):
# class Son(Musician, Father, Monk):
class Son(Father, Monk, Musician):
def __init__(self, name):
Father.__init__(self, name)
Monk.__init__(self, name)
Musician.__init__(self, name)
son = Son('王大锤')
son.gamble()
# 调用继承自Father的eat方法
son.eat()
son.chant()
son.play_piano()
Day09/pet.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
from abc import ABCMeta, abstractmethod
class Pet(object, metaclass=ABCMeta):
def __init__(self, nickname):
self._nickname = nickname
@abstractmethod
def make_voice(self):
pass
class Dog(Pet):
def make_voice(self):
print('%s: 汪汪汪...' % self._nickname)
class Cat(Pet):
def make_voice(self):
print('%s: 喵...喵...' % self._nickname)
def main():
pets = [Dog('旺财'), Cat('凯蒂'), Dog('大黄')]
for pet in pets:
pet.make_voice()
if __name__ == '__main__':
main()
Day09/rational.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
运算符重载 - 自定义分数类
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-12
"""
from math import gcd
class Rational(object):
def __init__(self, num, den=1):
if den == 0:
raise ValueError('分母不能为0')
self._num = num
self._den = den
self.normalize()
def simplify(self):
x = abs(self._num)
y = abs(self._den)
factor = gcd(x, y)
if factor > 1:
self._num //= factor
self._den //= factor
return self
def normalize(self):
if self._den < 0:
self._den = -self._den
self._num = -self._num
return self
def __add__(self, other):
new_num = self._num * other._den + other._num * self._den
new_den = self._den * other._den
return Rational(new_num, new_den).simplify().normalize()
def __sub__(self, other):
new_num = self._num * other._den - other._num * self._den
new_den = self._den * other._den
return Rational(new_num, new_den).simplify().normalize()
def __mul__(self, other):
new_num = self._num * other._num
new_den = self._den * other._den
return Rational(new_num, new_den).simplify().normalize()
def __truediv__(self, other):
new_num = self._num * other._den
new_den = self._den * other._num
return Rational(new_num, new_den).simplify().normalize()
def __str__(self):
if self._num == 0:
return '0'
elif self._den == 1:
return str(self._num)
else:
return '(%d/%d)' % (self._num, self._den)
if __name__ == '__main__':
r1 = Rational(2, 3)
print(r1)
r2 = Rational(6, -8)
print(r2)
print(r2.simplify())
print('%s + %s = %s' % (r1, r2, r1 + r2))
print('%s - %s = %s' % (r1, r2, r1 - r2))
print('%s * %s = %s' % (r1, r2, r1 * r2))
print('%s / %s = %s' % (r1, r2, r1 / r2))
Day09/res/uml-example.gliffy 0 → 100644
View file @ 703a9c16
{"contentType":"application/gliffy+json","version":"1.1","metadata":{"title":"untitled","revision":0,"exportBorder":false},"embeddedResources":{"index":0,"resources":[]},"stage":{"objects":[{"x":211,"y":179.5,"rotation":0,"id":79,"uid":"com.gliffy.shape.basic.basic_v1.default.text","width":60,"height":28,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":71,"graphic":{"type":"Text","Text":{"tid":null,"valign":"middle","overflow":"none","vposition":"none","hposition":"none","html":"<p style=\"text-align:left;\"><span style=\"font-size: 12px; font-family: Arial; white-space: pre-wrap; font-weight: normal; text-decoration: none; line-height: 14px; color: rgb(0, 0, 0);\">继承关系</span></p>","paddingLeft":2,"paddingRight":2,"paddingBottom":2,"paddingTop":2}},"children":null,"linkMap":[]},{"x":702,"y":249,"rotation":0,"id":78,"uid":"com.gliffy.shape.uml.uml_v1.default.generalization","width":100,"height":100,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":70,"graphic":{"type":"Line","Line":{"strokeWidth":1,"strokeColor":"#000000","fillColor":"none","dashStyle":null,"startArrow":0,"endArrow":4,"startArrowRotation":"auto","endArrowRotation":"auto","ortho":true,"interpolationType":"linear","cornerRadius":null,"controlPath":[[82,-4],[50,-4],[50,-69.32485578727801],[18,-69.32485578727801]],"lockSegments":{}}},"children":null,"constraints":{"constraints":[],"startConstraint":{"type":"StartPositionConstraint","StartPositionConstraint":{"nodeId":70,"px":0,"py":0.5}},"endConstraint":{"type":"EndPositionConstraint","EndPositionConstraint":{"nodeId":32,"px":0.9999999999999998,"py":0.7071067811865475}}},"linkMap":[]},{"x":615,"y":70,"rotation":0,"id":77,"uid":"com.gliffy.shape.uml.uml_v1.default.generalization","width":100,"height":100,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":69,"graphic":{"type":"Line","Line":{"strokeWidth":1,"strokeColor":"#000000","fillColor":"none","dashStyle":null,"startArrow":0,"endArrow":4,"startArrowRotation":"auto","endArrowRotation":"auto","ortho":true,"interpolationType":"linear","cornerRadius":null,"controlPath":[[169,6.75],[137,6.75],[137,70.32485578727798],[105,70.32485578727798]],"lockSegments":{}}},"children":null,"constraints":{"constraints":[],"startConstraint":{"type":"StartPositionConstraint","StartPositionConstraint":{"nodeId":63,"px":0,"py":0.5}},"endConstraint":{"type":"EndPositionConstraint","EndPositionConstraint":{"nodeId":32,"px":1,"py":0.29289321881345237}}},"linkMap":[]},{"x":228,"y":356,"rotation":0,"id":55,"uid":"com.gliffy.shape.uml.uml_v1.default.association","width":100,"height":100,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":0,"graphic":{"type":"Line","Line":{"strokeWidth":1,"strokeColor":"#000000","fillColor":"none","dashStyle":null,"startArrow":0,"endArrow":0,"startArrowRotation":"auto","endArrowRotation":"auto","ortho":true,"interpolationType":"linear","cornerRadius":null,"controlPath":[[202,-46],[202,-22.666666666666686],[202,0.6666666666666856],[202,24]],"lockSegments":{}}},"children":null,"constraints":{"constraints":[],"startConstraint":{"type":"StartPositionConstraint","StartPositionConstraint":{"nodeId":24,"px":0.5,"py":1}},"endConstraint":{"type":"EndPositionConstraint","EndPositionConstraint":{"nodeId":48,"px":0.5,"py":0}}},"linkMap":[]},{"x":667,"y":225,"rotation":0,"id":47,"uid":"com.gliffy.shape.uml.uml_v1.default.aggregation","width":100,"height":100,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":40,"graphic":{"type":"Line","Line":{"strokeWidth":1,"strokeColor":"#000000","fillColor":"none","dashStyle":null,"startArrow":0,"endArrow":5,"startArrowRotation":"auto","endArrowRotation":"auto","ortho":true,"interpolationType":"linear","cornerRadius":null,"controlPath":[[-17,-17.5],[-17,8.333333333333343],[-17,34.166666666666686],[-17,60]],"lockSegments":{}}},"children":null,"constraints":{"constraints":[],"startConstraint":{"type":"StartPositionConstraint","StartPositionConstraint":{"nodeId":32,"px":0.5,"py":1}},"endConstraint":{"type":"EndPositionConstraint","EndPositionConstraint":{"nodeId":56,"px":0.5,"py":0}}},"linkMap":[]},{"x":403,"y":390,"rotation":0,"id":39,"uid":"com.gliffy.shape.uml.uml_v1.default.dependency","width":100,"height":100,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":39,"graphic":{"type":"Line","Line":{"strokeWidth":1,"strokeColor":"#000000","fillColor":"none","dashStyle":"8.0,2.0","startArrow":0,"endArrow":6,"startArrowRotation":"auto","endArrowRotation":"auto","ortho":true,"interpolationType":"linear","cornerRadius":null,"controlPath":[[97,-125],[137,-125],[137,-230],[177,-230]],"lockSegments":{}}},"children":null,"constraints":{"constraints":[],"startConstraint":{"type":"StartPositionConstraint","StartPositionConstraint":{"nodeId":24,"px":1,"py":0.5}},"endConstraint":{"type":"EndPositionConstraint","EndPositionConstraint":{"nodeId":32,"px":0,"py":0.5}}},"linkMap":[]},{"x":289,"y":219,"rotation":0,"id":31,"uid":"com.gliffy.shape.uml.uml_v1.default.generalization","width":100,"height":100,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":31,"graphic":{"type":"Line","Line":{"strokeWidth":1,"strokeColor":"#000000","fillColor":"none","dashStyle":null,"startArrow":0,"endArrow":4,"startArrowRotation":"auto","endArrowRotation":"auto","ortho":true,"interpolationType":"linear","cornerRadius":null,"controlPath":[[141,1],[141,-124],[51,-124]],"lockSegments":{}}},"children":null,"constraints":{"constraints":[],"startConstraint":{"type":"StartPositionConstraint","StartPositionConstraint":{"nodeId":24,"px":0.5,"py":0}},"endConstraint":{"type":"EndPositionConstraint","EndPositionConstraint":{"nodeId":0,"px":1,"py":0.5}}},"linkMap":[]},{"x":325,"y":185,"rotation":0,"id":22,"uid":"com.gliffy.sha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0);\">Engine</span></p>","paddingLeft":2,"paddingRight":2,"paddingBottom":2,"paddingTop":2}},"children":null}],"constraints":{"constraints":[{"type":"HeightConstraint","HeightConstraint":{"isMin":false,"heightInfo":[{"id":58,"magnitude":1}],"growParent":true,"padding":0}}]}},{"x":0,"y":18,"rotation":0,"id":59,"uid":null,"width":140,"height":18,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":"auto","graphic":{"type":"Shape","Shape":{"tid":"com.gliffy.stencil.rectangle.basic_v1","strokeWidth":2,"strokeColor":"#000000","fillColor":"#FFFFFF","gradient":false,"dropShadow":true,"state":0,"shadowX":4,"shadowY":4,"opacity":1}},"children":[{"x":0,"y":0,"rotation":0,"id":60,"uid":null,"width":140,"height":18,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":"auto","graphic":{"type":"Text","Text":{"tid":null,"valign":"top","overflow":"none","vposition":"none","hposition":"none","html":"<p style=\"text-align:left;\"><span style=\"font-size: 12px; font-family: Arial; white-space: pre-wrap; font-weight: normal; text-decoration: none; line-height: 14px; color: rgb(0, 0, 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0);\">Car</span></p>","paddingLeft":2,"paddingRight":2,"paddingBottom":2,"paddingTop":2}},"children":null}],"constraints":{"constraints":[{"type":"HeightConstraint","HeightConstraint":{"isMin":false,"heightInfo":[{"id":65,"magnitude":1}],"growParent":true,"padding":0}}]}},{"x":0,"y":18,"rotation":0,"id":66,"uid":null,"width":140,"height":32,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":"auto","graphic":{"type":"Shape","Shape":{"tid":"com.gliffy.stencil.rectangle.basic_v1","strokeWidth":2,"strokeColor":"#000000","fillColor":"#FFFFFF","gradient":false,"dropShadow":true,"state":0,"shadowX":4,"shadowY":4,"opacity":1}},"children":[{"x":0,"y":0,"rotation":0,"id":67,"uid":null,"width":140,"height":32,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":"auto","graphic":{"type":"Text","Text":{"tid":null,"valign":"top","overflow":"none","vposition":"none","hposition":"none","html":"<p style=\"text-align:left;\"><span style=\"font-size: 12px; font-family: Arial; white-space: pre-wrap; font-weight: normal; text-decoration: none; line-height: 14px; color: rgb(0, 0, 0);\">seats\n</span></p><p style=\"text-align:left;\"><span style=\"font-size: 12px; font-family: Arial; white-space: pre-wrap; font-weight: normal; text-decoration: none; line-height: 14px; color: rgb(0, 0, 0);\">displacement</span></p>","paddingLeft":2,"paddingRight":2,"paddingBottom":2,"paddingTop":2}},"children":null}],"constraints":{"constraints":[{"type":"PositionConstraint","PositionConstraint":{"nodeId":64,"px":0,"py":1}},{"type":"HeightConstraint","HeightConstraint":{"isMin":false,"heightInfo":[{"id":67,"magnitude":1}],"growParent":true,"padding":0}}]}},{"x":0,"y":50,"rotation":0,"id":68,"uid":null,"width":140,"height":21.5,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":"auto","graphic":{"type":"Shape","Shape":{"tid":"com.gliffy.stencil.rectangle.basic_v1","strokeWidth":2,"strokeColor":"#000000","fillColor":"#FFFFFF","gradient":false,"dropShadow":true,"state":0,"shadowX":4,"shadowY":4,"opacity":1}},"children":[{"x":0,"y":0,"rotation":0,"id":69,"uid":null,"width":140,"height":4,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":"auto","graphic":{"type":"Text","Text":{"tid":null,"valign":"top","overflow":"none","vposition":"none","hposition":"none","html":"<p 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0);\"></span></p>","paddingLeft":2,"paddingRight":2,"paddingBottom":2,"paddingTop":2}},"children":null}],"constraints":{"constraints":[{"type":"HeightConstraint","HeightConstraint":{"isMin":false,"heightInfo":[{"id":63,"magnitude":1},{"id":64,"magnitude":-1},{"id":66,"magnitude":-1}],"growParent":false,"padding":0}},{"type":"PositionConstraint","PositionConstraint":{"nodeId":66,"px":0,"py":1}}]}}],"constraints":{"constraints":[{"type":"HeightConstraint","HeightConstraint":{"isMin":true,"heightInfo":[{"id":64,"magnitude":1},{"id":66,"magnitude":1},{"id":69,"magnitude":1}],"growParent":false,"padding":0}}]},"linkMap":[]},{"x":784,"y":207.5,"rotation":0,"id":70,"uid":"com.gliffy.shape.uml.uml_v1.default.class","width":140,"height":75,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":62,"graphic":null,"children":[{"x":0,"y":0,"rotation":0,"id":71,"uid":null,"width":140,"height":18,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":"auto","graphic":{"type":"Shape","Shape":{"tid":"com.gliffy.stencil.rectangle.basic_v1","strokeWidth":2,"strokeColor":"#000000","fillColor":"#FFFFFF","gradient":false,"dropShadow":true,"state":0,"shadowX":4,"shadowY":4,"opacity":1}},"children":[{"x":0,"y":0,"rotation":0,"id":72,"uid":null,"width":140,"height":18,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":"auto","graphic":{"type":"Text","Text":{"tid":null,"valign":"top","overflow":"none","vposition":"none","hposition":"none","html":"<p 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0);\">Truck</span></p>","paddingLeft":2,"paddingRight":2,"paddingBottom":2,"paddingTop":2}},"children":null}],"constraints":{"constraints":[{"type":"HeightConstraint","HeightConstraint":{"isMin":false,"heightInfo":[{"id":72,"magnitude":1}],"growParent":true,"padding":0}}]}},{"x":0,"y":18,"rotation":0,"id":73,"uid":null,"width":140,"height":18,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":"auto","graphic":{"type":"Shape","Shape":{"tid":"com.gliffy.stencil.rectangle.basic_v1","strokeWidth":2,"strokeColor":"#000000","fillColor":"#FFFFFF","gradient":false,"dropShadow":true,"state":0,"shadowX":4,"shadowY":4,"opacity":1}},"children":[{"x":0,"y":0,"rotation":0,"id":74,"uid":null,"width":140,"height":18,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":"auto","graphic":{"type":"Text","Text":{"tid":null,"valign":"top","overflow":"none","vposition":"none","hposition":"none","html":"<p style=\"text-align:left;\"><span style=\"font-size: 12px; font-family: Arial; white-space: pre-wrap; font-weight: normal; text-decoration: none; line-height: 14px; color: rgb(0, 0, 0);\">capacity</span></p>","paddingLeft":2,"paddingRight":2,"paddingBottom":2,"paddingTop":2}},"children":null}],"constraints":{"constraints":[{"type":"PositionConstraint","PositionConstraint":{"nodeId":71,"px":0,"py":1}},{"type":"HeightConstraint","HeightConstraint":{"isMin":false,"heightInfo":[{"id":74,"magnitude":1}],"growParent":true,"padding":0}}]}},{"x":0,"y":36,"rotation":0,"id":75,"uid":null,"width":140,"height":39,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":"auto","graphic":{"type":"Shape","Shape":{"tid":"com.gliffy.stencil.rectangle.basic_v1","strokeWidth":2,"strokeColor":"#000000","fillColor":"#FFFFFF","gradient":false,"dropShadow":true,"state":0,"shadowX":4,"shadowY":4,"opacity":1}},"children":[{"x":0,"y":0,"rotation":0,"id":76,"uid":null,"width":140,"height":4,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":"auto","graphic":{"type":"Text","Text":{"tid":null,"valign":"top","overflow":"none","vposition":"none","hposition":"none","html":"<p 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white-space: pre-wrap; font-weight: normal; text-decoration: none; line-height: 14px; color: rgb(0, 0, 0);\">关联关系</span></p>","paddingLeft":2,"paddingRight":2,"paddingBottom":2,"paddingTop":2}},"children":null,"linkMap":[]},{"x":490,"y":186.5,"rotation":0,"id":82,"uid":"com.gliffy.shape.basic.basic_v1.default.text","width":60,"height":14,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":73,"graphic":{"type":"Text","Text":{"tid":null,"valign":"middle","overflow":"none","vposition":"none","hposition":"none","html":"<p style=\"text-align:left;\"><span style=\"font-size: 12px; font-family: Arial; white-space: pre-wrap; font-weight: normal; text-decoration: none; line-height: 14px; color: rgb(0, 0, 0);\">依赖关系</span></p>","paddingLeft":2,"paddingRight":2,"paddingBottom":2,"paddingTop":2}},"children":null,"linkMap":[]},{"x":591,"y":238,"rotation":0,"id":83,"uid":"com.gliffy.shape.basic.basic_v1.default.text","width":60,"height":14,"lockAspectRatio":false,"lockShape":false,"order":74,"graphic":{"type":"Text","Text":{"tid":null,"valign":"middle","overflow":"none","vposition":"none","hposition":"none","html":"<p style=\"text-align:left;\"><span style=\"font-size: 12px; font-family: Arial; white-space: pre-wrap; font-weight: normal; text-decoration: none; line-height: 14px; color: rgb(0, 0, 0);\">聚合关系</span></p>","paddingLeft":2,"paddingRight":2,"paddingBottom":2,"paddingTop":2}},"children":null,"linkMap":[]}],"background":"#FFFFFF","width":926,"height":455,"maxWidth":5000,"maxHeight":5000,"nodeIndex":84,"autoFit":true,"exportBorder":false,"gridOn":true,"snapToGrid":true,"drawingGuidesOn":true,"pageBreaksOn":false,"printGridOn":false,"printPaper":"LETTER","printShrinkToFit":false,"printPortrait":true,"shapeStyles":{},"lineStyles":{},"textStyles":{},"themeData":null}}
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Day09/shape.py 0 → 100644
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"""
继承的应用
- 抽象类
- 抽象方法
- 方法重写
- 多态
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-12
"""
from abc import ABCMeta, abstractmethod
from math import pi
class Shape(object, metaclass=ABCMeta):
@abstractmethod
def perimeter(self):
pass
@abstractmethod
def area(self):
pass
class Circle(Shape):
def __init__(self, radius):
self._radius = radius
def perimeter(self):
return 2 * pi * self._radius
def area(self):
return pi * self._radius ** 2
def __str__(self):
return '我是一个圆'
class Rect(Shape):
def __init__(self, width, height):
self._width = width
self._height = height
def perimeter(self):
return 2 * (self._width + self._height)
def area(self):
return self._width * self._height
def __str__(self):
return '我是一个矩形'
if __name__ == '__main__':
shapes = [Circle(5), Circle(3.2), Rect(3.2, 6.3)]
for shape in shapes:
print(shape)
print('周长:', shape.perimeter())
print('面积:', shape.area())
Day09/triangle.py 0 → 100644
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"""
实例方法和类方法的应用
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-12
"""
from math import sqrt
class Triangle(object):
def __init__(self, a, b, c):
self._a = a
self._b = b
self._c = c
# 静态方法
@staticmethod
def is_valid(a, b, c):
return a + b > c and b + c > a and c + a > b
# 实例方法
def perimeter(self):
return self._a + self._b + self._c
# 实例方法
def area(self):
p = self.perimeter() / 2
return sqrt(p * (p - self._a) * (p - self._b) * (p - self._c))
if __name__ == '__main__':
# 用字符串的split方法将字符串拆分成一个列表
# 再通过map函数对列表中的每个字符串进行映射处理成小数
a, b, c = map(float, input('请输入三条边: ').split())
# 先判断给定长度的三条边能否构成三角形
# 如果能才创建三角形对象
if Triangle.is_valid(a, b, c):
tri = Triangle(a, b, c)
print('周长:', tri.perimeter())
print('面积:', tri.area())
# 如果传入对象作为方法参数也可以通过类调用实例方法
# print('周长:', Triangle.perimeter(tri))
# print('面积:', Triangle.area(tri))
# 看看下面的代码就知道其实二者本质上是一致的
# print(type(tri.perimeter))
# print(type(Triangle.perimeter))
else:
print('不能构成三角形.')
Day09/面向对象进阶.md 0 → 100644
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## 面向对象进阶
在前面的章节我们已经了解了面向对象的入门知识，知道了如何定义类，如何创建对象以及如何给对象发消息。为了能够更好的使用面向对象编程思想进行程序开发，我们还需要对Python中的面向对象编程进行更为深入的了解。
### @property装饰器
之前我们讨论过Python中属性和方法访问权限的问题，虽然我们不建议将属性设置为私有的，但是如果直接将属性暴露给外界也是有问题的，比如我们没有办法检查赋给属性的值是否有效。我们之前的建议是将属性命名以单下划线开头，通过这种方式来暗示属性是受保护的，不建议外界直接访问，那么如果想访问属性可以通过属性的getter（访问器）和setter（修改器）方法进行对应的操作。如果要做到这点，就可以考虑使用@property包装器来包装getter和setter方法，使得对属性的访问既安全又方便，代码如下所示。
```Python
class Person(object):
def __init__(self, name, age):
self._name = name
self._age = age
# 访问器 - getter方法
@property
def name(self):
return self._name
# 访问器 - getter方法
@property
def age(self):
return self._age
# 修改器 - setter方法
@age.setter
def age(self, age):
self._age = age
def play(self):
if self._age <= 16:
print('%s正在玩飞行棋.' % self._name)
else:
print('%s正在玩斗地主.' % self._name)
def main():
person = Person('王大锤', 12)
person.play()
person.age = 22
person.play()
# person.name = '白元芳' # AttributeError: can't set attribute
if __name__ == '__main__':
main()
```
### \_\_slots\_\_魔法
我们讲到这里，不知道大家是否已经意识到，Python是一门[动态语言](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8A%A8%E6%80%81%E8%AF%AD%E8%A8%80)。通常，动态语言允许我们在程序运行时给对象绑定新的属性或方法，当然也可以对已经绑定的属性和方法进行解绑定。但是如果我们需要限定自定义类型的对象只能绑定某些属性，可以通过在类中定义\_\_slots\_\_变量来进行限定。需要注意的是\_\_slots\_\_的限定只对当前类的对象生效，对子类并不起任何作用。
```Python
class Person(object):
# 限定Person对象只能绑定_name, _age和_gender属性
__slots__ = ('_name', '_age', '_gender')
def __init__(self, name, age):
self._name = name
self._age = age
@property
def name(self):
return self._name
@property
def age(self):
return self._age
@age.setter
def age(self, age):
self._age = age
def play(self):
if self._age <= 16:
print('%s正在玩飞行棋.' % self._name)
else:
print('%s正在玩斗地主.' % self._name)
def main():
person = Person('王大锤', 22)
person.play()
person._gender = '男'
# AttributeError: 'Person' object has no attribute '_is_gay'
# person._is_gay = True
```
### 静态方法和类方法
之前，我们在类中定义的方法都是对象方法，也就是说这些方法都是发送给对象的消息。实际上，我们写在类中的方法并不需要都是对象方法，例如我们定义一个“三角形”类，通过传入三条边长来构造三角形，并提供计算周长和面积的方法，但是传入的三条边长未必能构造出三角形对象，因此我们可以先写一个方法来验证三条边长是否可以构成三角形，这个方法很显然就不是对象方法，因为在调用这个方法时三角形对象尚未创建出来（因为都不知道三条边能不能构成三角形），所以这个方法是属于三角形类而并不属于三角形对象的。我们可以使用静态方法来解决这类问题，代码如下所示。
```Python
from math import sqrt
class Triangle(object):
def __init__(self, a, b, c):
self._a = a
self._b = b
self._c = c
@staticmethod
def is_valid(a, b, c):
return a + b > c and b + c > a and a + c > b
def perimeter(self):
return self._a + self._b + self._c
def area(self):
half = self.perimeter() / 2
return sqrt(half * (half - self._a) *
(half - self._b) * (half - self._c))
def main():
a, b, c = 3, 4, 5
# 静态方法和类方法都是通过给类发消息来调用的
if Triangle.is_valid(a, b, c):
t = Triangle(a, b, c)
print(t.perimeter())
# 也可以通过给类发消息来调用对象方法但是要传入接收消息的对象作为参数
# print(Triangle.perimeter(t))
print(t.area())
# print(Triangle.area(t))
else:
print('无法构成三角形.')
if __name__ == '__main__':
main()
```
和静态方法比较类似，Python还可以在类中定义类方法，类方法的第一个参数约定名为cls，它代表的是当前类相关的信息的对象（类本身也是一个对象，有的地方也称之为类的元数据对象），通过这个参数我们可以获取和类相关的信息并且可以创建出类的对象，代码如下所示。
```Python
from time import time, localtime, sleep
class Clock(object):
"""数字时钟"""
def __init__(self, hour=0, minute=0, second=0):
self._hour = hour
self._minute = minute
self._second = second
@classmethod
def now(cls):
ctime = localtime(time())
return cls(ctime.tm_hour, ctime.tm_min, ctime.tm_sec)
def run(self):
"""走字"""
self._second += 1
if self._second == 60:
self._second = 0
self._minute += 1
if self._minute == 60:
self._minute = 0
self._hour += 1
if self._hour == 24:
self._hour = 0
def show(self):
"""显示时间"""
return '%02d:%02d:%02d' % \
(self._hour, self._minute, self._second)
def main():
# 通过类方法创建对象并获取系统时间
clock = Clock.now()
while True:
print(clock.show())
sleep(1)
clock.run()
if __name__ == '__main__':
main()
```
### 类之间的关系
简单的说，类和类之间的关系有三种：is-a、has-a和use-a关系。
- is-a关系也叫继承或泛化，比如学生和人的关系、手机和电子产品的关系都属于继承关系。
- has-a关系通常称之为关联，比如部门和员工的关系，汽车和引擎的关系都属于关联关系；关联关系如果是整体和部分的关联，那么我们称之为聚合关系；如果整体进一步负责了部分的生命周期（整体和部分是不可分割的，同时同在也同时消亡），那么这种就是最强的关联关系，我们称之为合成关系。
- use-a关系通常称之为依赖，比如司机有一个驾驶的行为（方法），其中（的参数）使用到了汽车，那么司机和汽车的关系就是依赖关系。
我们可以使用一种叫做[UML](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BB%9F%E4%B8%80%E5%BB%BA%E6%A8%A1%E8%AF%AD%E8%A8%80)（统一建模语言）的东西来进行面向对象建模，其中一项重要的工作就是把类和类之间的关系用标准化的图形符号描述出来。关于UML我们在这里不做详细的介绍，有兴趣的读者可以自行阅读[《UML面向对象设计基础》](https://e.jd.com/30392949.html)一书。
![](./res/uml-components.png)
![](./res/uml-example.png)
利用类之间的这些关系，我们可以在已有类的基础上来完成某些操作，也可以在已有类的基础上创建新的类，这些都是实现代码复用的重要手段。复用现有的代码不仅可以减少开发的工作量，也有利于代码的管理和维护，这是我们在日常工作中都会使用到的技术手段。
### 继承和多态
刚才我们提到了，可以在已有类的基础上创建新类，这其中的一种做法就是让一个类从另一个类那里将属性和方法直接继承下来，从而减少重复代码的编写。提供继承信息的我们称之为父类，也叫超类或基类；得到继承信息的我们称之为子类，也叫派生类或衍生类。子类除了继承父类提供的属性和方法，还可以定义自己特有的属性和方法，所以子类比父类拥有的更多的能力，在实际开发中，我们经常会用子类对象去替换掉一个父类对象，这是面向对象编程中一个常见的行为，对应的原则称之为[里氏替换原则](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%87%8C%E6%B0%8F%E6%9B%BF%E6%8D%A2%E5%8E%9F%E5%88%99)。下面我们先看一个继承的例子。
```Python
class Person(object):
"""人"""
def __init__(self, name, age):
self._name = name
self._age = age
@property
def name(self):
return self._name
@property
def age(self):
return self._age
@age.setter
def age(self, age):
self._age = age
def play(self):
print('%s正在愉快的玩耍.' % self._name)
def watch_av(self):
if self._age >= 18:
print('%s正在观看爱情动作片.' % self._name)
else:
print('%s只能观看《熊出没》.' % self._name)
class Student(Person):
"""学生"""
def __init__(self, name, age, grade):
super().__init__(name, age)
self._grade = grade
@property
def grade(self):
return self._grade
@grade.setter
def grade(self, grade):
self._grade = grade
def study(self, course):
print('%s的%s正在学习%s.' % (self._grade, self._name, course))
class Teacher(Person):
"""老师"""
def __init__(self, name, age, title):
super().__init__(name, age)
self._title = title
@property
def title(self):
return self._title
@title.setter
def title(self, title):
self._title = title
def teach(self, course):
print('%s%s正在讲%s.' % (self._name, self._title, course))
def main():
stu = Student('王大锤', 15, '初三')
stu.study('数学')
stu.watch_av()
t = Teacher('骆昊', 38, '老叫兽')
t.teach('Python程序设计')
t.watch_av()
if __name__ == '__main__':
main()
```
子类在继承了父类的方法后，可以对父类已有的方法给出新的实现版本，这个动作称之为方法重写（override）。通过方法重写我们可以让父类的同一个行为在子类中拥有不同的实现版本，当我们调用这个经过子类重写的方法时，不同的子类对象会表现出不同的行为，这个就是多态（poly-morphism）。
```Python
from abc import ABCMeta, abstractmethod
class Pet(object, metaclass=ABCMeta):
"""宠物"""
def __init__(self, nickname):
self._nickname = nickname
@abstractmethod
def make_voice(self):
"""发出声音"""
pass
class Dog(Pet):
"""狗"""
def make_voice(self):
print('%s: 汪汪汪...' % self._nickname)
class Cat(Pet):
"""猫"""
def make_voice(self):
print('%s: 喵...喵...' % self._nickname)
def main():
pets = [Dog('旺财'), Cat('凯蒂'), Dog('大黄')]
for pet in pets:
pet.make_voice()
if __name__ == '__main__':
main()
```
在上面的代码中，我们将`Pet`类处理成了一个抽象类，所谓抽象类就是不能够创建对象的类，这种类的存在就是专门为了让其他类去继承它。Python从语法层面并没有像Java或C#那样提供对抽象类的支持，但是我们可以通过`abc`模块的`ABCMeta`元类和`abstractmethod`包装器来达到抽象类的效果，如果一个类中存在抽象方法那么这个类就不能够实例化（创建对象）。上面的代码中，`Dog`和`Cat`两个子类分别对`Pet`类中的`make_voice`抽象方法进行了重写并给出了不同的实现版本，当我们在`main`函数中调用该方法时，这个方法就表现出了多态行为（同样的方法做了不同的事情）。
### 综合案例
#### 案例1：奥特曼打小怪兽
```Python
from abc import ABCMeta, abstractmethod
from random import randint, randrange
class Fighter(object, metaclass=ABCMeta):
"""战斗者"""
# 通过__slots__魔法限定对象可以绑定的成员变量
__slots__ = ('_name', '_hp')
def __init__(self, name, hp):
"""
初始化方法
:param name: 名字
:param hp: 生命值
"""
self._name = name
self._hp = hp
@property
def name(self):
return self._name
@property
def hp(self):
return self._hp
@hp.setter
def hp(self, hp):
self._hp = hp if hp >= 0 else 0
@property
def alive(self):
return self._hp > 0
@abstractmethod
def attack(self, other):
"""
攻击
:param other: 被攻击的对象
"""
pass
class Ultraman(Fighter):
"""奥特曼"""
__slots__ = ('_name', '_hp', '_mp')
def __init__(self, name, hp, mp):
"""
初始化方法
:param name: 名字
:param hp: 生命值
:param mp: 魔法值
"""
super().__init__(name, hp)
self._mp = mp
def attack(self, other):
other.hp -= randint(15, 25)
def huge_attack(self, other):
"""
究极必杀技(打掉对方至少50点或四分之三的血)
:param other: 被攻击的对象
:return: 使用成功返回True否则返回False
"""
if self._mp >= 50:
self._mp -= 50
injury = other.hp * 3 // 4
injury = injury if injury >= 50 else 50
other.hp -= injury
return True
else:
self.attack(other)
return False
def magic_attack(self, others):
"""
魔法攻击
:param others: 被攻击的群体
:return: 使用魔法成功返回True否则返回False
"""
if self._mp >= 20:
self._mp -= 20
for temp in others:
if temp.alive:
temp.hp -= randint(10, 15)
return True
else:
return False
def resume(self):
"""恢复魔法值"""
incr_point = randint(1, 10)
self._mp += incr_point
return incr_point
def __str__(self):
return '~~~%s奥特曼~~~\n' % self._name + \
'生命值: %d\n' % self._hp + \
'魔法值: %d\n' % self._mp
class Monster(Fighter):
"""小怪兽"""
__slots__ = ('_name', '_hp')
def attack(self, other):
other.hp -= randint(10, 20)
def __str__(self):
return '~~~%s小怪兽~~~\n' % self._name + \
'生命值: %d\n' % self._hp
def is_any_alive(monsters):
"""判断有没有小怪兽是活着的"""
for monster in monsters:
if monster.alive > 0:
return True
return False
def select_alive_one(monsters):
"""选中一只活着的小怪兽"""
monsters_len = len(monsters)
while True:
index = randrange(monsters_len)
monster = monsters[index]
if monster.alive > 0:
return monster
def display_info(ultraman, monsters):
"""显示奥特曼和小怪兽的信息"""
print(ultraman)
for monster in monsters:
print(monster, end='')
def main():
u = Ultraman('骆昊', 1000, 120)
m1 = Monster('舒小玲', 250)
m2 = Monster('白元芳', 500)
m3 = Monster('王大锤', 750)
ms = [m1, m2, m3]
fight_round = 1
while u.alive and is_any_alive(ms):
print('========第%02d回合========' % fight_round)
m = select_alive_one(ms) # 选中一只小怪兽
skill = randint(1, 10) # 通过随机数选择使用哪种技能
if skill <= 6: # 60%的概率使用普通攻击
print('%s使用普通攻击打了%s.' % (u.name, m.name))
u.attack(m)
print('%s的魔法值恢复了%d点.' % (u.name, u.resume()))
elif skill <= 9: # 30%的概率使用魔法攻击(可能因魔法值不足而失败)
if u.magic_attack(ms):
print('%s使用了魔法攻击.' % u.name)
else:
print('%s使用魔法失败.' % u.name)
else: # 10%的概率使用究极必杀技(如果魔法值不足则使用普通攻击)
if u.huge_attack(m):
print('%s使用究极必杀技虐了%s.' % (u.name, m.name))
else:
print('%s使用普通攻击打了%s.' % (u.name, m.name))
print('%s的魔法值恢复了%d点.' % (u.name, u.resume()))
if m.alive > 0: # 如果选中的小怪兽没有死就回击奥特曼
print('%s回击了%s.' % (m.name, u.name))
m.attack(u)
display_info(u, ms) # 每个回合结束后显示奥特曼和小怪兽的信息
fight_round += 1
print('\n========战斗结束!========\n')
if u.alive > 0:
print('%s奥特曼胜利!' % u.name)
else:
print('小怪兽胜利!')
if __name__ == '__main__':
main()
```
#### 案例2：扑克游戏
```Python
from random import randrange
class Card(object):
"""一张牌"""
def __init__(self, suite, face):
self._suite = suite
self._face = face
@property
def face(self):
return self._face
@property
def suite(self):
return self._suite
def __str__(self):
all_suites = ('♠', '♥', '♣', '♦')
if self._face == 1:
face_str = 'A'
elif self._face == 11:
face_str = 'J'
elif self._face == 12:
face_str = 'Q'
elif self._face == 13:
face_str = 'K'
else:
face_str = str(self._face)
return '%s%s' % (all_suites[self._suite], face_str)
class Poker(object):
"""一副牌"""
def __init__(self):
self._cards = []
self._current = 0
for suite in range(4):
for face in range(1, 14):
card = Card(suite, face)
self._cards.append(card)
@property
def cards(self):
return self._cards
def shuffle(self):
"""洗牌(随机乱序)"""
self._current = 0
cards_len = len(self._cards)
for index in range(cards_len):
pos = randrange(cards_len)
self._cards[index], self._cards[pos] = \
self._cards[pos], self._cards[index]
@property
def next(self):
"""发牌"""
card = self._cards[self._current]
self._current += 1
return card
@property
def has_next(self):
"""还有没有牌"""
return self._current < len(self._cards)
class Player(object):
"""玩家"""
def __init__(self, name):
self._name = name
self._cards_on_hand = []
@property
def name(self):
return self._name
@property
def cards_on_hand(self):
return self._cards_on_hand
def get(self, card):
"""摸牌"""
self._cards_on_hand.append(card)
def arrange(self, card_key):
"""玩家整理手上的牌"""
self._cards_on_hand.sort(key=card_key)
# 排序规则-先根据花色再根据点数排序
def get_key(card):
return (card.suite, card.face)
def main():
p = Poker()
p.shuffle()
players = [Player('东邪'), Player('西毒'), Player('南帝'), Player('北丐')]
for _ in range(13):
for player in players:
player.get(p.next)
for player in players:
print(player.name + ':', end=' ')
player.arrange(get_key)
for card in player.cards_on_hand:
print(card, end=' ')
print()
if __name__ == '__main__':
main()
```
>**说明**：大家可以自己尝试在上面代码的基础上写一个简单的扑克游戏，例如21点(Black Jack)，游戏的规则可以自己在网上找一找。
#### 案例3：工资结算系统
```Python
"""
某公司有三种类型的员工 分别是部门经理、程序员和销售员
需要设计一个工资结算系统 根据提供的员工信息来计算月薪
部门经理的月薪是每月固定15000元
程序员的月薪按本月工作时间计算 每小时150元
销售员的月薪是1200元的底薪加上销售额5%的提成
"""
from abc import ABCMeta, abstractmethod
class Employee(object, metaclass=ABCMeta):
"""员工"""
def __init__(self, name):
"""
初始化方法
:param name: 姓名
"""
self._name = name
@property
def name(self):
return self._name
@abstractmethod
def get_salary(self):
"""
获得月薪
:return: 月薪
"""
pass
class Manager(Employee):
"""部门经理"""
def get_salary(self):
return 15000.0
class Programmer(Employee):
"""程序员"""
def __init__(self, name, working_hour=0):
super().__init__(name)
self._working_hour = working_hour
@property
def working_hour(self):
return self._working_hour
@working_hour.setter
def working_hour(self, working_hour):
self._working_hour = working_hour if working_hour > 0 else 0
def get_salary(self):
return 150.0 * self._working_hour
class Salesman(Employee):
"""销售员"""
def __init__(self, name, sales=0):
super().__init__(name)
self._sales = sales
@property
def sales(self):
return self._sales
@sales.setter
def sales(self, sales):
self._sales = sales if sales > 0 else 0
def get_salary(self):
return 1200.0 + self._sales * 0.05
def main():
emps = [
Manager('刘备'), Programmer('诸葛亮'),
Manager('曹操'), Salesman('荀彧'),
Salesman('吕布'), Programmer('张辽'),
Programmer('赵云')
]
for emp in emps:
if isinstance(emp, Programmer):
emp.working_hour = int(input('请输入%s本月工作时间: ' % emp.name))
elif isinstance(emp, Salesman):
emp.sales = float(input('请输入%s本月销售额: ' % emp.name))
# 同样是接收get_salary这个消息但是不同的员工表现出了不同的行为(多态)
print('%s本月工资为: ￥%s元' %
(emp.name, emp.get_salary()))
if __name__ == '__main__':
main()
```
Day10/ball.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
from enum import Enum, unique
from math import sqrt
from random import randint
import pygame
@unique
class Color(Enum):
"""颜色"""
RED = (255, 0, 0)
GREEN = (0, 255, 0)
BLUE = (0, 0, 255)
BLACK = (0, 0, 0)
WHITE = (255, 255, 255)
GRAY = (242, 242, 242)
@staticmethod
def random_color():
"""获得随机颜色"""
r = randint(0, 255)
g = randint(0, 255)
b = randint(0, 255)
return (r, g, b)
class Ball(object):
"""球"""
def __init__(self, x, y, radius, sx, sy, color=Color.RED):
"""初始化方法"""
self.x = x
self.y = y
self.radius = radius
self.sx = sx
self.sy = sy
self.color = color
self.alive = True
def move(self, screen):
"""移动"""
self.x += self.sx
self.y += self.sy
if self.x - self.radius <= 0 or self.x + self.radius >= screen.get_width():
self.sx = -self.sx
if self.y - self.radius <= 0 or self.y + self.radius >= screen.get_height():
self.sy = -self.sy
def eat(self, other):
"""吃其他球"""
if self.alive and other.alive and self != other:
dx, dy = self.x - other.x, self.y - other.y
distance = sqrt(dx ** 2 + dy ** 2)
if distance < self.radius + other.radius \
and self.radius > other.radius:
other.alive = False
self.radius = self.radius + int(other.radius * 0.146)
def draw(self, screen):
"""在窗口上绘制球"""
pygame.draw.circle(screen, self.color,
(self.x, self.y), self.radius, 0)
def main():
# 定义用来装所有球的容器
balls = []
# 初始化导入的pygame中的模块
pygame.init()
# 初始化用于显示的窗口并设置窗口尺寸
screen = pygame.display.set_mode((800, 600))
print(screen.get_width())
print(screen.get_height())
# 设置当前窗口的标题
pygame.display.set_caption('大球吃小球')
# 定义变量来表示小球在屏幕上的位置
x, y = 50, 50
running = True
# 开启一个事件循环处理发生的事件
while running:
# 从消息队列中获取事件并对事件进行处理
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
running = False
if event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN and event.button == 1:
x, y = event.pos
radius = randint(10, 100)
sx, sy = randint(-10, 10), randint(-10, 10)
color = Color.random_color()
ball = Ball(x, y, radius, sx, sy, color)
balls.append(ball)
screen.fill((255, 255, 255))
for ball in balls:
if ball.alive:
ball.draw(screen)
else:
balls.remove(ball)
pygame.display.flip()
# 每隔50毫秒就改变小球的位置再刷新窗口
pygame.time.delay(50)
for ball in balls:
ball.move(screen)
for other in balls:
ball.eat(other)
if __name__ == '__main__':
main()
Day10/gui1.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
使用tkinter创建GUI
- 顶层窗口
- 控件
- 布局
- 事件回调
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-14
"""
import tkinter
import tkinter.messagebox
def main():
flag = True
# 修改标签上的文字
def change_label_text():
nonlocal flag
flag = not flag
color, msg = ('red', 'Hello, world!')\
if flag else ('blue', 'Goodbye, world!')
label.config(text=msg, fg=color)
# 确认退出
def confirm_to_quit():
if tkinter.messagebox.askokcancel('温馨提示', '确定要退出吗?'):
top.quit()
# 创建顶层窗口
top = tkinter.Tk()
# 设置窗口大小
top.geometry('240x160')
# 设置窗口标题
top.title('小游戏')
# 创建标签对象
label = tkinter.Label(top, text='Hello, world!', font='Arial -32', fg='red')
label.pack(expand=1)
# 创建一个装按钮的容器
panel = tkinter.Frame(top)
# 创建按钮对象
button1 = tkinter.Button(panel, text='修改', command=change_label_text)
button1.pack(side='left')
button2 = tkinter.Button(panel, text='退出', command=confirm_to_quit)
button2.pack(side='right')
panel.pack(side='bottom')
# 开启主事件循环
tkinter.mainloop()
if __name__ == '__main__':
main()
Day10/gui2.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
使用tkinter创建GUI
- 使用画布绘图
- 处理鼠标事件
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-14
"""
import tkinter
def mouse_evt_handler(evt=None):
row = round((evt.y - 20) / 40)
col = round((evt.x - 20) / 40)
pos_x = 40 * col
pos_y = 40 * row
canvas.create_oval(pos_x, pos_y, 40 + pos_x, 40 + pos_y, fill='black')
top = tkinter.Tk()
# 设置窗口尺寸
top.geometry('620x620')
# 设置窗口标题
top.title('五子棋')
# 设置窗口大小不可改变
top.resizable(False, False)
# 设置窗口置顶
top.wm_attributes('-topmost', 1)
canvas = tkinter.Canvas(top, width=600, height=600, bd=0, highlightthickness=0)
canvas.bind('<Button-1>', mouse_evt_handler)
canvas.create_rectangle(0, 0, 600, 600, fill='yellow', outline='white')
for index in range(15):
canvas.create_line(20, 20 + 40 * index, 580, 20 + 40 * index, fill='black')
canvas.create_line(20 + 40 * index, 20, 20 + 40 * index, 580, fill='black')
canvas.create_rectangle(15, 15, 585, 585, outline='black', width=4)
canvas.pack()
tkinter.mainloop()
# 请思考如何用面向对象的编程思想对上面的代码进行封装
Day10/gui3.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
使用tkinter创建GUI
- 在窗口上制作动画
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-14
"""
import tkinter
import time
# 播放动画效果的函数
def play_animation():
canvas.move(oval, 2, 2)
canvas.update()
top.after(50, play_animation)
x = 10
y = 10
top = tkinter.Tk()
top.geometry('600x600')
top.title('动画效果')
top.resizable(False, False)
top.wm_attributes('-topmost', 1)
canvas = tkinter.Canvas(top, width=600, height=600, bd=0, highlightthickness=0)
canvas.create_rectangle(0, 0, 600, 600, fill='gray')
oval = canvas.create_oval(10, 10, 60, 60, fill='red')
canvas.pack()
top.update()
play_animation()
tkinter.mainloop()
# 请思考如何让小球碰到屏幕的边界就弹回
# 请思考如何用面向对象的编程思想对上面的代码进行封装
Day10/turtle1.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
用turtle模块绘图
这是一个非常有趣的模块 它模拟一只乌龟在窗口上爬行的方式来进行绘图
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-14
"""
import turtle
turtle.pensize(3)
turtle.penup()
turtle.goto(-180, 150)
turtle.pencolor('red')
turtle.fillcolor('yellow')
turtle.pendown()
turtle.begin_fill()
for _ in range(36):
turtle.forward(200)
turtle.right(170)
turtle.end_fill()
turtle.mainloop()
Day10/图形用户界面和游戏开发.md 0 → 100644
View file @ 703a9c16
## 图形用户界面和游戏开发
### 基于tkinter模块的GUI
GUI是图形用户界面的缩写，图形化的用户界面对使用过计算机的人来说应该都不陌生，在此也无需进行赘述。Python默认的GUI开发模块是tkinter（在Python 3以前的版本中名为Tkinter），从这个名字就可以看出它是基于Tk的，Tk是一个工具包，最初是为Tcl设计的，后来被移植到很多其他的脚本语言中，它提供了跨平台的GUI控件。当然Tk并不是最新和最好的选择，也没有功能特别强大的GUI控件，事实上，开发GUI应用并不是Python最擅长的工作，如果真的需要使用Python开发GUI应用，wxPython、PyQt、PyGTK等模块都是不错的选择。
基本上使用tkinter来开发GUI应用需要以下5个步骤：
1. 导入tkinter模块中我们需要的东西。
2. 创建一个顶层窗口对象并用它来承载整个GUI应用。
3. 在顶层窗口对象上添加GUI组件。
4. 通过代码将这些GUI组件的功能组织起来。
5. 进入主事件循环(main loop)。
下面的代码演示了如何使用tkinter做一个简单的GUI应用。
```Python
import tkinter
import tkinter.messagebox
def main():
flag = True
# 修改标签上的文字
def change_label_text():
nonlocal flag
flag = not flag
color, msg = ('red', 'Hello, world!')\
if flag else ('blue', 'Goodbye, world!')
label.config(text=msg, fg=color)
# 确认退出
def confirm_to_quit():
if tkinter.messagebox.askokcancel('温馨提示', '确定要退出吗?'):
top.quit()
# 创建顶层窗口
top = tkinter.Tk()
# 设置窗口大小
top.geometry('240x160')
# 设置窗口标题
top.title('小游戏')
# 创建标签对象并添加到顶层窗口
label = tkinter.Label(top, text='Hello, world!', font='Arial -32', fg='red')
label.pack(expand=1)
# 创建一个装按钮的容器
panel = tkinter.Frame(top)
# 创建按钮对象 指定添加到哪个容器中 通过command参数绑定事件回调函数
button1 = tkinter.Button(panel, text='修改', command=change_label_text)
button1.pack(side='left')
button2 = tkinter.Button(panel, text='退出', command=confirm_to_quit)
button2.pack(side='right')
panel.pack(side='bottom')
# 开启主事件循环
tkinter.mainloop()
if __name__ == '__main__':
main()
```
需要说明的是，GUI应用通常是事件驱动式的，之所以要进入主事件循环就是要监听鼠标、键盘等各种事件的发生并执行对应的代码对事件进行处理，因为事件会持续的发生，所以需要这样的一个循环一直运行着等待下一个事件的发生。另一方面，Tk为控件的摆放提供了三种布局管理器，通过布局管理器可以对控件进行定位，这三种布局管理器分别是：Placer（开发者提供控件的大小和摆放位置）、Packer（自动将控件填充到合适的位置）和Grid（基于网格坐标来摆放控件），此处不进行赘述。
### 使用Pygame进行游戏开发
Pygame是一个开源的Python模块，专门用于多媒体应用（如电子游戏）的开发，其中包含对图像、声音、视频、事件、碰撞等的支持。Pygame建立在[SDL](https://zh.wikipedia.org/wiki/SDL)的基础上，SDL是一套跨平台的多媒体开发库，用C语言实现，被广泛的应用于游戏、模拟器、播放器等的开发。而Pygame让游戏开发者不再被底层语言束缚，可以更多的关注游戏的功能和逻辑。
下面我们来完成一个简单的小游戏，游戏的名字叫“大球吃小球”，当然完成这个游戏并不是重点，学会使用Pygame也不是重点，最重要的我们要在这个过程中体会如何使用前面讲解的面向对象程序设计，学会用这种编程思想去解决现实中的问题。
#### 制作游戏窗口
```Python
import pygame
def main():
# 初始化导入的pygame中的模块
pygame.init()
# 初始化用于显示的窗口并设置窗口尺寸
screen = pygame.display.set_mode((800, 600))
# 设置当前窗口的标题
pygame.display.set_caption('大球吃小球')
running = True
# 开启一个事件循环处理发生的事件
while running:
# 从消息队列中获取事件并对事件进行处理
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
running = False
if __name__ == '__main__':
main()
```
#### 在窗口中绘图
可以通过pygame中draw模块的函数在窗口上绘图，可以绘制的图形包括：线条、矩形、多边形、圆、椭圆、圆弧等。需要说明的是，屏幕坐标系是将屏幕左上角设置为坐标原点`(0, 0)`，向右是x轴的正向，向下是y轴的正向，在表示位置或者设置尺寸的时候，我们默认的单位都是[像素](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%83%8F%E7%B4%A0)。所谓像素就是屏幕上的一个点，你可以用浏览图片的软件试着将一张图片放大若干倍，就可以看到这些点。pygame中表示颜色用的是色光[三原色](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8E%9F%E8%89%B2)表示法，即通过一个元组或列表来指定颜色的RGB值，每个值都在0~255之间，因为是每种原色都用一个8位（bit）的值来表示，三种颜色相当于一共由24位构成，这也就是常说的“24位颜色表示法”。
```Python
import pygame
def main():
# 初始化导入的pygame中的模块
pygame.init()
# 初始化用于显示的窗口并设置窗口尺寸
screen = pygame.display.set_mode((800, 600))
# 设置当前窗口的标题
pygame.display.set_caption('大球吃小球')
# 设置窗口的背景色(颜色是由红绿蓝三原色构成的元组)
screen.fill((242, 242, 242))
# 绘制一个圆(参数分别是: 屏幕, 颜色, 圆心位置, 半径, 0表示填充圆)
pygame.draw.circle(screen, (255, 0, 0,), (100, 100), 30, 0)
# 刷新当前窗口(渲染窗口将绘制的图像呈现出来)
pygame.display.flip()
running = True
# 开启一个事件循环处理发生的事件
while running:
# 从消息队列中获取事件并对事件进行处理
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
running = False
if __name__ == '__main__':
main()
```
####加载图像
如果需要直接加载图像到窗口上，可以使用pygame中image模块的函数来加载图像，再通过之前获得的窗口对象的`blit`方法渲染图像，代码如下所示。
```Python
import pygame
def main():
# 初始化导入的pygame中的模块
pygame.init()
# 初始化用于显示的窗口并设置窗口尺寸
screen = pygame.display.set_mode((800, 600))
# 设置当前窗口的标题
pygame.display.set_caption('大球吃小球')
# 设置窗口的背景色(颜色是由红绿蓝三原色构成的元组)
screen.fill((255, 255, 255))
# 通过指定的文件名加载图像
ball_image = pygame.image.load('./res/ball.png')
# 在窗口上渲染图像
screen.blit(ball_image, (50, 50))
# 刷新当前窗口(渲染窗口将绘制的图像呈现出来)
pygame.display.flip()
running = True
# 开启一个事件循环处理发生的事件
while running:
# 从消息队列中获取事件并对事件进行处理
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
running = False
if __name__ == '__main__':
main()
```
####实现动画效果
说到[动画](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8A%A8%E7%94%BB)这个词大家都不会陌生，事实上要实现动画效果，本身的原理也非常简单，就是将不连续的图片连续的播放，只要每秒钟达到了一定的帧数，那么就可以做出比较流畅的动画效果。如果要让上面代码中的小球动起来，可以将小球的位置用变量来表示，并在循环中修改小球的位置再刷新整个窗口即可。
```Python
import pygame
def main():
# 初始化导入的pygame中的模块
pygame.init()
# 初始化用于显示的窗口并设置窗口尺寸
screen = pygame.display.set_mode((800, 600))
# 设置当前窗口的标题
pygame.display.set_caption('大球吃小球')
# 定义变量来表示小球在屏幕上的位置
x, y = 50, 50
running = True
# 开启一个事件循环处理发生的事件
while running:
# 从消息队列中获取事件并对事件进行处理
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
running = False
screen.fill((255, 255, 255))
pygame.draw.circle(screen, (255, 0, 0,), (x, y), 30, 0)
pygame.display.flip()
# 每隔50毫秒就改变小球的位置再刷新窗口
pygame.time.delay(50)
x, y = x + 5, y + 5
if __name__ == '__main__':
main()
```
#### 碰撞检测
通常一个游戏中会有很多对象出现，而这些对象之间的“碰撞”在所难免，比如炮弹击中了飞机、箱子撞到了地面等。碰撞检测在绝大多数的游戏中都是一个必须得处理的至关重要的问题，pygame的sprite（动画精灵）模块就提供了对碰撞检测的支持，这里我们暂时不介绍sprite模块提供的功能，因为要检测两个小球有没有碰撞其实非常简单，只需要检查球心的距离有没有小于两个球的半径之和。为了制造出更多的小球，我们可以通过对鼠标事件的处理，在点击鼠标的位置创建颜色、大小和移动速度都随机的小球，当然要做到这一点，我们可以把之前学习到的面向对象的知识应用起来。
```Python
from enum import Enum, unique
from math import sqrt
from random import randint
import pygame
@unique
class Color(Enum):
"""颜色"""
RED = (255, 0, 0)
GREEN = (0, 255, 0)
BLUE = (0, 0, 255)
BLACK = (0, 0, 0)
WHITE = (255, 255, 255)
GRAY = (242, 242, 242)
@staticmethod
def random_color():
"""获得随机颜色"""
r = randint(0, 255)
g = randint(0, 255)
b = randint(0, 255)
return (r, g, b)
class Ball(object):
"""球"""
def __init__(self, x, y, radius, sx, sy, color=Color.RED):
"""初始化方法"""
self.x = x
self.y = y
self.radius = radius
self.sx = sx
self.sy = sy
self.color = color
self.alive = True
def move(self, screen):
"""移动"""
self.x += self.sx
self.y += self.sy
if self.x - self.radius <= 0 or \
self.x + self.radius >= screen.get_width():
self.sx = -self.sx
if self.y - self.radius <= 0 or \
self.y + self.radius >= screen.get_height():
self.sy = -self.sy
def eat(self, other):
"""吃其他球"""
if self.alive and other.alive and self != other:
dx, dy = self.x - other.x, self.y - other.y
distance = sqrt(dx ** 2 + dy ** 2)
if distance < self.radius + other.radius \
and self.radius > other.radius:
other.alive = False
a self.radius = self.radius + int(other.radius * 0.146)
def draw(self, screen):
"""在窗口上绘制球"""
pygame.draw.circle(screen, self.color,
(self.x, self.y), self.radius, 0)
```
#### 事件处理
可以在事件循环中对鼠标事件进行处理，通过事件对象的`type`属性可以判定事件类型，再通过`pos`属性就可以获得鼠标点击的位置。如果要处理键盘事件也是在这个地方，做法与处理鼠标事件类似。
```Python
def main():
# 定义用来装所有球的容器
balls = []
# 初始化导入的pygame中的模块
pygame.init()
# 初始化用于显示的窗口并设置窗口尺寸
screen = pygame.display.set_mode((800, 600))
# 设置当前窗口的标题
pygame.display.set_caption('大球吃小球')
running = True
# 开启一个事件循环处理发生的事件
while running:
# 从消息队列中获取事件并对事件进行处理
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
running = False
# 处理鼠标事件的代码
if event.type == pygame.MOUSEBUTTONDOWN and event.button == 1:
# 获得点击鼠标的位置
x, y = event.pos
radius = randint(10, 100)
sx, sy = randint(-10, 10), randint(-10, 10)
color = Color.random_color()
# 在点击鼠标的位置创建一个球(大小、速度和颜色随机)
ball = Ball(x, y, radius, sx, sy, color)
# 将球添加到列表容器中
balls.append(ball)
screen.fill((255, 255, 255))
# 取出容器中的球 如果没被吃掉就绘制 被吃掉了就移除
for ball in balls:
if ball.alive:
ball.draw(screen)
else:
balls.remove(ball)
pygame.display.flip()
# 每隔50毫秒就改变球的位置再刷新窗口
pygame.time.delay(50)
for ball in balls:
ball.move(screen)
# 检查球有没有吃到其他的球
for other in balls:
ball.eat(other)
if __name__ == '__main__':
main()
```
上面的两段代码合在一起，我们就完成了“大球吃小球”的游戏（如下图所示），准确的说它算不上一个游戏，但是做一个小游戏的基本知识我们已经通过这个例子告诉大家了，有了这些知识已经可以开始你的小游戏开发之旅了。其实上面的代码中还有很多值得改进的地方，比如刷新窗口以及让球移动起来的代码并不应该放在事件循环中，等学习了多线程的知识后，用一个后台线程来处理这些事可能是更好的选择。如果希望获得更好的用户体验，我们还可以在游戏中加入背景音乐以及在球与球发生碰撞时播放音效，利用pygame的mixer和music模块，我们可以很容易的做到这一点，大家可以自行了解这方面的知识。事实上，想了解更多的关于pygame的知识，最好的教程是[pygame的官方网站](https://www.pygame.org/news)，如果英语没毛病就可以赶紧去看看啦。 如果想开发[3D游戏](https://zh.wikipedia.org/wiki/3D%E6%B8%B8%E6%88%8F)，pygame就显得力不从心了，对3D游戏开发如果有兴趣的读者不妨看看[Panda3D](https://www.panda3d.org/)。
Day11/csv1.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
读取CSV文件
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-13
"""
import csv
filename = 'example.csv'
try:
with open(filename) as f:
reader = csv.reader(f)
data = list(reader)
except FileNotFoundError:
print('无法打开文件:', filename)
else:
for item in data:
print('%-30s%-20s%-10s' % (item[0], item[1], item[2]))
Day11/csv2.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
写入CSV文件
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-13
"""
import csv
class Teacher(object):
def __init__(self, name, age, title):
self.__name = name
self.__age = age
self.__title = title
self.__index = -1
@property
def name(self):
return self.__name
@property
def age(self):
return self.__age
@property
def title(self):
return self.__title
filename = 'teacher.csv'
teachers = [Teacher('骆昊', 38, '叫兽'), Teacher('狄仁杰', 25, '砖家')]
try:
with open(filename, 'w') as f:
writer = csv.writer(f)
for teacher in teachers:
writer.writerow([teacher.name, teacher.age, teacher.title])
except BaseException as e:
print('无法写入文件:', filename)
else:
print('保存数据完成!')
Day11/ex1.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
异常机制 - 处理程序在运行时可能发生的状态
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-13
"""
input_again = True
while input_again:
try:
a = int(input('a = '))
b = int(input('b = '))
print('%d / %d = %f' % (a, b, a / b))
input_again = False
except ValueError:
print('请输入整数')
except ZeroDivisionError:
print('除数不能为0')
# 处理异常让代码不因异常而崩溃是一方面
# 更重要的是可以通过对异常的处理让代码从异常中恢复过来
Day11/ex2.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
异常机制 - 处理程序在运行时可能发生的状态
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-13
"""
input_again = True
while input_again:
try:
a = int(input('a = '))
b = int(input('b = '))
print('%d / %d = %f' % (a, b, a / b))
input_again = False
except (ValueError, ZeroDivisionError) as msg:
print(msg)
Day11/ex3.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
异常机制 - 处理程序在运行时可能发生的状态
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-13
"""
import time
import sys
filename = input('请输入文件名: ')
try:
with open(filename) as f:
lines = f.readlines()
except FileNotFoundError as msg:
print('无法打开文件:', filename)
print(msg)
except UnicodeDecodeError as msg:
print('非文本文件无法解码')
sys.exit()
else:
for line in lines:
print(line.rstrip())
time.sleep(0.5)
finally:
# 此处最适合做善后工作
print('不管发生什么我都会执行')
Day11/ex4.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
引发异常和异常栈
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-13
"""
def f1():
raise AssertionError('发生异常')
def f2():
f1()
def f3():
f2()
f3()
Day11/example.csv 0 → 100755
View file @ 703a9c16
4/5/2014 13:34,Apples,73
4/5/2014 3:41,Cherries,85
4/6/2014 12:46,Pears,14
4/8/2014 8:59,Oranges,52
4/10/2014 2:07,Apples,152
4/10/2014 18:10,Bananas,23
4/10/2014 2:40,Strawberries,98
Day11/file1.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
从文本文件中读取数据
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-13
"""
import time
def main():
# 一次性读取整个文件内容
with open('致橡树.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
print(f.read())
# 通过for-in循环逐行读取
with open('致橡树.txt', mode='r') as f:
for line in f:
print(line, end='')
time.sleep(0.5)
print()
# 读取文件按行读取到列表中
with open('致橡树.txt') as f:
lines = f.readlines()
print(lines)
if __name__ == '__main__':
main()
Day11/file2.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
读取圆周率文件判断其中是否包含自己的生日
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-13
"""
birth = input('请输入你的生日: ')
with open('pi_million_digits.txt') as f:
lines = f.readlines()
pi_string = ''
for line in lines:
pi_string += line.strip()
if birth in pi_string:
print('Bingo!!!')
Day11/file3.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
写文本文件
将100以内的素数写入到文件中
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-13
"""
from math import sqrt
def is_prime(n):
for factor in range(2, int(sqrt(n)) + 1):
if n % factor == 0:
return False
return True
# 试一试有什么不一样
# with open('prime.txt', 'a') as f:
with open('prime.txt', 'w') as f:
for num in range(2, 100):
if is_prime(num):
f.write(str(num) + '\n')
print('写入完成!')
Day11/file4.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
读写二进制文件
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-13
"""
import base64
with open('mm.jpg', 'rb') as f:
data = f.read()
# print(type(data))
# print(data)
print('字节数:', len(data))
# 将图片处理成BASE-64编码
print(base64.b64encode(data))
with open('girl.jpg', 'wb') as f:
f.write(data)
print('写入完成!')
Day11/json1.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
读取JSON数据
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-13
"""
import json
import csv2
json_str = '{"name": "骆昊", "age": 38, "title": "叫兽"}'
result = json.loads(json_str)
print(result)
print(type(result))
print(result['name'])
print(result['age'])
# 把转换得到的字典作为关键字参数传入Teacher的构造器
teacher = csv2.Teacher(**result)
print(teacher)
print(teacher.name)
print(teacher.age)
print(teacher.title)
# 请思考如何将下面JSON格式的天气数据转换成对象并获取我们需要的信息
# 稍后我们会讲解如何通过网络API获取我们需要的JSON格式的数据
"""
{
"wendu": "29",
"ganmao": "各项气象条件适宜，发生感冒机率较低。但请避免长期处于空调房间中，以防感冒。",
"forecast": [
{
"fengxiang": "南风",
"fengli": "3-4级",
"high": "高温 32℃",
"type": "多云",
"low": "低温 17℃",
"date": "16日星期二"
},
{
"fengxiang": "南风",
"fengli": "微风级",
"high": "高温 34℃",
"type": "晴",
"low": "低温 19℃",
"date": "17日星期三"
},
{
"fengxiang": "南风",
"fengli": "微风级",
"high": "高温 35℃",
"type": "晴",
"low": "低温 22℃",
"date": "18日星期四"
},
{
"fengxiang": "南风",
"fengli": "微风级",
"high": "高温 35℃",
"type": "多云",
"low": "低温 22℃",
"date": "19日星期五"
},
{
"fengxiang": "南风",
"fengli": "3-4级",
"high": "高温 34℃",
"type": "晴",
"low": "低温 21℃",
"date": "20日星期六"
}
],
"yesterday": {
"fl": "微风",
"fx": "南风",
"high": "高温 28℃",
"type": "晴",
"low": "低温 15℃",
"date": "15日星期一"
},
"aqi": "72",
"city": "北京"
}
"""
Day11/json2.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
写入JSON文件
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-13
"""
import json
teacher_dict = {'name': '白元芳', 'age': 25, 'title': '讲师'}
json_str = json.dumps(teacher_dict)
print(json_str)
print(type(json_str))
fruits_list = ['apple', 'orange', 'strawberry', 'banana', 'pitaya']
json_str = json.dumps(fruits_list)
print(json_str)
print(type(json_str))
Day11/pi_million_digits.txt 0 → 100644
View file @ 703a9c16
This source diff could not be displayed because it is too large. You can view the blob instead.
Day11/teacher.csv 0 → 100644
View file @ 703a9c16
骆昊,38,叫兽
狄仁杰,25,砖家
Day11/文件和异常.md 0 → 100644
View file @ 703a9c16
## 文件和异常
在实际开发中，常常需要对程序中的数据进行[持久化](https://baike.baidu.com/item/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E6%8C%81%E4%B9%85%E5%8C%96)操作，而实现数据持久化最直接简单的方式就是将数据保存到文件中。说到“文件”这个词，可能需要先科普一下关于[文件系统](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%96%87%E4%BB%B6%E7%B3%BB%E7%BB%9F)的知识，对于这个概念，维基百科上给出了很好的诠释，这里不再浪费笔墨。
在Python中实现文件的读写操作其实非常简单，通过Python内置的`open`函数，我们可以指定文件名、操作模式、编码信息等来获得操作文件的对象，接下来就可以对文件进行读写操作了。这里所说的操作模式是指要打开什么样的文件（字符文件还是二进制文件）以及做什么样的操作（读、写还是追加），具体的如下表所示。
| 操作模式 | 具体含义 |
| -------- | -------------------------------- |
| `'r'` | 读取 （默认） |
| `'w'` | 写入（会先截断之前的内容） |
| `'x'` | 写入，如果文件已经存在会产生异常 |
| `'a'` | 追加，将内容写入到已有文件的末尾 |
| `'b'` | 二进制模式 |
| `'t'` | 文本模式（默认） |
| `'+'` | 更新（既可以读又可以写） |
下面这张图来自于[菜鸟教程](http://www.runoob.com)网站，它展示了如果根据应用程序的需要来设置操作模式。
![](./res/file-open-mode.png)
### 读写文本文件
读取文本文件时，需要在使用`open`函数时指定好带路径的文件名（可以使用相对路径或绝对路径）并将文件模式设置为`'r'`（如果不指定，默认值也是`'r'`），然后通过`encoding`参数指定编码（如果不指定，默认值是None，那么在读取文件时使用的是操作系统默认的编码），如果不能保证保存文件时使用的编码方式与encoding参数指定的编码方式是一致的，那么就可能因无法解码字符而导致读取失败。下面的例子演示了如何读取一个纯文本文件。
```Python
def main():
f = open('致橡树.txt', 'r', encoding='utf-8')
print(f.read())
f.close()
if __name__ == '__main__':
main()
```
请注意上面的代码，如果`open`函数指定的文件并不存在或者无法打开，那么将引发异常状况导致程序崩溃。为了让代码有一定的健壮性和容错性，我们可以使用Python的异常机制对可能在运行时发生状况的代码进行适当的处理，如下所示。
```Python
def main():
f = None
try:
f = open('致橡树.txt', 'r', encoding='utf-8')
print(f.read())
except FileNotFoundError:
print('无法打开指定的文件!')
except LookupError:
print('指定了未知的编码!')
except UnicodeDecodeError:
print('读取文件时解码错误!')
finally:
if f:
f.close()
if __name__ == '__main__':
main()
```
在Python中，我们可以将那些在运行时可能会出现状况的代码放在`try`代码块中，在`try`代码块的后面可以跟上一个或多个`except`来捕获可能出现的异常状况。例如在上面读取文件的过程中，文件找不到会引发`FileNotFoundError`，指定了未知的编码会引发`LookupError`，而如果读取文件时无法按指定方式解码会引发`UnicodeDecodeError`，我们在`try`后面跟上了三个`except`分别处理这三种不同的异常状况。最后我们使用`finally`代码块来关闭打开的文件，释放掉程序中获取的外部资源，由于`finally`块的代码不论程序正常还是异常都会执行到（甚至是调用了`sys`模块的`exit`函数退出Python环境，`finally`块都会被执行，因为`exit`函数实质上是引发了`SystemExit`异常），因此我们通常把`finally`块称为“总是执行代码块”，它最适合用来做释放外部资源的操作。如果不愿意在`finally`代码块中关闭文件对象释放资源，也可以使用上下文语法，通过`with`关键字指定文件对象的上下文环境并在离开上下文环境时自动释放文件资源，代码如下所示。
```Python
def main():
try:
with open('致橡树.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
print(f.read())
except FileNotFoundError:
print('无法打开指定的文件!')
except LookupError:
print('指定了未知的编码!')
except UnicodeDecodeError:
print('读取文件时解码错误!')
if __name__ == '__main__':
main()
```
除了使用文件对象的`read`方法读取文件之外，还可以使用`for-in`循环逐行读取或者用`readlines`方法将文件按行读取到一个列表容器中，代码如下所示。
```Python
import time
def main():
# 一次性读取整个文件内容
with open('致橡树.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
print(f.read())
# 通过for-in循环逐行读取
with open('致橡树.txt', mode='r') as f:
for line in f:
print(line, end='')
time.sleep(0.5)
print()
# 读取文件按行读取到列表中
with open('致橡树.txt') as f:
lines = f.readlines()
print(lines)
if __name__ == '__main__':
main()
```
要将文本信息写入文件文件也非常简单，在使用`open`函数时指定好文件名并将文件模式设置为`'w'`即可。注意如果需要对文件内容进行追加式写入，应该将模式设置为`'a'`。如果要写入的文件不存在会自动创建文件而不是引发异常。下面的例子演示了如何将1~9999直接的素数分别写入三个文件中（1~99之间的素数保存在a.txt中，100~999之间的素数保存在b.txt中，1000~9999之间的素数保存在c.txt中）。
```Python
from math import sqrt
def is_prime(n):
"""判断素数的函数"""
assert n > 0
for factor in range(2, int(sqrt(n)) + 1):
if n % factor == 0:
return False
return True if n != 1 else False
def main():
filenames = ('a.txt', 'b.txt', 'c.txt')
fs_list = []
try:
for filename in filenames:
fs_list.append(open(filename, 'w', encoding='utf-8'))
for number in range(1, 10000):
if is_prime(number):
if number < 100:
fs_list[0].write(str(number) + '\n')
elif number < 1000:
fs_list[1].write(str(number) + '\n')
else:
fs_list[2].write(str(number) + '\n')
except IOError as ex:
print(ex)
print('写文件时发生错误!')
finally:
for fs in fs_list:
fs.close()
print('操作完成!')
if __name__ == '__main__':
main()
```
### 读写二进制文件
知道了如何读写文本文件要读写二进制文件也就很简单了，下面的代码实现了复制图片文件的功能。
```Python
def main():
try:
with open('guido.jpg', 'rb') as fs1:
data = fs1.read()
print(type(data)) # <class 'bytes'>
with open('吉多.jpg', 'wb') as fs2:
fs2.write(data)
except FileNotFoundError as e:
print('指定的文件无法打开.')
except IOError as e:
print('读写文件时出现错误.')
print('程序执行结束.')
if __name__ == '__main__':
main()
```
### 读写JSON文件
通过上面的讲解，我们已经知道如何将文本数据和二进制数据保存到文件中，那么这里还有一个问题，如果希望把一个列表或者一个字典中的数据保存到文件中又该怎么做呢？答案是将数据以JSON格式进行保存。JSON是“JavaScript Object Notation”的缩写，它本来是JavaScript语言中创建对象的一种字面量语法，现在已经被广泛的应用于跨平台跨语言的数据交换，原因很简单，因为JSON也是纯文本，任何系统任何编程语言处理纯文本都是没有问题的。目前JSON基本上已经取代了XML作为异构系统间交换数据的事实标准。关于JSON的知识，更多的可以参考[JSON的官方网站](http://json.org)，从这个网站也可以了解到每种语言处理JSON数据格式可以使用的工具或三方库，下面是一个JSON的简单例子。
```JSON
{
'name': '骆昊',
'age': 38,
'qq': 957658,
'friends': ['王大锤', '白元芳'],
'cars': [
{'brand': 'BYD', 'max_speed': 180},
{'brand': 'Audi', 'max_speed': 280},
{'brand': 'Benz', 'max_speed': 320}
]
}
```
可能大家已经注意到了，上面的JSON跟Python中的字典其实是一样一样的，事实上JSON的数据类型和Python的数据类型是很容易找到对应关系的，如下面两张表所示。
| JSON | Python |
| ------------------- | ------------ |
| object | dict |
| array | list |
| string | str |
| number (int / real) | int / float |
| true / false | True / False |
| null | None |
| Python | JSON |
| -------------------------------------- | ------------ |
| dict | object |
| list, tuple | array |
| str | string |
| int, float, int- & float-derived Enums | number |
| True / False | true / false |
| None | null |
我们使用Python中的json模块就可以将字典或列表以JSON格式保存到文件中，代码如下所示。
```Python
import json
def main():
mydict = {
'name': '骆昊',
'age': 38,
'qq': 957658,
'friends': ['王大锤', '白元芳'],
'cars': [
{'brand': 'BYD', 'max_speed': 180},
{'brand': 'Audi', 'max_speed': 280},
{'brand': 'Benz', 'max_speed': 320}
]
}
try:
with open('data.json', 'w', encoding='utf-8') as fs:
json.dump(mydict, fs)
except IOError as e:
print(e)
print('保存数据完成!')
if __name__ == '__main__':
main()
```
json模块主要有四个比较重要的函数，分别是：
- dump - 将Python对象按照JSON格式序列化到文件中
- dumps - 将Python对象处理成JSON格式的字符串
- load - 将文件中的JSON数据反序列化成对象
- loads - 将字符串的内容反序列化成Python对象
这里出现了两个概念，一个叫序列化，一个叫反序列化。自由的百科全书[维基百科](https://zh.wikipedia.org/)上对这两个概念是这样解释的：“序列化（serialization）在计算机科学的数据处理中，是指将数据结构或对象状态转换为可以存储或传输的形式，这样在需要的时候能够恢复到原先的状态，而且通过序列化的数据重新获取字节时，可以利用这些字节来产生原始对象的副本（拷贝）。与这个过程相反的动作，即从一系列字节中提取数据结构的操作，就是反序列化（deserialization）”。
目前绝大多数网络数据服务（或称之为网络API）都是基于[HTTP协议](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%B6%85%E6%96%87%E6%9C%AC%E4%BC%A0%E8%BE%93%E5%8D%8F%E8%AE%AE)提供JSON格式的数据，关于HTTP协议的相关知识，可以看看阮一峰老师的[《HTTP协议入门》](http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/08/http.html)，如果想了解国内的网络数据服务，可以看看[聚合数据](https://www.juhe.cn/)和[阿凡达数据](http://www.avatardata.cn/)等网站，国外的可以看看[{API}Search](http://apis.io/)网站。下面的例子演示了如何使用requests模块（封装得足够好的第三方网络访问模块）访问网络API获取国内新闻，如何通过json模块解析JSON数据并显示新闻标题，这个例子使用了[天行数据](https://www.tianapi.com/)提供的国内新闻数据接口，其中的APIKey需要自己到该网站申请。
```Python
import requests
import json
def main():
resp = requests.get('http://api.tianapi.com/guonei/?key=APIKey&num=10')
data_model = json.loads(resp.text)
for news in data_model['newslist']:
print(news['title'])
if __name__ == '__main__':
main()
```
在Python中要实现序列化和反序列化除了使用json模块之外，还可以使用pickle和shelve模块，但是这两个模块是使用特有的序列化协议来序列化数据，因此序列化后的数据只能被Python识别。关于这两个模块的相关知识可以自己看看网络上的资料。另外，如果要了解更多的关于Python异常机制的知识，可以看看segmentfault上面的文章[《总结：Python中的异常处理》](https://segmentfault.com/a/1190000007736783)，这篇文章不仅介绍了Python中异常机制的使用，还总结了一系列的最佳实践，很值得一读。
\ No newline at end of file
Day11/致橡树.txt 0 → 100644
View file @ 703a9c16
我如果爱你
绝不学攀援的凌霄花
借你的高枝炫耀自己
我如果爱你
绝不学痴情的鸟儿
为绿荫重复单调的歌曲
Day12/str1.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
字符串常用操作
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-19
"""
import pyperclip
# 转义字符
print('My brother\'s name is \'007\'')
# 原始字符串
print(r'My brother\'s name is \'007\'')
str = 'hello123world'
print('he' in str)
print('her' in str)
# 字符串是否只包含字母
print(str.isalpha())
# 字符串是否只包含字母和数字
print(str.isalnum())
# 字符串是否只包含数字
print(str.isdecimal())
print(str[0:5].isalpha())
print(str[5:8].isdecimal())
list = ['床前明月光', '疑是地上霜', '举头望明月', '低头思故乡']
print('-'.join(list))
sentence = 'You go your way I will go mine'
words_list = sentence.split()
print(words_list)
email = ' jackfrued@126.com '
print(email)
print(email.strip())
print(email.lstrip())
# 将文本放入系统剪切板中
pyperclip.copy('老虎不发猫你当我病危呀')
# 从系统剪切板获得文本
# print(pyperclip.paste())
Day12/str2.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
字符串常用操作 - 实现字符串倒转的方法
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-19
"""
from io import StringIO
def reverse_str1(str):
return str[::-1]
def reverse_str2(str):
if len(str) <= 1:
return str
return reverse_str2(str[1:]) + str[0:1]
def reverse_str3(str):
# StringIO对象是Python中的可变字符串
# 不应该使用不变字符串做字符串连接操作 因为会产生很多无用字符串对象
rstr = StringIO()
str_len = len(str)
for index in range(str_len - 1, -1, -1):
rstr.write(str[index])
return rstr.getvalue()
def reverse_str4(str):
return ''.join(str[index] for index in range(len(str) - 1, -1, -1))
def reverse_str5(str):
# 将字符串处理成列表
str_list = list(str)
str_len = len(str)
# 使用zip函数将两个序列合并成一个产生元组的迭代器
# 每次正好可以取到一前一后两个下标来实现元素的交换
for i, j in zip(range(str_len // 2), range(str_len - 1, str_len // 2, -1)):
str_list[i], str_list[j] = str_list[j], str_list[i]
# 将列表元素连接成字符串
return ''.join(str_list)
if __name__ == '__main__':
str = 'I love Python'
print(reverse_str1(str))
print(str)
print(reverse_str2(str))
print(str)
print(reverse_str3(str))
print(str)
print(reverse_str4(str))
print(str)
print(reverse_str5(str))
print(str)
# 提醒学生注意这是一个面试题: 写出你能想到的实现字符串倒转的代码
Day12/test3.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
验证输入用户名和QQ号是否有效并给出对应的提示信息
要求：
用户名必须由字母、数字或下划线构成且长度在6~20个字符之间
QQ号是5~12的数字且首位不能为0
"""
import re
def main():
username = input('请输入用户名: ')
qq = input('请输入QQ号: ')
m1 = re.match(r'^[0-9a-zA-Z_]{6,20}$', username)
if not m1:
print('请输入有效的用户名.')
m2 = re.match(r'^[1-9]\d{4,11}$', qq)
if not m2:
print('请输入有效的QQ号.')
if m1 and m2:
print('你输入的信息是有效的!')
if __name__ == '__main__':
main()
Day12/test4.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
import re
def main():
# 创建正则表达式对象 使用了前瞻和回顾来保证手机号前后不应该出现数字
pattern = re.compile(r'(?<=\D)(1[38]\d{9}|14[57]\d{8}|15[0-35-9]\d{8}|17[678]\d{8})(?=\D)')
sentence = '''
重要的事情说8130123456789遍，我的手机号是13512346789这个靓号，
不是15600998765，也是110或119，王大锤的手机号才是15600998765。
'''
# 查找所有匹配并保存到一个列表中
mylist = re.findall(pattern, sentence)
print(mylist)
print('--------华丽的分隔线--------')
# 通过迭代器取出匹配对象并获得匹配的内容
for temp in pattern.finditer(sentence):
print(temp.group())
print('--------华丽的分隔线--------')
# 通过search函数指定搜索位置找出所有匹配
m = pattern.search(sentence)
while m:
print(m.group())
m = pattern.search(sentence, m.end())
if __name__ == '__main__':
main()
Day12/test5.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
import re
def main():
sentence = '你丫是傻叉吗? 我操你大爷的. Fuck you.'
purified = re.sub('[操肏艹草曹]|fuck|shit|傻[比屄逼叉缺吊屌]|煞笔',
'*', sentence, flags=re.IGNORECASE)
print(purified)
if __name__ == '__main__':
main()
Day12/字符串和正则表达式.md 0 → 100644
View file @ 703a9c16
## 使用正则表达式
### 正则表达式相关知识
在编写处理字符串的程序或网页时，经常会有查找符合某些复杂规则的字符串的需要，正则表达式就是用于描述这些规则的工具，换句话说正则表达式是一种工具，它定义了字符串的匹配模式（如何检查一个字符串是否有跟某种模式匹配的部分或者从一个字符串中将与模式匹配的部分提取出来或者替换掉）。如果你在Windows操作系统中使用过文件查找并且在指定文件名时使用过通配符（\*和?），那么正则表达式也是与之类似的用来进行文本匹配的工具，只不过比起通配符正则表达式更强大，它能更精确地描述你的需求（当然你付出的代价是书写一个正则表达式比打出一个通配符要复杂得多，要知道任何给你带来好处的东西都是有代价的，就如同学习一门编程语言一样），比如你可以编写一个正则表达式，用来查找所有以0开头，后面跟着2-3个数字，然后是一个连字号“-”，最后是7或8位数字的字符串（像028-12345678或0813-7654321），这不就是国内的座机号码吗。最初计算机是为了做数学运算而诞生的，处理的信息基本上都是数值，而今天我们在日常工作中处理的信息基本上都是文本数据，我们希望计算机能够识别和处理符合某些模式的文本，正则表达式就显得非常重要了。今天几乎所有的编程语言都提供了对正则表达式操作的支持，Python通过标准库中的re模块来支持正则表达式操作。
我们可以考虑下面一个问题：我们从某个地方（可能是一个文本文件，也可能是网络上的一则新闻）获得了一个字符串，希望在字符串中找出手机号和座机号。当然我们可以设定手机号是11位的数字（注意并不是随机的11位数字，因为你没有见过“25012345678”这样的手机号吧）而座机号跟上一段中描述的模式相同，如果不使用正则表达式要完成这个任务就会很麻烦。
关于正则表达式的相关知识，大家可以阅读一篇非常有名的博客叫[《正则表达式30分钟入门教程》](https://deerchao.net/tutorials/regex/regex.htm)，读完这篇文章后你就可以看懂下面的表格，这是我们对正则表达式中的一些基本符号进行的扼要总结。
| 符号 | 解释 | 示例 | 说明 |
| ------------------ | ----------------------------------------- | ---------------- | -------------------------------------------------- |
| . | 匹配任意字符 | b.t | 可以匹配bat / but / b#t / b1t等 |
| \\w | 匹配字母/数字/下划线 | b\\wt | 可以匹配bat / b1t / b_t等<br>但不能匹配b#t |
| \\s | 匹配空白字符（包括\r、\n、\t等） | love\\syou | 可以匹配love you |
| \\d | 匹配数字 | \\d\\d | 可以匹配01 / 23 / 99等 |
| \\b | 匹配单词的边界 | \\bThe\\b | |
| ^ | 匹配字符串的开始 | ^The | 可以匹配The开头的字符串 |
| $ | 匹配字符串的结束 | .exe$ | 可以匹配.exe结尾的字符串 |
| \\W | 匹配非字母/数字/下划线 | b\\Wt | 可以匹配b#t / b@t等<br>但不能匹配but / b1t / b_t等 |
| \\S | 匹配非空白字符 | love\\Syou | 可以匹配love#you等<br>但不能匹配love you |
| \\D | 匹配非数字 | \\d\\D | 可以匹配9a / 3# / 0F等 |
| \\B | 匹配非单词边界 | \\Bio\\B | |
| [] | 匹配来自字符集的任意单一字符 | [aeiou] | 可以匹配任一元音字母字符 |
| [^] | 匹配不在字符集中的任意单一字符 | [^aeiou] | 可以匹配任一非元音字母字符 |
| * | 匹配0次或多次 | \\w* | |
| + | 匹配1次或多次 | \\w+ | |
| ? | 匹配0次或1次 | \\w? | |
| {N} | 匹配N次 | \\w{3} | |
| {M,} | 匹配至少M次 | \\w{3,} | |
| {M,N} | 匹配至少M次至多N次 | \\w{3,6} | |
| \| | 分支 | foo\|bar | 可以匹配foo或者bar |
| (?#) | 注释 | | |
| (exp) | 匹配exp并捕获到自动命名的组中 | | |
| (?&lt;name&gt;exp) | 匹配exp并捕获到名为name的组中 | | |
| (?:exp) | 匹配exp但是不捕获匹配的文本 | | |
| (?=exp) | 匹配exp前面的位置 | \\b\\w+(?=ing) | 可以匹配I'm dancing中的danc |
| (?<=exp) | 匹配exp后面的位置 | (?<=\\bdanc)\\w+\\b | 可以匹配I love dancing and reading中的第一个ing |
| (?!exp) | 匹配后面不是exp的位置 | | |
| (?<!exp) | 匹配前面不是exp的位置 | | |
| *? | 重复任意次，但尽可能少重复 | a.\*b<br>a.\*?b | 将正则表达式应用于aabab，前者会匹配整个字符串aabab，后者会匹配aab和ab两个字符串 |
| +? | 重复1次或多次，但尽可能少重复 | | |
| ?? | 重复0次或1次，但尽可能少重复 | | |
| {M,N}? | 重复M到N次，但尽可能少重复 | | |
| {M,}? | 重复M次以上，但尽可能少重复 | | |
> **说明：**如果需要匹配的字符是正则表达式中的特殊字符，那么可以使用\\进行转义处理，例如想匹配小数点可以写成\\.就可以了，因为直接写.会匹配任意字符；同理，想匹配圆括号必须写成\\(和\\)，否则圆括号被视为正则表达式中的分组。
### Python对正则表达式的支持
Python提供了re模块来支持正则表达式相关操作，下面是re模块中的核心函数。
| 函数 | 说明 |
| -------------------------------------------- | ------------------------------------------------------------ |
| compile(pattern, flags=0) | 编译正则表达式返回正则表达式对象 |
| match(pattern, string, flags=0) | 用正则表达式匹配字符串 成功返回匹配对象 否则返回None |
| search(pattern, string, flags=0) | 搜索字符串中第一次出现正则表达式的模式 成功返回匹配对象 否则返回None |
| split(pattern, string, maxsplit=0, flags=0) | 用正则表达式指定的模式分隔符拆分字符串 返回列表 |
| sub(pattern, repl, string, count=0, flags=0) | 用指定的字符串替换原字符串中与正则表达式匹配的模式 可以用count指定替换的次数 |
| fullmatch(pattern, string, flags=0) | match函数的完全匹配（从字符串开头到结尾）版本 |
| findall(pattern, string, flags=0) | 查找字符串所有与正则表达式匹配的模式 返回字符串的列表 |
| finditer(pattern, string, flags=0) | 查找字符串所有与正则表达式匹配的模式 返回一个迭代器 |
| purge() | 清除隐式编译的正则表达式的缓存 |
| re.I / re.IGNORECASE | 忽略大小写匹配标记 |
| re.M / re.MULTILINE | 多行匹配标记 |
> **说明：**上面提到的re模块中的这些函数，实际开发中也可以用正则表达式对象的方法替代对这些函数的使用，如果一个正则表达式需要重复的使用，那么先通过compile函数编译正则表达式并创建出正则表达式对象无疑是更为明智的选择。
下面我们通过一系列的例子来告诉大家在Python中如何使用正则表达式。
#### 例子1：验证输入用户名和QQ号是否有效并给出对应的提示信息。
```Python
"""
验证输入用户名和QQ号是否有效并给出对应的提示信息
要求：
用户名必须由字母、数字或下划线构成且长度在6~20个字符之间
QQ号是5~12的数字且首位不能为0
"""
import re
def main():
username = input('请输入用户名: ')
qq = input('请输入QQ号: ')
# match函数的第一个参数是正则表达式字符串或正则表达式对象
# 第二个参数是要跟正则表达式做匹配的字符串对象
m1 = re.match(r'^[0-9a-zA-Z_]{6,20}$', username)
if not m1:
print('请输入有效的用户名.')
m2 = re.match(r'^[1-9]\d{4,11}$', qq)
if not m2:
print('请输入有效的QQ号.')
if m1 and m2:
print('你输入的信息是有效的!')
if __name__ == '__main__':
main()
```
> **提示**：上面在书写正则表达式时使用了“原始字符串”的写法（在字符串前面加上了r），所谓“原始字符串”就是字符串中的每个字符都是它原始的意义，说得更直接一点就是字符串中没有所谓的转义字符啦。因为正则表达式中有很多元字符和需要进行转义的地方，如果不使用原始字符串就需要将反斜杠写作\\\\，例如表示数字的\\d得书写成\\\\d，这样不仅写起来不方便，阅读的时候也会很吃力。
#### 例子2：从一段文字中提取出国内手机号码。
下面这张图是截止到2017年底，国内三家运营商推出的手机号段。
![](./res/tel-start-number.png)
```Python
import re
def main():
# 创建正则表达式对象 使用了前瞻和回顾来保证手机号前后不应该出现数字
pattern = re.compile(r'(?<=\D)1[34578]\d{9}(?=\D)')
sentence = '''
重要的事情说8130123456789遍，我的手机号是13512346789这个靓号，
不是15600998765，也是110或119，王大锤的手机号才是15600998765。
'''
# 查找所有匹配并保存到一个列表中
mylist = re.findall(pattern, sentence)
print(mylist)
print('--------华丽的分隔线--------')
# 通过迭代器取出匹配对象并获得匹配的内容
for temp in pattern.finditer(sentence):
print(temp.group())
print('--------华丽的分隔线--------')
# 通过search函数指定搜索位置找出所有匹配
m = pattern.search(sentence)
while m:
print(m.group())
m = pattern.search(sentence, m.end())
if __name__ == '__main__':
main()
```
> **说明**：上面匹配国内手机号的正则表达式并不够好，因为像14开头的号码只有145或147，而上面的正则表达式并没有考虑这种情况，要匹配国内手机号，更好的正则表达式的写法是：`(?<=\D)(1[38]\d{9}|14[57]\d{8}|15[0-35-9]\d{8}|17[678]\d{8})(?=\D)`，国内最近好像有19和16开头的手机号了，但是这个暂时不在我们考虑之列。
#### 例子3：替换字符串中的不良内容
```Python
import re
def main():
sentence = '你丫是傻叉吗? 我操你大爷的. Fuck you.'
purified = re.sub('[操肏艹草曹]|fuck|shit|傻[比屄逼叉缺吊屌]|煞笔',
'*', sentence, flags=re.IGNORECASE)
print(purified) # 你丫是*吗? 我*你大爷的. * you.
if __name__ == '__main__':
main()
```
> **说明**：re模块的正则表达式相关函数中都有一个flags参数，它代表了正则表达式的匹配标记，可以通过该标记来指定匹配时是否忽略大小写、是否进行多行匹配、是否显示调试信息等。如果需要为flags参数指定多个值，可以使用[按位或运算符](http://www.runoob.com/python/python-operators.html#ysf5)进行叠加，如`flags=re.I | re.M`。
#### 例子4：拆分长字符串
```Python
import re
def main():
poem = '窗前明月光，疑是地上霜。举头望明月，低头思故乡。'
sentence_list = re.split(r'[，。, .]', poem)
while '' in sentence_list:
sentence_list.remove('')
print(sentence_list) # ['窗前明月光', '疑是地上霜', '举头望明月', '低头思故乡']
if __name__ == '__main__':
main()
```
### 后话
如果要从事爬虫类应用的开发，那么正则表达式一定是一个非常好的助手，因为它可以帮助我们迅速的从网页代码中发现某种我们指定的模式并提取出我们需要的信息，当然对于初学者来收，要编写一个正确的适当的正则表达式可能并不是一件容易的事情（当然有些常用的正则表达式可以直接在网上找找），所以实际开发爬虫应用的时候，有很多人会选择[Beautiful Soup](https://www.crummy.com/software/BeautifulSoup/)或[Lxml](http://lxml.de/)来进行匹配和信息的提取，前者简单方便但是性能较差，后者既好用性能也好，但是安装稍嫌麻烦，这些内容我们会在后期的爬虫专题中为大家介绍。
\ No newline at end of file
Day13/asyncio1.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
异步I/O操作 - asyncio模块
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-21
"""
import asyncio
import threading
# import time
@asyncio.coroutine
def hello():
print('%s: hello, world!' % threading.current_thread())
# 休眠不会阻塞主线程因为使用了异步I/O操作
# 注意有yield from才会等待休眠操作执行完成
yield from asyncio.sleep(2)
# asyncio.sleep(1)
# time.sleep(1)
print('%s: goodbye, world!' % threading.current_thread())
loop = asyncio.get_event_loop()
tasks = [hello(), hello()]
# 等待两个异步I/O操作执行结束
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))
print('game over!')
loop.close()
Day13/asyncio2.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
异步I/O操作 - async和await
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-21
"""
import asyncio
import threading
# 通过async修饰的函数不再是普通函数而是一个协程
# 注意async和await将在Python 3.7中作为关键字出现
async def hello():
print('%s: hello, world!' % threading.current_thread())
await asyncio.sleep(2)
print('%s: goodbye, world!' % threading.current_thread())
loop = asyncio.get_event_loop()
tasks = [hello(), hello()]
# 等待两个异步I/O操作执行结束
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))
loop.close()
Day13/asyncio3.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
异步I/O操作 - asyncio模块
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-21
"""
import asyncio
async def wget(host):
print('wget %s...' % host)
connect = asyncio.open_connection(host, 80)
# 异步方式等待连接结果
reader, writer = await connect
header = 'GET / HTTP/1.0\r\nHost: %s\r\n\r\n' % host
writer.write(header.encode('utf-8'))
# 异步I/O方式执行写操作
await writer.drain()
while True:
# 异步I/O方式执行读操作
line = await reader.readline()
if line == b'\r\n':
break
print('%s header > %s' % (host, line.decode('utf-8').rstrip()))
writer.close()
loop = asyncio.get_event_loop()
# 通过生成式语法创建一个装了三个协程的列表
hosts_list = ['www.sina.com.cn', 'www.sohu.com', 'www.163.com']
tasks = [wget(host) for host in hosts_list]
# 下面的方法将异步I/O操作放入EventLoop直到执行完毕
loop.run_until_complete(asyncio.wait(tasks))
loop.close()
Day13/coroutine1.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
使用协程 - 模拟快递中心派发快递
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-21
"""
from time import sleep
from random import random
def build_deliver_man(man_id):
total = 0
while True:
total += 1
print('%d号快递员准备接今天的第%d单.' % (man_id, total))
pkg = yield
print('%d号快递员收到编号为%s的包裹.' % (man_id, pkg))
sleep(random() * 3)
def package_center(deliver_man, max_per_day):
num = 1
deliver_man.send(None)
# next(deliver_man)
while num <= max_per_day:
package_id = 'PKG-%d' % num
deliver_man.send(package_id)
num += 1
sleep(0.1)
deliver_man.close()
print('今天的包裹派送完毕!')
dm = build_deliver_man(1)
package_center(dm, 10)
# 两个函数虽然没有调用关系但是创建快递员的函数作为一个协程协助了快递中心函数完成任务
# 想一想如果有多个快递员的时候应该如何处理
Day13/coroutine2.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
使用协程 - 查看协程的状态
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-21
"""
from time import sleep
from inspect import getgeneratorstate
def build_deliver_man(man_id):
total = 0
while True:
total += 1
print('%d号快递员准备接今天的第%d单.' % (man_id, total))
pkg = yield
print('%d号快递员收到编号为%s的包裹.' % (man_id, pkg))
sleep(0.5)
def package_center(deliver_man, max_per_day):
num = 1
# 创建状态(GEN_CREATED) - 等待开始执行
print(getgeneratorstate(deliver_man))
deliver_man.send(None)
# 挂起状态(GEN_SUSPENDED) - 在yield表达式处暂停
print(getgeneratorstate(deliver_man))
# next(deliver_man)
while num <= max_per_day:
package_id = 'PKG-%d' % num
deliver_man.send(package_id)
num += 1
deliver_man.close()
# 结束状态(GEN_CLOSED) - 执行完毕
print(getgeneratorstate(deliver_man))
print('今天的包裹派送完毕!')
dm = build_deliver_man(1)
package_center(dm, 10)
Day13/generator1.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
生成器 - 生成器语法
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-21
"""
seq = [x * x for x in range(10)]
print(seq)
gen = (x * x for x in range(10))
print(gen)
for x in gen:
print(x)
num = 10
gen = (x ** y for x, y in zip(range(1, num), range(num - 1, 0, -1)))
print(gen)
n = 1
while n < num:
print(next(gen))
n += 1
Day13/generator2.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
生成器 - 使用yield关键字
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-21
"""
def fib(num):
n, a, b = 0, 0, 1
while n < num:
yield b
a, b = b, a + b
n += 1
for x in fib(20):
print(x)
Day13/multiprocess1.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
使用Process类创建多个进程
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-20
"""
# 通过下面程序的执行结果可以证实 父进程在创建子进程时复制了进程及其数据结构
# 每个进程都有自己独立的内存空间 所以进程之间共享数据只能通过IPC的方式
from multiprocessing import Process, Queue
from time import sleep
def sub_task(string, q):
number = q.get()
while number:
print('%d: %s' % (number, string))
sleep(0.001)
number = q.get()
def main():
q = Queue(10)
for number in range(1, 11):
q.put(number)
Process(target=sub_task, args=('Ping', q)).start()
Process(target=sub_task, args=('Pong', q)).start()
if __name__ == '__main__':
main()
Day13/multiprocess2.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
实现进程间的通信
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-20
"""
import multiprocessing
import os
def sub_task(queue):
print('子进程进程号:', os.getpid())
counter = 0
while counter < 1000:
queue.put('Pong')
counter += 1
if __name__ == '__main__':
print('当前进程号:', os.getpid())
queue = multiprocessing.Queue()
p = multiprocessing.Process(target=sub_task, args=(queue,))
p.start()
counter = 0
while counter < 1000:
queue.put('Ping')
counter += 1
p.join()
print('子任务已经完成.')
for _ in range(2000):
print(queue.get(), end='')
Day13/multiprocess3.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
创建进程调用其他程序
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-20
"""
import subprocess
import sys
def main():
# 通过sys.argv获取命令行参数
if len(sys.argv) > 1:
# 第一个命令行参数是程序本身所以从第二个开始取
for index in range(1, len(sys.argv)):
try:
# 通过subprocess模块的call函数启动子进程
status = subprocess.call(sys.argv[index])
except FileNotFoundError:
print('不能执行%s命令' % sys.argv[index])
else:
print('请使用命令行参数指定要执行的进程')
if __name__ == '__main__':
main()
Day13/multiprocess4.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
from time import time
def main():
total = 0
number_list = [x for x in range(1, 100000001)]
start = time()
for number in number_list:
total += number
print(total)
end = time()
print('Execution time: %.3fs' % (end - start))
if __name__ == '__main__':
main()
\ No newline at end of file
Day13/multithread1.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
使用多线程的情况 - 模拟多个下载任务
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-20
"""
from random import randint
from time import time, sleep
import atexit
import _thread
def download_task(filename):
print('开始下载%s...' % filename)
time_to_download = randint(5, 10)
print('剩余时间%d秒.' % time_to_download)
sleep(time_to_download)
print('%s下载完成!' % filename)
def shutdown_hook(start):
end = time()
print('总共耗费了%.3f秒.' % (end - start))
def main():
start = time()
# 将多个下载任务放到多个线程中执行
thread1 = _thread.start_new_thread(download_task, ('Python从入门到住院.pdf',))
thread2 = _thread.start_new_thread(download_task, ('Peking Hot.avi',))
# 注册关机钩子在程序执行结束前计算执行时间
atexit.register(shutdown_hook, start)
if __name__ == '__main__':
main()
# 执行这里的代码会引发致命错误(不要被这个词吓到) 因为主线程结束后下载线程再想执行就会出问题
# 需要说明一下 由于_thread模块属于比较底层的线程操作而且不支持守护线程的概念
# 在实际开发中会有诸多不便 因此我们推荐使用threading模块提供的高级操作进行多线程编程
Day13/multithread2.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
使用多线程的情况 - 模拟多个下载任务
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-20
"""
from random import randint
from threading import Thread
from time import time, sleep
def download_task(filename):
print('开始下载%s...' % filename)
time_to_download = randint(5, 10)
sleep(time_to_download)
print('%s下载完成! 耗费了%d秒' % (filename, time_to_download))
def main():
start = time()
thread1 = Thread(target=download_task, args=('Python从入门到住院.pdf',))
thread1.start()
thread2 = Thread(target=download_task, args=('Peking Hot.avi',))
thread2.start()
thread1.join()
thread2.join()
end = time()
print('总共耗费了%.3f秒' % (end - start))
if __name__ == '__main__':
main()
Day13/multithread3.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
使用多线程的情况 - 模拟多个下载任务
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-20
"""
from random import randint
from time import time, sleep
import threading
class DownloadTask(threading.Thread):
def __init__(self, filename):
super().__init__()
self._filename = filename
def run(self):
print('开始下载%s...' % self._filename)
time_to_download = randint(5, 10)
print('剩余时间%d秒.' % time_to_download)
sleep(time_to_download)
print('%s下载完成!' % self._filename)
def main():
start = time()
# 将多个下载任务放到多个线程中执行
# 通过自定义的线程类创建线程对象 线程启动后会回调执行run方法
thread1 = DownloadTask('Python从入门到住院.pdf')
thread1.start()
thread2 = DownloadTask('Peking Hot.avi')
thread2.start()
thread1.join()
thread2.join()
end = time()
print('总共耗费了%.3f秒' % (end - start))
if __name__ == '__main__':
main()
# 请注意通过threading.Thread创建的线程默认是非守护线程
Day13/multithread4.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
使用多线程的情况 - 耗时间的任务在独立的线程中执行
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-20
"""
import time
import tkinter
import tkinter.messagebox
from threading import Thread
def main():
class DownloadTaskHandler(Thread):
def run(self):
# 模拟下载任务需要花费10秒钟时间
time.sleep(10)
tkinter.messagebox.showinfo('提示', '下载完成!')
# 启用下载按钮
button1.config(state=tkinter.NORMAL)
def download():
# 禁用下载按钮
button1.config(state=tkinter.DISABLED)
# 通过daemon参数将线程设置为守护线程(主程序退出就不再保留执行)
DownloadTaskHandler(daemon=True).start()
def show_about():
tkinter.messagebox.showinfo('关于', '作者: 骆昊(v1.0)')
top = tkinter.Tk()
top.title('单线程')
top.geometry('200x150')
top.wm_attributes('-topmost', 1)
panel = tkinter.Frame(top)
button1 = tkinter.Button(panel, text='下载', command=download)
button1.pack(side='left')
button2 = tkinter.Button(panel, text='关于', command=show_about)
button2.pack(side='right')
panel.pack(side='bottom')
tkinter.mainloop()
if __name__ == '__main__':
main()
Day13/multithread5.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
多个线程共享数据 - 没有锁的情况
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-20
"""
from time import sleep
from threading import Thread, Lock
class Account(object):
def __init__(self):
self._balance = 0
self._lock = Lock()
def deposit(self, money):
# 先获取锁才能执行后续的代码
self._lock.acquire()
try:
new_balance = self._balance + money
sleep(0.01)
self._balance = new_balance
finally:
# 这段代码放在finally中保证释放锁的操作一定要执行
self._lock.release()
@property
def balance(self):
return self._balance
class AddMoneyThread(Thread):
def __init__(self, account, money):
super().__init__()
self._account = account
self._money = money
def run(self):
self._account.deposit(self._money)
def main():
account = Account()
threads = []
# 创建100个存款的线程向同一个账户中存钱
for _ in range(100):
t = AddMoneyThread(account, 1)
threads.append(t)
t.start()
# 等所有存款的线程都执行完毕∫
for t in threads:
t.join()
print('账户余额为: ￥%d元' % account.balance)
if __name__ == '__main__':
main()
Day13/multithread6.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
多个线程共享数据 - 有锁的情况
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-20
"""
import time
import threading
class Account(object):
def __init__(self):
self._balance = 0
self._lock = threading.Lock()
def deposit(self, money):
# 获得锁后代码才能继续执行
self._lock.acquire()
try:
new_balance = self._balance + money
time.sleep(0.01)
self._balance = new_balance
finally:
# 操作完成后一定要记着释放锁
self._lock.release()
@property
def balance(self):
return self._balance
if __name__ == '__main__':
account = Account()
# 创建100个存款的线程向同一个账户中存钱
for _ in range(100):
threading.Thread(target=account.deposit, args=(1,)).start()
# 等所有存款的线程都执行完毕
time.sleep(2)
print('账户余额为: ￥%d元' % account.balance)
# 想一想结果为什么不是我们期望的100元
Day13/singlethread1.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
不使用多线程的情况 - 模拟多个下载任务
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-20
"""
from random import randint
from time import time, sleep
def download_task(filename):
print('开始下载%s...' % filename)
time_to_download = randint(5, 10)
sleep(time_to_download)
print('下载完成! 耗费了%d秒' % time_to_download)
def main():
start = time()
download_task('Python从入门到住院.pdf')
download_task('Peking Hot.avi')
end = time()
print('总共耗费了%.2f秒.' % (end - start))
if __name__ == '__main__':
main()
Day13/singlethread2.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
不使用多线程的情况 - 耗时间的任务阻塞主事件循环
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-20
"""
import time
import tkinter
import tkinter.messagebox
def download():
# 模拟下载任务需要花费10秒钟时间
time.sleep(10)
tkinter.messagebox.showinfo('提示', '下载完成!')
def show_about():
tkinter.messagebox.showinfo('关于', '作者: 骆昊(v1.0)')
def main():
top = tkinter.Tk()
top.title('单线程')
top.geometry('200x150')
top.wm_attributes('-topmost', True)
panel = tkinter.Frame(top)
button1 = tkinter.Button(panel, text='下载', command=download)
button1.pack(side='left')
button2 = tkinter.Button(panel, text='关于', command=show_about)
button2.pack(side='right')
panel.pack(side='bottom')
tkinter.mainloop()
if __name__ == '__main__':
main()
# 在不使用多线程的情况下 一旦点击下载按钮 由于该操作需要花费10秒中的时间
# 整个主消息循环也会被阻塞10秒钟无法响应其他的事件
# 事实上 对于没有因果关系的子任务 这种顺序执行的方式并不合理
Day13/test2.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
import time
from threading import Thread, Lock
class Account(object):
def __init__(self, balance=0):
self._balance = balance
self._lock = Lock()
@property
def balance(self):
return self._balance
def deposit(self, money):
# 当多个线程同时访问一个资源的时候 就有可能因为竞争资源导致资源的状态错误
# 被多个线程访问的资源我们通常称之为临界资源 对临界资源的访问需要加上保护
if money > 0:
self._lock.acquire()
try:
new_balance = self._balance + money
time.sleep(0.01)
self._balance = new_balance
finally:
self._lock.release()
class AddMoneyThread(Thread):
def __init__(self, account):
super().__init__()
self._account = account
def run(self):
self._account.deposit(1)
def main():
account = Account(1000)
tlist = []
for _ in range(100):
t = AddMoneyThread(account)
tlist.append(t)
t.start()
for t in tlist:
t.join()
print('账户余额: %d元' % account.balance)
if __name__ == '__main__':
main()
Day13/test3.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
from random import randint
from threading import Thread
from time import sleep
import pygame
class Color(object):
BLACK = (0, 0, 0)
WHITE = (255, 255, 255)
GRAY = (242, 242, 242)
@staticmethod
def random_color():
r = randint(0, 255)
g = randint(0, 255)
b = randint(0, 255)
return r, g, b
class Car(object):
def __init__(self, x, y, color):
self._x = x
self._y = y
self._color = color
def move(self):
if self._x + 80 < 950:
self._x += randint(1, 10)
def draw(self, screen):
pygame.draw.rect(screen, self._color,
(self._x, self._y, 80, 40), 0)
def main():
class BackgroundTask(Thread):
def run(self):
while True:
screen.fill(Color.GRAY)
pygame.draw.line(screen, Color.BLACK, (130, 0), (130, 600), 4)
pygame.draw.line(screen, Color.BLACK, (950, 0), (950, 600), 4)
for car in cars:
car.draw(screen)
pygame.display.flip()
sleep(0.05)
for car in cars:
car.move()
cars = []
for index in range(5):
temp = Car(50, 50 + 120 * index, Color.random_color())
cars.append(temp)
pygame.init()
screen = pygame.display.set_mode((1000, 600))
BackgroundTask(daemon=True).start()
running = True
while running:
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
running = False
pygame.quit()
if __name__ == '__main__':
main()
Day13/进程和线程.md 0 → 100644
View file @ 703a9c16
## 进程和线程
今天我们使用的计算机早已进入多CPU或多核时代，而我们使用的操作系统都是支持“多任务”的操作系统，这使得我们可以同时运行多个程序，也可以将一个程序分解为若干个相对独立的子任务，让多个子任务并发的执行，从而缩短程序的执行时间，同时也让用户获得更好的体验。因此在当下不管是用什么编程语言进行开发，实现让程序同时执行多个任务也就是常说的“并发编程”，应该是程序员必备技能之一。为此，我们需要先讨论两个概念，一个叫进程，一个叫线程。
### 概念
进程就是操作系统中执行的一个程序，操作系统以进程为单位分配存储空间，每个进程都有自己的地址空间、数据栈以及其他用于跟踪进程执行的辅助数据，操作系统管理所有进程的执行，为它们合理的分配资源。进程可以通过fork或spawn的方式来创建新的进程来执行其他的任务，不过新的进程也有自己独立的内存空间，因此必须通过进程间通信机制（IPC，Inter-Process Communication）来实现数据共享，具体的方式包括管道、信号、套接字、共享内存区等。
一个进程还可以拥有多个并发的执行线索，简单的说就是拥有多个可以获得CPU调度的执行单元，这就是所谓的线程。由于线程在同一个进程下，它们可以共享相同的上下文，因此相对于进程而言，线程间的信息共享和通信更加容易。当然在单核CPU系统中，真正的并发是不可能的，因为在某个时刻能够获得CPU的只有唯一的一个线程，多个线程共享了CPU的执行时间。使用多线程实现并发编程为程序带来的好处是不言而喻的，最主要的体现在提升程序的性能和改善用户体验，今天我们使用的软件几乎都用到了多线程技术，这一点可以利用系统自带的进程监控工具（如macOS中的“活动监视器”、Windows中的“任务管理器”）来证实，如下图所示。
![](./res/macos-monitor.png)
当然多线程也并不是没有坏处，站在其他进程的角度，多线程的程序对其他程序并不友好，因为它占用了更多的CPU执行时间，导致其他程序无法获得足够的CPU执行时间；另一方面，站在开发者的角度，编写和调试多线程的程序都对开发者有较高的要求，对于初学者来说更加困难。
Python既支持多进程又支持多线程，因此使用Python实现并发编程主要有3种方式：多进程、多线程、多进程+多线程。
### Python中的多进程
Unix和Linux操作系统上提供了`fork()`系统调用来创建进程，调用`fork()`函数的是父进程，创建出的是子进程，子进程是父进程的一个拷贝，但是子进程拥有自己的PID。`fork()`函数非常特殊它会返回两次，父进程中可以通过`fork()`函数的返回值得到子进程的PID，而子进程中的返回值永远都是0。Python的os模块提供了`fork()`函数。由于Windows系统没有`fork()`调用，因此要实现跨平台的多进程编程，可以使用multiprocessing模块的`Process`类来创建子进程，而且该模块还提供了更高级的封装，例如批量启动进程的进程池（`Pool`）、用于进程间通信的队列（`Queue`）和管道（`Pipe`）等。
下面用一个下载文件的例子来说明使用多进程和不使用多进程到底有什么差别，先看看下面的代码。
```Python
from random import randint
from time import time, sleep
def download_task(filename):
print('开始下载%s...' % filename)
time_to_download = randint(5, 10)
sleep(time_to_download)
print('%s下载完成! 耗费了%d秒' % (filename, time_to_download))
def main():
start = time()
download_task('Python从入门到住院.pdf')
download_task('Peking Hot.avi')
end = time()
print('总共耗费了%.2f秒.' % (end - start))
if __name__ == '__main__':
main()
```
下面是运行程序得到的一次运行结果。
```Shell
开始下载Python从入门到住院.pdf...
Python从入门到住院.pdf下载完成! 耗费了6秒
开始下载Peking Hot.avi...
Peking Hot.avi下载完成! 耗费了7秒
总共耗费了13.01秒.
```
从上面的例子可以看出，如果程序中的代码只能按顺序一点点的往下执行，那么即使执行两个毫不相关的下载任务，也需要先等待一个文件下载完成后才能开始下一个下载任务，很显然这并不合理也没有效率。接下来我们使用多进程的方式将两个下载任务放到不同的进程中，代码如下所示。
```Python
from multiprocessing import Process
from os import getpid
from random import randint
from time import time, sleep
def download_task(filename):
print('启动下载进程，进程号[%d].' % getpid())
print('开始下载%s...' % filename)
time_to_download = randint(5, 10)
sleep(time_to_download)
print('%s下载完成! 耗费了%d秒' % (filename, time_to_download))
def main():
start = time()
p1 = Process(target=download_task, args=('Python从入门到住院.pdf', ))
p1.start()
p2 = Process(target=download_task, args=('Peking Hot.avi', ))
p2.start()
p1.join()
p2.join()
end = time()
print('总共耗费了%.2f秒.' % (end - start))
if __name__ == '__main__':
main()
```
在上面的代码中，我们通过`Process`类创建了进程对象，通过`target`参数我们传入一个函数来表示进程启动后要执行的代码，后面的`args`是一个元组，它代表了传递给函数的参数。`Process`对象的`start`方法用来启动进程，而`join`方法表示等待进程执行结束。运行上面的代码可以明显发现两个下载任务“同时”启动了，而且程序的执行时间将大大缩短，不再是两个任务的时间总和。下面是程序的一次执行结果。
```Shell
启动下载进程，进程号[1530].
开始下载Python从入门到住院.pdf...
启动下载进程，进程号[1531].
开始下载Peking Hot.avi...
Peking Hot.avi下载完成! 耗费了7秒
Python从入门到住院.pdf下载完成! 耗费了10秒
总共耗费了10.01秒.
```
我们也可以使用subprocess模块中的类和函数来创建和启动子进程，然后通过管道来和子进程通信，这些内容我们不在此进行讲解，有兴趣的读者可以自己了解这些知识。接下来我们将重点放在如何实现两个进程间的通信。我们启动两个进程，一个输出Ping，一个输出Pong，两个进程输出的Ping和Pong加起来一共10个。听起来很简单吧，但是如果这样写可是错的哦。
```Python
from multiprocessing import Process
from time import sleep
counter = 0
def sub_task(string):
global counter
while counter < 10:
print(string, end='', flush=True)
counter += 1
sleep(0.01)
def main():
Process(target=sub_task, args=('Ping', )).start()
Process(target=sub_task, args=('Pong', )).start()
if __name__ == '__main__':
main()
```
看起来没毛病，但是最后的结果是Ping和Pong各输出了10个，Why？当我们在程序中创建进程的时候，子进程复制了父进程及其所有的数据结构，每个子进程有自己独立的内存空间，这也就意味着两个子进程中各有一个`counter`变量，所以结果也就可想而知了。要解决这个问题比较简单的办法是使用multiprocessing模块中的`Queue`类，它是可以被多个进程共享的队列，底层是通过管道和[信号量（semaphore）]()机制来实现的，有兴趣的读者可以自己尝试一下。
### Python中的多线程
在Python早期的版本中就引入了thread模块（现在名为_thread）来实现多线程编程，然而该模块过于底层，而且很多功能都没有提供，因此目前的多线程开发我们推荐使用threading模块，该模块对多线程编程提供了更好的面向对象的封装。我们把刚才下载文件的例子用多线程的方式来实现一遍。
```Python
from random import randint
from threading import Thread
from time import time, sleep
def download(filename):
print('开始下载%s...' % filename)
time_to_download = randint(5, 10)
sleep(time_to_download)
print('%s下载完成! 耗费了%d秒' % (filename, time_to_download))
def main():
start = time()
t1 = Thread(target=download, args=('Python从入门到住院.pdf',))
t1.start()
t2 = Thread(target=download, args=('Peking Hot.avi',))
t2.start()
t1.join()
t2.join()
end = time()
print('总共耗费了%.3f秒' % (end - start))
if __name__ == '__main__':
main()
```
我们可以直接使用threading模块的`Thread`类来创建线程，但是我们之前讲过一个非常重要的概念叫“继承”，我们可以从已有的类创建新类，因此也可以通过继承`Thread`类的方式来创建自定义的线程类，然后再创建线程对象并启动线程。代码如下所示。
```Python
from random import randint
from threading import Thread
from time import time, sleep
class DownloadTask(Thread):
def __init__(self, filename):
super().__init__()
self._filename = filename
def run(self):
print('开始下载%s...' % self._filename)
time_to_download = randint(5, 10)
sleep(time_to_download)
print('%s下载完成! 耗费了%d秒' % (self._filename, time_to_download))
def main():
start = time()
t1 = DownloadTask('Python从入门到住院.pdf')
t1.start()
t2 = DownloadTask('Peking Hot.avi')
t2.start()
t1.join()
t2.join()
end = time()
print('总共耗费了%.2f秒.' % (end - start))
if __name__ == '__main__':
main()
```
因为多个线程可以共享进程的内存空间，因此要实现多个线程间的通信相对简单，大家能想到的最直接的办法就是设置一个全局变量，多个线程共享这个全局变量即可。但是当多个线程共享同一个变量（我们通常称之为“资源”）的时候，很有可能产生不可控的结果从而导致程序失效甚至崩溃。如果一个资源被多个线程竞争使用，那么我们通常称之为“临界资源”，对“临界资源”的访问需要加上保护，否则资源会处于“混乱”的状态。下面的例子演示了100个线程向同一个银行账户转账（转入1元钱）的场景，在这个例子中，银行账户就是一个临界资源，在没有保护的情况下我们很有可能会得到错误的结果。
```Python
from time import sleep
from threading import Thread
class Account(object):
def __init__(self):
self._balance = 0
def deposit(self, money):
# 计算存款后的余额
new_balance = self._balance + money
# 模拟受理存款业务需要0.01秒的时间
sleep(0.01)
# 修改账户余额
self._balance = new_balance
@property
def balance(self):
return self._balance
class AddMoneyThread(Thread):
def __init__(self, account, money):
super().__init__()
self._account = account
self._money = money
def run(self):
self._account.deposit(self._money)
def main():
account = Account()
threads = []
# 创建100个存款的线程向同一个账户中存钱
for _ in range(100):
t = AddMoneyThread(account, 1)
threads.append(t)
t.start()
# 等所有存款的线程都执行完毕
for t in threads:
t.join()
print('账户余额为: ￥%d元' % account.balance)
if __name__ == '__main__':
main()
```
运行上面的程序，结果让人大跌眼镜，100个线程分别向账户中转入1元钱，结果居然远远小于100元。之所以出现这种情况是因为我们没有对银行账户这个“临界资源”加以保护，多个线程同时向账户中存钱时，会一起执行到`new_balance = self._balance + money`这行代码，多个线程得到的账户余额都是初始状态下的`0`，所以都是`0`上面做了+1的操作，因此得到了错误的结果。在这种情况下，“锁”就可以派上用场了。我们可以通过“锁”来保护“临界资源”，只有获得“锁”的线程才能访问“临界资源”，而其他没有得到“锁”的线程只能被阻塞起来，直到获得“锁”的线程释放了“锁”，其他线程才有机会获得“锁”，进而访问被保护的“临界资源”。下面的代码演示了如何使用“锁”来保护对银行账户的操作，从而获得正确的结果。
```Python
from time import sleep
from threading import Thread, Lock
class Account(object):
def __init__(self):
self._balance = 0
self._lock = Lock()
def deposit(self, money):
# 先获取锁才能执行后续的代码
self._lock.acquire()
try:
new_balance = self._balance + money
sleep(0.01)
self._balance = new_balance
finally:
# 在finally中执行释放锁的操作保证正常异常锁都能释放
self._lock.release()
@property
def balance(self):
return self._balance
class AddMoneyThread(Thread):
def __init__(self, account, money):
super().__init__()
self._account = account
self._money = money
def run(self):
self._account.deposit(self._money)
def main():
account = Account()
threads = []
for _ in range(100):
t = AddMoneyThread(account, 1)
threads.append(t)
t.start()
for t in threads:
t.join()
print('账户余额为: ￥%d元' % account.balance)
if __name__ == '__main__':
main()
```
比较遗憾的一件事情是Python的多线程并不能发挥CPU的多核特性，这一点只要启动几个执行死循环的线程就可以得到证实了。之所以如此，是因为Python的解释器有一个“全局解释器锁”（GIL）的东西，任何线程执行前必须先获得GIL锁，然后每执行100条字节码，解释器就自动释放GIL锁，让别的线程有机会执行，这是一个历史遗留问题，但是即便如此，就如我们之前举的例子，使用多线程在提升执行效率和改善用户体验方面仍然是有积极意义的。
### 多进程还是多线程
无论是多进程还是多线程，只要数量一多，效率肯定上不去，为什么呢？我们打个比方，假设你不幸正在准备中考，每天晚上需要做语文、数学、英语、物理、化学这5科的作业，每项作业耗时1小时。如果你先花1小时做语文作业，做完了，再花1小时做数学作业，这样，依次全部做完，一共花5小时，这种方式称为单任务模型。如果你打算切换到多任务模型，可以先做1分钟语文，再切换到数学作业，做1分钟，再切换到英语，以此类推，只要切换速度足够快，这种方式就和单核CPU执行多任务是一样的了，以旁观者的角度来看，你就正在同时写5科作业。
但是，切换作业是有代价的，比如从语文切到数学，要先收拾桌子上的语文书本、钢笔（这叫保存现场），然后，打开数学课本、找出圆规直尺（这叫准备新环境），才能开始做数学作业。操作系统在切换进程或者线程时也是一样的，它需要先保存当前执行的现场环境（CPU寄存器状态、内存页等），然后，把新任务的执行环境准备好（恢复上次的寄存器状态，切换内存页等），才能开始执行。这个切换过程虽然很快，但是也需要耗费时间。如果有几千个任务同时进行，操作系统可能就主要忙着切换任务，根本没有多少时间去执行任务了，这种情况最常见的就是硬盘狂响，点窗口无反应，系统处于假死状态。所以，多任务一旦多到一个限度，反而会使得系统性能急剧下降，最终导致所有任务都做不好。
是否采用多任务的第二个考虑是任务的类型，可以把任务分为计算密集型和I/O密集型。计算密集型任务的特点是要进行大量的计算，消耗CPU资源，比如对视频进行编码解码或者格式转换等等，这种任务全靠CPU的运算能力，虽然也可以用多任务完成，但是任务越多，花在任务切换的时间就越多，CPU执行任务的效率就越低。计算密集型任务由于主要消耗CPU资源，这类任务用Python这样的脚本语言去执行效率通常很低，最能胜任这类任务的是C语言，我们之前提到了Python中有嵌入C/C++代码的机制。
除了计算密集型任务，其他的涉及到网络、存储介质I/O的任务都可以视为I/O密集型任务，这类任务的特点是CPU消耗很少，任务的大部分时间都在等待I/O操作完成（因为I/O的速度远远低于CPU和内存的速度）。对于I/O密集型任务，如果启动多任务，就可以减少I/O等待时间从而让CPU高效率的运转。有一大类的任务都属于I/O密集型任务，这其中包括了我们很快会涉及到的网络应用和Web应用。
> **说明：**上面的内容和例子来自于[廖雪峰官方网站的《Python教程》](https://www.liaoxuefeng.com/wiki/0014316089557264a6b348958f449949df42a6d3a2e542c000)，因为对作者文中的某些观点持有不同的看法，对原文的文字描述做了适当的调整。
### 单线程+异步I/O
现代操作系统对I/O操作的改进中最为重要的就是支持异步I/O。如果充分利用操作系统提供的异步I/O支持，就可以用单进程单线程模型来执行多任务，这种全新的模型称为事件驱动模型。Nginx就是支持异步I/O的Web服务器，它在单核CPU上采用单进程模型就可以高效地支持多任务。在多核CPU上，可以运行多个进程（数量与CPU核心数相同），充分利用多核CPU。用Node.js开发的服务器端程序也使用了这种工作模式，这也是当下实现多任务编程的一种趋势。
在Python语言中，单线程+异步I/O的编程模型称为协程，有了协程的支持，就可以基于事件驱动编写高效的多任务程序。协程最大的优势就是极高的执行效率，因为子程序切换不是线程切换，而是由程序自身控制，因此，没有线程切换的开销。协程的第二个优势就是不需要多线程的锁机制，因为只有一个线程，也不存在同时写变量冲突，在协程中控制共享资源不用加锁，只需要判断状态就好了，所以执行效率比多线程高很多。如果想要充分利用CPU的多核特性，最简单的方法是多进程+协程，既充分利用多核，又充分发挥协程的高效率，可获得极高的性能。关于这方面的内容，我稍后会做一个专题来进行讲解。
### 应用案例
#### 例子1：将耗时间的任务放到线程中以获得更好的用户体验。
如下所示的界面中，有“下载”和“关于”两个按钮，用休眠的方式模拟点击“下载”按钮会联网下载文件需要耗费10秒的时间，如果不使用“多线程”，我们会发现，当点击“下载”按钮后整个程序的其他部分都被这个耗时间的任务阻塞而无法执行了，这显然是非常糟糕的用户体验，代码如下所示。
```Python
import time
import tkinter
import tkinter.messagebox
def download():
# 模拟下载任务需要花费10秒钟时间
time.sleep(10)
tkinter.messagebox.showinfo('提示', '下载完成!')
def show_about():
tkinter.messagebox.showinfo('关于', '作者: 骆昊(v1.0)')
def main():
top = tkinter.Tk()
top.title('单线程')
top.geometry('200x150')
top.wm_attributes('-topmost', True)
panel = tkinter.Frame(top)
button1 = tkinter.Button(panel, text='下载', command=download)
button1.pack(side='left')
button2 = tkinter.Button(panel, text='关于', command=show_about)
button2.pack(side='right')
panel.pack(side='bottom')
tkinter.mainloop()
if __name__ == '__main__':
main()
```
如果使用多线程将耗时间的任务放到一个独立的线程中执行，这样就不会因为执行耗时间的任务而阻塞了主线程，修改后的代码如下所示。
```Python
import time
import tkinter
import tkinter.messagebox
from threading import Thread
def main():
class DownloadTaskHandler(Thread):
def run(self):
time.sleep(10)
tkinter.messagebox.showinfo('提示', '下载完成!')
# 启用下载按钮
button1.config(state=tkinter.NORMAL)
def download():
# 禁用下载按钮
button1.config(state=tkinter.DISABLED)
# 通过daemon参数将线程设置为守护线程(主程序退出就不再保留执行)
# 在线程中处理耗时间的下载任务
DownloadTaskHandler(daemon=True).start()
def show_about():
tkinter.messagebox.showinfo('关于', '作者: 骆昊(v1.0)')
top = tkinter.Tk()
top.title('单线程')
top.geometry('200x150')
top.wm_attributes('-topmost', 1)
panel = tkinter.Frame(top)
button1 = tkinter.Button(panel, text='下载', command=download)
button1.pack(side='left')
button2 = tkinter.Button(panel, text='关于', command=show_about)
button2.pack(side='right')
panel.pack(side='bottom')
tkinter.mainloop()
if __name__ == '__main__':
main()
```
#### 例子2：使用多进程对复杂任务进行“分而治之”。
我们来完成1~100000000求和的计算密集型任务，这个问题本身非常简单，有点循环的知识就能解决，代码如下所示。
```Python
from time import time
def main():
total = 0
number_list = [x for x in range(1, 100000001)]
start = time()
for number in number_list:
total += number
print(total)
end = time()
print('Execution time: %.3fs' % (end - start))
if __name__ == '__main__':
main()
```
在上面的代码中，我故意先去创建了一个列表容器然后填入了100000000个数，这一步其实是比较耗时间的，所以为了公平起见，当我们将这个任务分解到8个进程中去执行的时候，我们暂时也不考虑列表切片操作花费的时间，只是把做运算和合并运算结果的时间统计出来，代码如下所示。
```Python
from multiprocessing import Process, Queue
from random import randint
from time import time
def task_handler(curr_list, result_queue):
total = 0
for number in curr_list:
total += number
result_queue.put(total)
def main():
processes = []
number_list = [x for x in range(1, 100000001)]
result_queue = Queue()
index = 0
# 启动8个进程将数据切片后进行运算
for _ in range(8):
p = Process(target=task_handler,
args=(number_list[index:index + 12500000], result_queue))
index += 12500000
processes.append(p)
p.start()
# 开始记录所有进程执行完成花费的时间
start = time()
for p in processes:
p.join()
# 合并执行结果
total = 0
while not result_queue.empty():
total += result_queue.get()
print(total)
end = time()
print('Execution time: ', (end - start), 's', sep='')
if __name__ == '__main__':
main()
```
比较两段代码的执行结果（在我目前使用的MacBook上，上面的代码需要大概6秒左右的时间，而下面的代码只需要不到1秒的时间，再强调一次我们只是比较了运算的时间，不考虑列表创建及切片操作花费的时间），使用多进程后由于获得了更多的CPU执行时间以及更好的利用了CPU的多核特性，明显的减少了程序的执行时间，而且计算量越大效果越明显。当然，如果愿意还可以将多个进程部署在不同的计算机上，做成分布式进程，具体的做法就是通过multiprocessing.managers模块中提供的管理器将`Queue`对象通过网络共享出来（注册到网络上让其他计算机可以访问），这部分内容也留到爬虫的专题再进行讲解。
\ No newline at end of file
Day14/chatclient.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
from socket import socket
from threading import Thread
def main():
class RefreshScreenThread(Thread):
def __init__(self, client):
super().__init__()
self._client = client
def run(self):
while running:
data = self._client.recv(1024)
print(data.decode('utf-8'))
nickname = input('请输入你的昵称: ')
myclient = socket()
myclient.connect(('10.7.189.118', 12345))
running = True
RefreshScreenThread(myclient).start()
while running:
content = input('请发言: ')
if content == 'byebye':
myclient.send(content.encode('utf-8'))
running = False
else:
msg = nickname + ': ' + content
myclient.send(msg.encode('utf-8'))
if __name__ == '__main__':
main()
Day14/chatserver.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
from socket import socket
from threading import Thread
def main():
class ClientHandler(Thread):
def __init__(self, client):
super().__init__()
self._client = client
def run(self):
try:
while True:
try:
data = self._client.recv(1024)
if data.decode('utf-8') == 'byebye':
clients.remove(self._client)
self._client.close()
break
else:
for client in clients:
client.send(data)
except Exception as e:
print(e)
clients.remove(self._client)
break
except Exception as e:
print(e)
server = socket()
server.bind(('10.7.189.118', 12345))
server.listen(512)
clients = []
while True:
curr_client, addr = server.accept()
print(addr[0], '连接到服务器.')
clients.append(curr_client)
ClientHandler(curr_client).start()
if __name__ == '__main__':
main()
Day14/fileclient.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
from socket import socket
from json import loads
from base64 import b64decode
def main():
client = socket()
client.connect(('192.168.1.2', 5566))
# 定义一个保存二进制数据的对象
in_data = bytes()
# 由于不知道服务器发送的数据有多大每次接收1024字节
data = client.recv(1024)
while data:
# 将收到的数据拼接起来
in_data += data
data = client.recv(1024)
# 将收到的二进制数据解码成JSON字符串并转换成字典
# loads函数的作用就是将JSON字符串转成字典对象
my_dict = loads(in_data.decode('utf-8'))
filename = my_dict['filename']
filedata = my_dict['filedata'].encode('utf-8')
with open('/Users/Hao/' + filename, 'wb') as f:
# 将base64格式的数据解码成二进制数据并写入文件
f.write(b64decode(filedata))
print('图片已保存.')
if __name__ == '__main__':
main()
Day14/fileserver.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
from socket import socket, SOCK_STREAM, AF_INET
from base64 import b64encode
from json import dumps
from threading import Thread
def main():
# 自定义线程类
class FileTransferHandler(Thread):
def __init__(self, cclient):
super().__init__()
self.cclient = cclient
def run(self):
my_dict = {}
my_dict['filename'] = 'guido.jpg'
# JSON是纯文本不能携带二进制数据
# 所以图片的二进制数据要处理成base64编码
my_dict['filedata'] = data
# 通过dumps函数将字典处理成JSON字符串
json_str = dumps(my_dict)
# 发送JSON字符串
self.cclient.send(json_str.encode('utf-8'))
self.cclient.close()
# 1.创建套接字对象并指定使用哪种传输服务
server = socket()
# 2.绑定IP地址和端口(区分不同的服务)
server.bind(('192.168.1.2', 5566))
# 3.开启监听 - 监听客户端连接到服务器
server.listen(512)
print('服务器启动开始监听...')
with open('guido.jpg', 'rb') as f:
# 将二进制数据处理成base64再解码成字符串
data = b64encode(f.read()).decode('utf-8')
while True:
client, addr = server.accept()
# 用一个字典(键值对)来保存要发送的各种数据
# 待会可以将字典处理成JSON格式在网络上传递
FileTransferHandler(client).start()
if __name__ == '__main__':
main()
Day14/mmdownloader.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
from time import time
from threading import Thread
import requests
class DownloadHanlder(Thread):
def __init__(self, url):
super().__init__()
self.url = url
def run(self):
filename = self.url[self.url.rfind('/') + 1:]
resp = requests.get(self.url)
with open('/Users/Hao/Downloads/' + filename, 'wb') as f:
f.write(resp.content)
def main():
# 通过requests模块的get函数获取网络资源
resp = requests.get(
'http://api.tianapi.com/meinv/?key=772a81a51ae5c780251b1f98ea431b84&num=10')
# 将服务器返回的JSON格式的数据解析为字典
data_model = resp.json()
for mm_dict in data_model['newslist']:
url = mm_dict['picUrl']
# 通过多线程的方式实现图片下载
DownloadHanlder(url).start()
if __name__ == '__main__':
main()
Day14/socket1.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
套接字 - 基于TCP协议创建时间服务器
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-22
"""
from socket import *
from time import *
server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
server.bind(('localhost', 6789))
server.listen()
print('服务器已经启动正在监听客户端连接.')
while True:
client, addr = server.accept()
print('客户端%s:%d连接成功.' % (addr[0], addr[1]))
currtime = localtime(time())
timestr = strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', currtime)
client.send(timestr.encode('utf-8'))
client.close()
server.close()
Day14/socket2.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
套接字 - 基于TCP协议创建时间客户端
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-22
"""
from socket import *
client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
client.connect(('localhost', 6789))
while True:
data = client.recv(1024)
if not data:
break
print(data.decode('utf-8'))
client.close()
Day14/socket3.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
套接字 - 基于UDP协议Echo服务器
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-22
"""
from socket import *
from time import *
server = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
server.bind(('localhost', 6789))
while True:
data, addr = server.recvfrom(1024)
server.sendto(data, addr)
server.close()
Day14/socket4.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
套接字 - 基于UDP协议创建Echo客户端
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-22
"""
from socket import *
client = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
while True:
data_str = input('请输入: ')
client.sendto(data_str.encode('utf-8'), ('localhost', 6789))
data, addr = client.recvfrom(1024)
data_str = data.decode('utf-8')
print('服务器回应:', data_str)
if data_str == 'bye':
break
client.close()
Day14/socket5.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
"""
使用socketserver模块创建时间服务器
Version: 0.1
Author: 骆昊
Date: 2018-03-22
"""
from socketserver import TCPServer, StreamRequestHandler
from time import *
class EchoRequestHandler(StreamRequestHandler):
def handle(self):
currtime = localtime(time())
timestr = strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', currtime)
self.wfile.write(timestr.encode('utf-8'))
server = TCPServer(('localhost', 6789), EchoRequestHandler)
server.serve_forever()
Day14/timeclient.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
from socket import socket
def main():
client = socket()
client.connect(('10.7.152.69', 6789))
print(client.recv(1024).decode('utf-8'))
client.close()
if __name__ == '__main__':
main()
Day14/timeserver.py 0 → 100644
View file @ 703a9c16
from socket import socket, SOCK_STREAM, AF_INET
from datetime import datetime
def main():
# 1.创建套接字对象并指定使用哪种传输服务
# family=AF_INET - IPv4地址
# family=AF_INET6 - IPv6地址
# type=SOCK_STREAM - TCP套接字
# type=SOCK_DGRAM - UDP套接字
# type=SOCK_RAW - 原始套接字
server = socket(family=AF_INET, type=SOCK_STREAM)
# 2.绑定IP地址和端口(区分不同的服务)
server.bind(('192.168.1.2', 6789))
# 3.开启监听 - 监听客户端连接到服务器
server.listen(512)
print('服务器启动开始监听...')
# 4.通过循环接收客户端的连接并作出相应的处理(提供服务)
while True:
# accept方法是一个阻塞方法如果没有客户端连接到服务器
# 这个方法就会阻塞代码不会向下执行
# accept方法返回元组其中的第一个元素是客户端对象
# 第二个元素是客户端的地址(由IP和端口两部分构成)
client, addr = server.accept()
print(str(addr) + '连接到了服务器.')
# 5.发送数据
client.send(str(datetime.now()).encode('utf-8'))
# 6.断开连接
client.close()
if __name__ == '__main__':
main()
Day14/网络编程入门.md 0 → 100644
View file @ 703a9c16
## 网络编程入门
### 计算机网络基础
计算机网络是独立自主的计算机互联而成的系统的总称，组建计算机网络最主要的目的是实现多台计算机之间的通信和资源共享。今天计算机网络中的设备和计算机网络的用户已经多得不可计数，而计算机网络也可以称得上是一个“复杂巨系统”，对于这样的系统，我们不可能用一两篇文章把它讲清楚，有兴趣的读者可以自行阅读Andrew S.Tanenbaum老师的经典之作《计算机网络》或Kurose和Ross老师合著的《计算机网络:自顶向下方法》来了解计算机网络的相关知识。
#### 计算机网络发展史
1. 1960s - 美国国防部ARPANET项目问世，奠定了分组交换网络的基础。
![](./res/arpanet.png)
2. 1980s - 国际标准化组织（ISO）发布OSI/RM，奠定了网络技术标准化的基础。
![](./res/osimodel.png)
3. 1990s - 英国人[蒂姆·伯纳斯-李](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%8F%90%E5%A7%86%C2%B7%E6%9F%8F%E5%85%A7%E8%8C%B2-%E6%9D%8E)发明了图形化的浏览器，浏览器的简单易用性使得计算机网络迅速被普及。
在没有浏览器的年代，上网是这样的。
![](./res/before-browser.jpg)
有了浏览器以后，上网是这样的。
![](./res/after-browser.jpg)
#### TCP/IP模型
实现网络通信的基础是网络通信协议，这些协议通常是由[互联网工程任务组](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BA%92%E8%81%94%E7%BD%91%E5%B7%A5%E7%A8%8B%E4%BB%BB%E5%8A%A1%E7%BB%84) （IETF）制定的。所谓“协议”就是通信计算机双方必须共同遵从的一组约定，例如怎样建立连接、怎样互相识别等，网络协议的三要素是：语法、语义和时序。构成我们今天使用的Internet的基础的是TCP/IP协议族，所谓协议族就是一系列的协议及其构成的通信模型，我们通常也把这套东西称为TCP/IP模型。与国际标准化组织发布的OSI/RM这个七层模型不同，TCP/IP是一个四层模型，也就是说，该模型将我们使用的网络从逻辑上分解为四个层次，自底向上依次是：网络接口层、网络层、传输层和应用层，如下图所示。
![](./res/TCP-IP-model.png)
IP通常被翻译为网际协议，它服务于网络层，主要实现了寻址和路由的功能。接入网络的每一台主机都需要有自己的IP地址，IP地址就是主机在计算机网络上的身份标识。当然由于IPv4地址的匮乏，我们平常在家里、办公室以及其他可以接入网络的公共区域上网时获得的IP地址并不是全球唯一的IP地址，而是一个[局域网（LAN）](https://zh.wikipedia.org/zh-hans/%E5%B1%80%E5%9F%9F%E7%BD%91)中的内部IP地址，通过[网络地址转换（NAT）服务](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%BD%91%E7%BB%9C%E5%9C%B0%E5%9D%80%E8%BD%AC%E6%8D%A2)我们也可以实现对网络的访问。计算机网络上有大量的被我们称为“[路由器](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%B7%AF%E7%94%B1%E5%99%A8)”的网络中继设备，它们会存储转发我们发送到网络上的数据分组，让从源头发出的数据最终能够找到传送到目的地通路，这项功能就是所谓的路由。
TCP全称传输控制协议，它是基于IP提供的寻址和路由服务而建立起来的负责实现端到端可靠传输的协议，之所以将TCP称为可靠的传输协议是因为TCP向调用者承诺了三件事情：
1. 数据不传丢不传错（利用握手、校验和重传机制可以实现）。
2. 流量控制（通过滑动窗口匹配数据发送者和接收者之间的传输速度）。
3. 拥塞控制（通过RTT时间以及对滑动窗口的控制缓解网络拥堵）。
#### 网络应用模式
1. C/S模式和B/S模式。这里的C指的是Client（客户端），通常是一个需要安装到某个宿主操作系统上的应用程序；而B指的是Browser（浏览器），它几乎是所有图形化操作系统都默认安装了的一个应用软件；通过C或B都可以实现对S（服务器）的访问。关于二者的比较和讨论在网络上有一大堆的文章，在此我们就不再浪费笔墨了。
2. 去中心化的网络应用模式。不管是B/S还是C/S都需要服务器的存在，服务器就是整个应用模式的中心，而去中心化的网络应用通常没有固定的服务器或者固定的客户端，所有应用的使用者既可以作为资源的提供者也可以作为资源的访问者。
### 基于HTTP协议的网络资源访问
#### HTTP（超文本传输协议）
HTTP是超文本传输协议（Hyper-Text Transfer Proctol）的简称，维基百科上对HTTP的解释是：超文本传输协议是一种用于分布式、协作式和超媒体信息系统的应用层协议，它是[万维网](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%85%A8%E7%90%83%E8%B3%87%E8%A8%8A%E7%B6%B2)数据通信的基础，设计HTTP最初的目的是为了提供一种发布和接收[HTML](https://zh.wikipedia.org/wiki/HTML)页面的方法，通过HTTP或者[HTTPS](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%B6%85%E6%96%87%E6%9C%AC%E4%BC%A0%E8%BE%93%E5%AE%89%E5%85%A8%E5%8D%8F%E8%AE%AE)（超文本传输安全协议）请求的资源由URI（[统一资源标识符](https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%B5%B1%E4%B8%80%E8%B3%87%E6%BA%90%E6%A8%99%E8%AD%98%E7%AC%A6)）来标识。关于HTTP的更多内容，我们推荐阅读阮一峰老师的[《HTTP 协议入门》](http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/08/http.html)，简单的说，通过HTTP我们可以获取网络上的（基于字符的）资源，开发中经常会用到的网络API（有的地方也称之为网络数据接口）就是基于HTTP来实现数据传输的。
#### JSON格式
**JSON**（**J**ava**S**cript **O**bject **N**otation）是一种轻量级的数据交换语言，该语言以易于让人阅读的文字（纯文本）为基础，用来传输由属性值或者序列性的值组成的数据对象。尽管JSON是最初只是Javascript中一种创建对象的字面量语法，但它在当下更是一种独立于语言的数据格式，很多编程语言都支持JSON格式数据的生成和解析，Python内置的json模块也提供了这方面的功能。由于JSON是纯文本，它和[XML](https://zh.wikipedia.org/wiki/XML)一样都适用于异构系统之间的数据交换，而相较于XML，JSON显得更加的轻便和优雅。下面是表达同样信息的XML和JSON，而JSON的优势是相当直观的。
XML的例子：
```XML
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<message>
<from>Alice</from>
<to>Bob</to>
<content>Will you marry me?</content>
</message>
```
JSON的例子：
```JSON
{
'from': 'Alice',
'to': 'Bob',
'content': 'Will you marry me?'
}
```
#### requests库
requests是一个基于HTTP协议来使用网络的第三库，其[官方网站](http://cn.python-requests.org/zh_CN/latest/)有这样的一句介绍它的话：“Requests是唯一的一个**非转基因**的Python HTTP库，人类可以安全享用。”简单的说，使用requests库可以非常方便的使用HTTP，避免安全缺陷、冗余代码以及“重复发明轮子”（行业黑话，通常用在软件工程领域表示重新创造一个已有的或是早已被优化過的基本方法）。前面的文章中我们已经使用过这个库，下面我们还是通过requests来实现一个访问网络数据接口并从中获取美女图片下载链接然后下载美女图片到本地的例子程序，程序中使用了[天行数据](https://www.tianapi.com/)提供的网络API。
我们可以先通过pip安装requests及其依赖库。
```Shell
pip install requests
```
如果使用PyCharm作为开发工具，可以直接在代码中书写`import requests`，然后通过代码修复功能来自动下载安装requests。
```Python
from time import time
from threading import Thread
import requests
# 继承Thread类创建自定义的线程类
class DownloadHanlder(Thread):
def __init__(self, url):
super().__init__()
self.url = url
def run(self):
filename = self.url[self.url.rfind('/') + 1:]
resp = requests.get(self.url)
with open('/Users/Hao/' + filename, 'wb') as f:
f.write(resp.content)
def main():
# 通过requests模块的get函数获取网络资源
# 下面的代码中使用了天行数据接口提供的网络API
# 要使用该数据接口需要在天行数据的网站上注册
# 然后用自己的Key替换掉下面代码的中APIKey即可
resp = requests.get(
'http://api.tianapi.com/meinv/?key=APIKey&num=10')
# 将服务器返回的JSON格式的数据解析为字典
data_model = resp.json()
for mm_dict in data_model['newslist']:
url = mm_dict['picUrl']
# 通过多线程的方式实现图片下载
DownloadHanlder(url).start()
if __name__ == '__main__':
main()
```
### 基于传输层协议的套接字编程
套接字这个词对很多不了解网络编程的人来说显得非常晦涩和陌生，其实说得通俗点，套接字就是一套用[C语言](https://zh.wikipedia.org/wiki/C%E8%AF%AD%E8%A8%80)写成的应用程序开发库，主要用于实现进程间通信和网络编程，在网络应用开发中被广泛使用。在Python中也可以基于套接字来使用传输层提供的传输服务，并基于此开发自己的网络应用。实际开发中使用的套接字可以分为三类：流套接字（TCP套接字）、数据报套接字和原始套接字。
#### TCP套接字
所谓TCP套接字就是使用TCP协议提供的传输服务来实现网络通信的编程接口。在Python中可以通过创建socket对象并指定type属性为SOCK_STREAM来使用TCP套接字。由于一台主机可能拥有多个IP地址，而且很有可能会配置多个不同的服务，所以作为服务器端的程序，需要在创建套接字对象后将其绑定到指定的IP地址和端口上。这里的端口并不是物理设备而是对IP地址的扩展，用于区分不同的服务，例如我们通常将HTTP服务跟80端口绑定，而MySQL数据库服务默认绑定在3306端口，这样当服务器收到用户请求时就可以根据端口号来确定到底用户请求的是HTTP服务器还是数据库服务器提供的服务。端口的取值范围是0~65535，而1024以下的端口我们通常称之为“著名端口”（留给像FTP、HTTP、SMTP等“著名服务”使用的端口，有的地方也称之为“周知端口”），自定义的服务通常不使用这些端口，除非自定义的是HTTP或FTP这样的著名服务。
下面的代码实现了一个提供时间日期的服务器。
```Python
from socket import socket, SOCK_STREAM, AF_INET
from datetime import datetime
def main():
# 1.创建套接字对象并指定使用哪种传输服务
# family=AF_INET - IPv4地址
# family=AF_INET6 - IPv6地址
# type=SOCK_STREAM - TCP套接字
# type=SOCK_DGRAM - UDP套接字
# type=SOCK_RAW - 原始套接字
server = socket(family=AF_INET, type=SOCK_STREAM)
# 2.绑定IP地址和端口(端口用于区分不同的服务)
# 同一时间在同一个端口上只能绑定一个服务否则报错
server.bind(('192.168.1.2', 6789))
# 3.开启监听 - 监听客户端连接到服务器
# 参数512可以理解为连接队列的大小
server.listen(512)
print('服务器启动开始监听...')
while True:
# 4.通过循环接收客户端的连接并作出相应的处理(提供服务)
# accept方法是一个阻塞方法如果没有客户端连接到服务器代码不会向下执行
# accept方法返回一个元组其中的第一个元素是客户端对象
# 第二个元素是连接到服务器的客户端的地址(由IP和端口两部分构成)
client, addr = server.accept()
print(str(addr) + '连接到了服务器.')
# 5.发送数据
client.send(str(datetime.now()).encode('utf-8'))
# 6.断开连接
client.close()
if __name__ == '__main__':
main()
```
运行服务器程序后我们可以通过Windows系统的telnet来访问该服务器，结果如下图所示。
```Shell
telnet 192.168.1.2 6789
```
![](./res/telnet.png)
当然我们也可以通过Python的程序来实现TCP客户端的功能，相较于实现服务器程序，实现客户端程序就简单多了，代码如下所示。
```Python
from socket import socket
def main():
# 1.创建套接字对象默认使用IPv4和TCP协议
client = socket()
# 2.连接到服务器(需要指定IP地址和端口)
client.connect(('192.168.1.2', 6789))
# 3.从服务器接收数据
print(client.recv(1024).decode('utf-8'))
client.close()
if __name__ == '__main__':
main()
```
需要注意的是，上面的服务器并没有使用多线程或者异步I/O的处理方式，这也就意味着当服务器与一个客户端处于通信状态时，其他的客户端只能排队等待。很显然，这样的服务器并不能满足我们的需求，我们需要的服务器是能够同时接纳和处理多个用户请求的。下面我们来设计一个使用多线程技术处理多个用户请求的服务器，该服务器会向连接到服务器的客户端发送一张图片。
服务器端代码：
```Python
from socket import socket, SOCK_STREAM, AF_INET
from base64 import b64encode
from json import dumps
from threading import Thread
def main():
# 自定义线程类
class FileTransferHandler(Thread):
def __init__(self, cclient):
super().__init__()
self.cclient = cclient
def run(self):
my_dict = {}
my_dict['filename'] = 'guido.jpg'
# JSON是纯文本不能携带二进制数据
# 所以图片的二进制数据要处理成base64编码
my_dict['filedata'] = data
# 通过dumps函数将字典处理成JSON字符串
json_str = dumps(my_dict)
# 发送JSON字符串
self.cclient.send(json_str.encode('utf-8'))
self.cclient.close()
# 1.创建套接字对象并指定使用哪种传输服务
server = socket()
# 2.绑定IP地址和端口(区分不同的服务)
server.bind(('192.168.1.2', 5566))
# 3.开启监听 - 监听客户端连接到服务器
server.listen(512)
print('服务器启动开始监听...')
with open('guido.jpg', 'rb') as f:
# 将二进制数据处理成base64再解码成字符串
data = b64encode(f.read()).decode('utf-8')
while True:
client, addr = server.accept()
# 启动一个线程来处理客户端的请求
FileTransferHandler(client).start()
if __name__ == '__main__':
main()
```
客户端代码：
```Python
from socket import socket
from json import loads
from base64 import b64decode
def main():
client = socket()
client.connect(('192.168.1.2', 5566))
# 定义一个保存二进制数据的对象
in_data = bytes()
# 由于不知道服务器发送的数据有多大每次接收1024字节
data = client.recv(1024)
while data:
# 将收到的数据拼接起来
in_data += data
data = client.recv(1024)
# 将收到的二进制数据解码成JSON字符串并转换成字典
# loads函数的作用就是将JSON字符串转成字典对象
my_dict = loads(in_data.decode('utf-8'))
filename = my_dict['filename']
filedata = my_dict['filedata'].encode('utf-8')
with open('/Users/Hao/' + filename, 'wb') as f:
# 将base64格式的数据解码成二进制数据并写入文件
f.write(b64decode(filedata))
print('图片已保存.')
if __name__ == '__main__':
main()
```
在这个案例中，我们使用了JSON作为数据传输的格式（通过JSON格式对传输的数据进行了序列化和反序列化的操作），但是JSON并不能携带二进制数据，因此对图片的二进制数据进行了Base64编码的处理。Base64是一种用64个字符表示所有二进制数据的编码方式，通过将二进制数据每6位一组的方式重新组织，刚好可以使用0~9的数字、大小写字母以及“+”和“/”总共64个字符表示从`000000`到`111111`的64种状态。[维基百科](https://zh.wikipedia.org/wiki/Base64)上有关于Base64编码的详细讲解，不熟悉Base64的读者可以自行阅读。
> **说明**：上面的代码主要为了讲解网络编程的相关内容因此并没有对异常状况进行处理，请读者自行添加异常处理代码来增强程序的健壮性。
#### UDP套接字
传输层除了有可靠的传输协议TCP之外，还有一种非常轻便的传输协议叫做用户数据报协议，简称UDP。TCP和UDP都是提供端到端传输服务的协议，二者的差别就如同打电话和发短信的区别，后者不对传输的可靠性和可达性做出任何承诺从而避免了TCP中握手和重传的开销，所以在强调性能和而不是数据完整性的场景中（例如传输网络音视频数据），UDP可能是更好的选择。可能大家会注意到一个现象，就是在观看网络视频时，有时会出现卡顿，有时会出现花屏，这无非就是部分数据传丢或传错造成的。在Python中也可以使用UDP套接字来创建网络应用，对此我们不进行赘述，有兴趣的读者可以自行研究。
PEP 8风格指南.md 0 → 100644
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## PEP 8风格指南
PEP是Python Enhancement Proposal的缩写，通常翻译为“Python增强提案”。每个PEP都是一份为Python社区提供的指导Python往更好的方向发展的技术文档，其中的第8号增提案即PEP 8是针对Python语言编订的代码风格指南。尽管我们可以在保证语法没有问题的前提下随意书写Python代码，但是在实际开发中，采用一致的风格书写出可读性强的代码是每个专业的程序员应该做到的事情，也是每个公司的编程规范中会提出的要求，这些在多人协作开发一个项目（团队开发）的时候显得尤为重要。我们可以从Python官方网站的[PEP 8链接](https://www.python.org/dev/peps/pep-0008/)中找到该文档，下面我们对该文档的关键部分做一个简单的总结。
### 空格的使用
1. **使用空格来表示缩进而不要用制表符（Tab）**。这一点对习惯了其他编程语言的人来说简直觉得不可理喻，因为绝大多数的程序员都会用Tab来表示缩进，但是要知道Python并没有像C/C++或Java那样的用花括号来构造一个代码块的语法，在Python中分支和循环结构都使用缩进来表示哪些代码属于同一个级别，鉴于此Python代码对缩进以及缩进宽度的依赖比其他很多语言都强得多。在不同的编辑器中，Tab的宽度可能是2、4或8个字符，甚至是其他更离谱的值，用Tab来表示缩进对Python代码来说可能是一场灾难。
2. **和语法相关的每一层缩进都用4个空格来表示。**
3. **每行的字符数不要超过79个字符，如果表达式因太长而占据了多行，除了首行之外的其余各行都应该在正常的缩进宽度上再加上4个空格。**
4. **函数和类的定义，代码前后都要用两个空行进行分隔。**
5. **在同一个类中，各个方法之间应该用一个空行进行分隔。**
6. **二元运算符的左右两侧应该保留一个空格，而且只要一个空格就好。**
### 标识符命名
PEP 8倡导用不同的命名风格来命名Python中不同的标识符，以便在阅读代码时能够通过标识符的名称来确定该标识符在Python中扮演了怎样的角色（在这一点上，Python自己的内置模块以及某些第三方模块都做得并不是很好）。
1. **变量、函数和属性应该使用小写字母来拼写，如果有多个单词就使用下划线进行连接。**
2. **类中受保护的实例属性，应该以一个下划线开头。**
3. **类中私有的实例属性，应该以两个下划线开头。**
4. **类和异常的命名，应该每个单词首字母大写。**
5. **模块级别的常量，应该采用全大写字母，如果有多个单词就用下划线进行连接。**
6. **类的实例方法，应该把第一个参数命名为`self`以表示对象自身。**
7. **类的类方法，应该把第一个参数命名为`cls`以表示该类自身。**
### 表达式和语句
在Python之禅（可以使用`import this`查看）中有这么一句名言：“There should be one-- and preferably only one --obvious way to do it.”，翻译成中文是“做一件事应该有而且最好只有一种确切的做法”，这句话传达的思想在PEP 8中也是无处不在的。
1. **采用内联形式的否定词，而不要把否定词放在整个表达式的前面。**例如`if a is not b`就比`if not a is b`更容易让人理解。
2. **不要用检查长度的方式来判断字符串、列表等是否为`None`或者没有元素，应该用`if not x`这样的写法来检查它。**
3. **就算`if`分支、`for`循环、`except`异常捕获等中只有一行代码，也不要将代码和`if`、`for`、`except`等写在一起，分开写才会让代码更清晰。**
4. **`import`语句总是放在文件开头的地方**。
5. **引入模块的时候，`from math import sqrt`比`import math`更好。**
6. **如果有多个`import`语句，应该将其分为三部分，从上到下分别是Python标准模块、第三方模块和自定义模块，每个部分内部应该按照模块名称的字母表顺序来排列。**
Python参考书籍.md 0 → 100644
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## Python参考书籍
### 入门读物
1. 《Python基础教程》（*Beginning Python From Novice to Professional*）
2. 《Python学习手册》（*Learning Python*）
3. 《Python编程》（*Programming Python*）
4. 《Python Cookbook》
5. 《Python程序设计》（*Python Programming: An Introduction to Computer Science*）
6. 《Modern Python Cookbook》
### 进阶读物
1. 《Python核心编程》（*Core Python Applications Programming*）
2. 《流畅的Python》（*Fluent Python*）
3. 《Effective Python：编写高质量Python代码的59个有效方法》（*Effective Python 59 Specific Ways to Write Better Python*）
4. 《Python设计模式》（*Learning Python Design Patterns*）
5. 《Python高级编程》（*Expert Python Programming*）
6. 《Python性能分析与优化》（*Mastering Python High Performance*）
### Web框架
1. 《Python Web开发：测试驱动方法》（*Test-Driven Development with Python*）
2. 《Web Development with Django Cookbook》
3. 《Test-Driven Development with Django》
4. 《Django Project Blueprints 》
5. 《Flask Web开发：基于Python的Web应用开发实战》（*Flask Web Development: Developing Web Applications with Python*）
6. 《深入理解Flash》（*Mastering Flask*）
### 爬虫开发
1. 《用Python写网络爬虫》（*Web Scraping with Python*）
2. 《精通Python爬虫框架Scrapy》（*Learning Scrapy*）
3. 《Python网络数据采集》（*Web Scraping with Python*）
### 数据分析
1. 《利用Python进行数据分析》（*Python for Data Analysis*）
2. 《Python数据科学手册》（*Python Data Science Handbook*）
3. 《Python金融大数据分析》（*Python for Finance*）
### 机器学习
1. 《Python机器学习基础教程》（*Introduction to Machine Learning with Python*）
2. 《Python机器学习实践指南》（*Python Machine Learning Blueprints*）
3. 《Python Machine Learning Case Studies》
4. 《Python机器学习实践：测试驱动的开发方法》（*Thoughtful Machine Learning with Python A Test Driven Approach*）
5. 《Python机器学习经典实例》（*Python Machine Learning Cookbook*）
6. 《TensorFlow：实战Google深度学习框架》
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Python惯例.md 0 → 100644
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## Python惯例
“惯例”这个词指的是“习惯的做法，常规的办法，一贯的做法”，与这个词对应的英文单词叫“idiom”。由于Python跟其他很多编程语言在语法和使用上还是有比较显著的差别，因此作为一个Python开发者如果不能掌握这些惯例，就无法写出“Pythonic”的代码。下面我们总结了一些在Python开发中的惯用的代码。
1. 让代码既可以被导入又可以被执行。
```Python
if __name__ == '__main__':
```
2. 用下面的方式判断逻辑“真”或“假”。
```Python
if x:
if not x:
```
**好**的代码：
```Python
name = 'jackfrued'
fruits = ['apple', 'orange', 'grape']
owners = {'1001': '骆昊', '1002': '王大锤'}
if name and fruits and owners:
print('I love fruits!')
```
**不好**的代码：
```Python
name = 'jackfrued'
fruits = ['apple', 'orange', 'grape']
owners = {'1001': '骆昊', '1002': '王大锤'}
if name != '' and len(fruits) > 0 and owners != {}:
print('I love fruits!')
```
3. 善于使用in运算符。
```Python
if x in items: # 包含
for x in items: # 迭代
```
**好**的代码：
```Python
name = 'Hao LUO'
if 'L' in name:
print('The name has an L in it.')
```
**不好**的代码：
```Python
name = 'Hao LUO'
if name.find('L') != -1:
print('This name has an L in it!')
```
4. 不使用临时变量交换两个值。
```Python
a, b = b, a
```
5. 用序列构建字符串。
**好**的代码：
```Python
chars = ['j', 'a', 'c', 'k', 'f', 'r', 'u', 'e', 'd']
name = ''.join(chars)
print(name) # jackfrued
```
**不好**的代码：
```Python
chars = ['j', 'a', 'c', 'k', 'f', 'r', 'u', 'e', 'd']
name = ''
for char in chars:
name += char
print(name) # jackfrued
```
6. EAFP优于LBYL。
EAFP - **E**asier to **A**sk **F**orgiveness than **P**ermission.
LBYL - **L**ook **B**efore **Y**ou **L**eap.
**好**的代码：
```Python
d = {'x': '5'}
try:
value = int(d['x'])
print(value)
except (KeyError, TypeError, ValueError):
value = None
```
**不好**的代码：
```Python
d = {'x': '5'}
if 'x' in d and isinstance(d['x'], str) \
and d['x'].isdigit():
value = int(d['x'])
print(value)
else:
value = None
```
7. 使用enumerate进行迭代。
**好**的代码：
```Python
fruits = ['orange', 'grape', 'pitaya', 'blueberry']
for index, fruit in enumerate(fruits):
print(index, ':', fruit)
```
**不好**的代码：
```Python
fruits = ['orange', 'grape', 'pitaya', 'blueberry']
index = 0
for fruit in fruits:
print(index, ':', fruit)
index += 1
```
8. 用生成式生成列表。
**好**的代码：
```Python
data = [7, 20, 3, 15, 11]
result = [num * 3 for num in data if num > 10]
print(result) # [60, 45, 33]
```
**不好**的代码：
```Python
data = [7, 20, 3, 15, 11]
result = []
for i in data:
if i > 10:
result.append(i * 3)
print(result) # [60, 45, 33]
```
9. 用zip组合键和值来创建字典。
**好**的代码：
```Python
keys = ['1001', '1002', '1003']
values = ['骆昊', '王大锤', '白元芳']
d = dict(zip(keys, values))
print(d)
```
**不好**的代码：
```Python
keys = ['1001', '1002', '1003']
values = ['骆昊', '王大锤', '白元芳']
d = {}
for i, key in enumerate(keys):
d[key] = values[i]
print(d)
```
> **说明**：这篇文章的内容来自于网络，有兴趣的读者可以阅读[原文](http://safehammad.com/downloads/python-idioms-2014-01-16.pdf)。
那些年我们踩过的那些坑.md 0 → 100644
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## 那些年我们踩过的那些坑
![](./res/god-pit.jpg)
### 坑01 - 整数比较的坑
在 Python 中一切都是对象，整数也是对象，在比较两个整数时有两个运算符`==`和`is`，它们的区别是：
- `is`比较的是两个整数对象的id值是否相等，也就是比较两个引用是否代表了内存中同一个地址。
- `==`比较的是两个整数对象的内容是否相等，使用`==`时其实是调用了对象的`__eq__()`方法。
知道了`is`和`==`的区别之后，我们可以来看看下面的代码，了解Python中整数比较有哪些坑：
```Python
def main():
x = y = -1
while True:
x += 1
y += 1
if x is y:
print('%d is %d' % (x, y))
else:
print('Attention! %d is not %d' % (x, y))
break
x = y = 0
while True:
x -= 1
y -= 1
if x is y:
print('%d is %d' % (x, y))
else:
print('Attention! %d is not %d' % (x, y))
break
if __name__ == '__main__':
main()
```
上面代码的部分运行结果如下图所示，出现这个结果的原因是Python出于对性能的考虑所做的一项优化。对于整数对象，Python把一些频繁使用的整数对象缓存起来，保存到一个叫`small_ints`的链表中，在Python的整个生命周期内，任何需要引用这些整数对象的地方，都不再重新创建新的对象，而是直接引用缓存中的对象。Python把频繁使用的整数对象的值定在[-5, 256]这个区间，如果需要这个范围的整数，就直接从`small_ints`中获取引用而不是临时创建新的对象。因为大于256或小于-5的整数不在该范围之内，所以就算两个整数的值是一样，但它们是不同的对象。
![](./res/int-is-comparation.png)
当然仅仅如此这个坑就不值一提了，如果你理解了上面的规则，我们就再看看下面的代码。
```Python
import dis
a = 257
def main():
b = 257 # 第6行
c = 257 # 第7行
print(b is c) # True
print(a is b) # False
print(a is c) # False
if __name__ == "__main__":
main()
```
程序的执行结果已经用注释写在代码上了。够坑吧！看上去`a`、`b`和`c`的值都是一样的，但是`is`运算的结果却不一样。为什么会出现这样的结果，首先我们来说说Python程序中的代码块。所谓代码块是程序的一个最小的基本执行单位，一个模块文件、一个函数体、一个类、交互式命令中的单行代码都叫做一个代码块。上面的代码由两个代码块构成，`a = 257`是一个代码块，`main`函数是另外一个代码块。Python内部为了进一步提高性能，凡是在一个代码块中创建的整数对象，如果值不在`small_ints`缓存范围之内，但在同一个代码块中已经存在一个值与其相同的整数对象了，那么就直接引用该对象，否则创建一个新的对象出来，这条规则对不在`small_ints`范围的负数并不适用，对负数值浮点数也不适用，但对非负浮点数和字符串都是适用的，这一点读者可以自行证明。所以 `b is c`返回了`True`，而`a`和`b`不在同一个代码块中，虽然值都是257，但却是两个不同的对象，`is`运算的结果自然是`False`了。
为了验证刚刚的结论，我们可以借用`dis`模块（听名字就知道是进行反汇编的模块）从字节码的角度来看看这段代码。如果不理解什么是字节码，可以先看看[《谈谈 Python 程序的运行原理》]((http://www.cnblogs.com/restran/p/4903056.html))这篇文章。可以先用`import dis`导入`dis`模块并按照如下所示的方式修改代码。
```Python
if __name__ == "__main__":
main()
dis.dis(main)
```
代码的执行结果如下图所示。可以看出代码第6行和第7行，也就是`main`函数中的257是从同一个位置加载的，因此是同一个对象；而代码第9行的`a`明显是从不同的地方加载的，因此引用的是不同的对象。
![](./res/result-of-dis.png)
如果还想对这个问题进行进一步深挖，推荐大家阅读[《Python整数对象实现原理》](https://foofish.net/python_int_implement.html)这篇文章。
### 坑02 - 嵌套列表的坑
Python中有一种内置的数据类型叫列表，它是一种容器，可以用来承载其他的对象（准确的说是其他对象的引用），列表中的对象可以称为列表的元素，很明显我们可以把列表作为列表中的元素，这就是所谓的嵌套列表。嵌套列表可以模拟出现实中的表格、矩阵、2D游戏的地图（如植物大战僵尸的花园）、棋盘（如国际象棋、黑白棋）等。但是在使用嵌套的列表时要小心，否则很可能遭遇非常尴尬的情况，下面是一个小例子。
```Python
def main():
names = ['关羽', '张飞', '赵云', '马超', '黄忠']
subjs = ['语文', '数学', '英语']
scores = [[0] * 3] * 5
for row, name in enumerate(names):
print('请输入%s的成绩' % name)
for col, subj in enumerate(subjs):
scores[row][col] = float(input(subj + ': '))
print(scores)
if __name__ == '__main__':
main()
```
我们希望录入5个学生3门课程的成绩，于是定义了一个有5个元素的列表，而列表中的每个元素又是一个由3个元素构成的列表，这样一个列表的列表刚好跟一个表格是一致的，相当于有5行3列，接下来我们通过嵌套的for-in循环输入每个学生3门课程的成绩。程序执行完成后我们发现，每个学生3门课程的成绩是一模一样的，而且就是最后录入的那个学生的成绩。
要想把这个坑填平，我们首先要区分对象和对象的引用这两个概念，而要区分这两个概念，还得先说说内存中的栈和堆。我们经常会听人说起“堆栈”这个词，但实际上“堆”和“栈”是两个不同的概念。众所周知，一个程序运行时需要占用一些内存空间来存储数据和代码，那么这些内存从逻辑上又可以做进一步的划分。对底层语言（如C语言）有所了解的程序大都知道，程序中可以使用的内存从逻辑上可以为五个部分，按照地址从高到低依次是：栈（stack）、堆（heap）、数据段（data segment）、只读数据段（static area）和代码段（code segment）。其中，栈用来存储局部、临时变量，以及函数调用时保存现场和恢复现场需要用到的数据，这部分内存在代码块开始执行时自动分配，代码块执行结束时自动释放，通常由编译器自动管理；堆的大小不固定，可以动态的分配和回收，因此如果程序中有大量的数据需要处理，这些数据通常都放在堆上，如果堆空间没有正确的被释放会引发内存泄露的问题，而像Python、Java等编程语言都使用了垃圾回收机制来实现自动化的内存管理（自动回收不再使用的堆空间）。所以下面的代码中，变量`a`并不是真正的对象，它是对象的引用，相当于记录了对象在堆空间的地址，通过这个地址我们可以访问到对应的对象；同理，变量`b`是列表容器的引用，它引用了堆空间上的列表容器，而列表容器中并没有保存真正的对象，它保存的也仅仅是对象的引用。
```Python
a = object()
b = ['apple', 'pitaya', 'grape']
```
知道了这一点，我们可以回过头看看刚才的程序，我们对列表进行`[[0] * 3] * 5`操作时，仅仅是将`[0, 0, 0]`这个列表的地址进行了复制，并没有创建新的列表对象，所以容器中虽然有5个元素，但是这5个元素引用了同一个列表对象，这一点可以通过`id`函数检查`scores[0]`和`scores[1]`的地址得到证实。所以正确的代码应该按照如下的方式进行修改。
```Python
def main():
names = ['关羽', '张飞', '赵云', '马超', '黄忠']
subjs = ['语文', '数学', '英语']
scores = [[]] * 5
for row, name in enumerate(names):
print('请输入%s的成绩' % name)
scores[row] = [0] * 3
for col, subj in enumerate(subjs):
scores[row][col] = float(input(subj + ': '))
print(scores)
if __name__ == '__main__':
main()
```
或者
```Python
def main():
names = ['关羽', '张飞', '赵云', '马超', '黄忠']
subjs = ['语文', '数学', '英语']
scores = [[0] * 3 for _ in range(5)]
for row, name in enumerate(names):
print('请输入%s的成绩' % name)
scores[row] = [0] * 3
for col, subj in enumerate(subjs):
scores[row][col] = float(input(subj + ': '))
print(scores)
if __name__ == '__main__':
main()
```
如果对内存的使用不是很理解，可以看看[PythonTutor网站](http://www.pythontutor.com/)上提供的代码可视化执行功能，通过可视化执行，我们可以看到内存是如何分配的，从而避免在使用嵌套列表或者复制对象时可能遇到的坑。
![](./res/python-tutor-visualize.png)
![](./res/python-tutor-visualize2.png)
### 坑03 - 访问修饰符的坑
用Python做过面向对象编程的人都知道，Python的类提供了两种访问控制权限，一种是公开，一种是私有（在属性或方法前加上双下划线）。而用惯了Java或C#这类编程语言的人都知道，类中的属性（数据抽象）通常都是私有的，其目的是为了将数据保护起来；而类中的方法（行为抽象）通常都是公开的，因为方法是对象向外界提供的服务。但是Python并没有从语法层面确保私有成员的私密性，因为它只是对类中所谓的私有成员进行了命名的变换，如果知道命名的规则照样可以直接访问私有成员，请看下面的代码。
```Python
class Student(object):
def __init__(self, name, age):
self.__name = name
self.__age = age
def __str__(self):
return self.__name + ': ' + str(self.__age)
def main():
stu = Student('骆昊', 38)
# 'Student' object has no attribute '__name'
# print(stu.__name)
# 用下面的方式照样可以访问类中的私有成员
print(stu._Student__name)
print(stu._Student__age)
if __name__ == '__main__':
main()
```
Python为什么要做出这样的设定呢？用一句广为流传的格言来解释这个问题：“We are all consenting adults here”（我们都是成年人）。这句话表达了很多Python程序员的一个共同观点，那就是开放比封闭要好，我们应该自己对自己的行为负责而不是从语言层面来限制对数据或方法的访问。
所以在Python中我们实在没有必要将类中的属性或方法用双下划线开头的命名处理成私有的成员，因为这并没有任何实际的意义。如果想对属性或方法进行保护，我们建议用单下划线开头的受保护成员，虽然它也不能真正保护这些属性或方法，但是它相当于给调用者一个暗示，让调用者知道这是不应该直接访问的属性或方法，而且这样做并不影响子类去继承这些东西。
需要提醒大家注意的是，Python类中的那些魔法方法，如\_\_str\_\_、\_\_repr\_\_等，这些方法并不是私有成员哦，虽然它们以双下划线开头，但是他们也是以双下划线结尾的，这种命名并不是私有成员的命名，这一点对初学者来说真的很坑。
（未完待续）
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