Python 函数
函数是组织好的，可重复使用的，用来实现单一，或相关联功能的代码段。
函数能提高应用的模块性，和代码的重复利用率。你已经知道Python提供了许多内建函数，比如print()。但你也可以自己创建函数，这被叫做用户自定义函数。
定义一个函数
你可以定义一个由自己想要功能的函数，以下是简单的规则：
函数代码块以 def 关键词开头，后接函数标识符名称和圆括号 ()。
任何传入参数和自变量必须放在圆括号中间，圆括号之间可以用于定义参数。
函数的第一行语句可以选择性地使用文档字符串—用于存放函数说明。
函数内容以冒号 : 起始，并且缩进。
return [表达式] 结束函数，选择性地返回一个值给调用方，不带表达式的 return 相当于返回 None。
语法
Python 定义函数使用 def 关键字，一般格式如下：
def 函数名（参数列表）:
函数体
默认情况下，参数值和参数名称是按函数声明中定义的顺序匹配起来的。
让我们使用函数来输出”Hello World！”：
#!/usr/bin/python3
def hello() :
print("Hello World!")
hello()
更复杂点的应用，函数中带上参数变量:
#!/usr/bin/python3
def max(a, b):
if a > b:
return a
else:
return b
a = 4
b = 5
print(max(a, b))
以上实例输出结果：
5
函数调用
定义一个函数：给了函数一个名称，指定了函数里包含的参数，和代码块结构。
这个函数的基本结构完成以后，你可以通过另一个函数调用执行，也可以直接从 Python 命令提示符执行。
如下实例调用了 printme() 函数：
#!/usr/bin/python3
# 定义函数
def printme( str ):
# 打印任何传入的字符串
print (str)
return
# 调用函数
printme("我要调用用户自定义函数!")
printme("再次调用同一函数")
以上实例输出结果：
我要调用用户自定义函数!
再次调用同一函数
默认参数
调用函数时，如果没有传递参数，则会使用默认参数。以下实例中如果没有传入 age 参数，则使用默认值：
#!/usr/bin/python3
#可写函数说明
def printinfo( name, age = 35 ):
"打印任何传入的字符串"
print ("名字: ", name)
print ("年龄: ", age)
return
#调用printinfo函数
printinfo( age=50, name="runoob" )
print ("------------------------")
printinfo( name="runoob" )
以上实例输出结果：
名字: runoob
年龄: 50
------------------------
名字: runoob
年龄: 35
不定长参数
你可能需要一个函数能处理比当初声明时更多的参数。这些参数叫做不定长参数，和上述 2 种参数不同，声明时不会命名。基本语法如下：
def functionname([formal_args,] *var_args_tuple ):
"函数_文档字符串"
function_suite
return [expression]
加了星号 * 的参数会以元组(tuple)的形式导入，存放所有未命名的变量参数。
#!/usr/bin/python3
# 可写函数说明
def printinfo( arg1, *vartuple ):
"打印任何传入的参数"
print ("输出: ")
print (arg1)
print (vartuple)
# 调用printinfo 函数
printinfo( 70, 60, 50 )
以上实例输出结果：
输出:
70
(60, 50)
匿名函数
Python 使用 lambda 来创建匿名函数。
所谓匿名，意即不再使用 def 语句这样标准的形式定义一个函数。
lambda 只是一个表达式，函数体比 def 简单很多。
lambda 的主体是一个表达式，而不是一个代码块。仅仅能在 lambda 表达式中封装有限的逻辑进去。
lambda 函数拥有自己的命名空间，且不能访问自己参数列表之外或全局命名空间里的参数。
虽然 lambda 函数看起来只能写一行，却不等同于 C 或 C++ 的内联函数，后者的目的是调用小函数时不占用栈内存从而增加运行效率。
语法
lambda 函数的语法只包含一个语句，如下：
lambda [arg1 [,arg2,.....argn]]:expression
设置参数 a 加上 10:
x = lambda a : a + 10
print(x(5))
以上实例输出结果：
15
return 语句
return [表达式] 语句用于退出函数，选择性地向调用方返回一个表达式。不带参数值的 return 语句返回 None。之前的例子都没有示范如何返回数值，以下实例演示了 return 语句的用法：
#!/usr/bin/python3
# 可写函数说明
def sum( arg1, arg2 ):
# 返回2个参数的和."
total = arg1 + arg2
print ("函数内 : ", total)
return total
# 调用sum函数
total = sum( 10, 20 )
print ("函数外 : ", total)
以上实例输出结果：
函数内 : 30
函数外 : 30
Python 数据结构
本章节我们主要结合前面所学的知识点来介绍Python数据结构。
将列表当做堆栈使用
列表方法使得列表可以很方便的作为一个堆栈来使用，堆栈作为特定的数据结构，最先进入的元素最后一个被释放（后进先出）。用 append() 方法可以把一个元素添加到堆栈顶。用不指定索引的 pop() 方法可以把一个元素从堆栈顶释放出来。例如：
>>> stack = [3, 4, 5]
>>> stack.append(6)
>>> stack.append(7)
>>> stack
[3, 4, 5, 6, 7]
>>> stack.pop()
7
>>> stack
[3, 4, 5, 6]
>>> stack.pop()
6
>>> stack.pop()
5
>>> stack
[3, 4]
将列表当作队列使用
>>> from collections import deque
>>> queue = deque(["Eric", "John", "Michael"])
>>> queue.append("Terry") # Terry arrives
>>> queue.append("Graham") # Graham arrives
>>> queue.popleft() # The first to arrive now leaves
'Eric'
>>> queue.popleft() # The second to arrive now leaves
'John'
>>> queue # Remaining queue in order of arrival
deque(['Michael', 'Terry', 'Graham'])
列表推导式
列表推导式提供了从序列创建列表的简单途径。通常应用程序将一些操作应用于某个序列的每个元素，用其获得的结果作为生成新列表的元素，或者根据确定的判定条件创建子序列。
每个列表推导式都在 for 之后跟一个表达式，然后有零到多个 for 或 if 子句。返回结果是一个根据表达从其后的 for 和 if 上下文环境中生成出来的列表。如果希望表达式推导出一个元组，就必须使用括号。
这里我们将列表中每个数值乘三，获得一个新的列表：
>>> vec = [2, 4, 6]
>>> [3*x for x in vec]
[6, 12, 18]
del 语句
使用 del 语句可以从一个列表中根据索引来删除一个元素，而不是值来删除元素。这与使用 pop() 返回一个值不同。可以用 del 语句从列表中删除一个切割，或清空整个列表（我们以前介绍的方法是给该切割赋一个空列表）。例如：
>>> a = [-1, 1, 66.25, 333, 333, 1234.5]
>>> del a[0]
>>> a
[1, 66.25, 333, 333, 1234.5]
>>> del a[2:4]
>>> a
[1, 66.25, 1234.5]
>>> del a[:]
>>> a
[]
集合
集合是一个无序不重复元素的集。基本功能包括关系测试和消除重复元素。
可以用大括号({})创建集合。注意：如果要创建一个空集合，你必须用 set() 而不是 {} ；后者创建一个空的字典，下一节我们会介绍这个数据结构。
以下是一个简单的演示：
>>> basket = {'apple', 'orange', 'apple', 'pear', 'orange', 'banana'}
>>> print(basket) # 删除重复的
{'orange', 'banana', 'pear', 'apple'}
>>> 'orange' in basket # 检测成员
True
>>> 'crabgrass' in basket
False
>>> # 以下演示了两个集合的操作
...
>>> a = set('abracadabra')
>>> b = set('alacazam')
>>> a # a 中唯一的字母
{'a', 'r', 'b', 'c', 'd'}
>>> a - b # 在 a 中的字母，但不在 b 中
{'r', 'd', 'b'}
>>> a | b # 在 a 或 b 中的字母
{'a', 'c', 'r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'}
>>> a & b # 在 a 和 b 中都有的字母
{'a', 'c'}
>>> a ^ b # 在 a 或 b 中的字母，但不同时在 a 和 b 中
{'r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'}
字典
另一个非常有用的 Python 内建数据类型是字典。
序列是以连续的整数为索引，与此不同的是，字典以关键字为索引，关键字可以是任意不可变类型，通常用字符串或数值。
理解字典的最佳方式是把它看做无序的键=>值对集合。在同一个字典之内，关键字必须是互不相同。
一对大括号创建一个空的字典：{}。
这是一个字典运用的简单例子：
>>> tel = {'jack': 4098, 'sape': 4139}
>>> tel['guido'] = 4127
>>> tel
{'sape': 4139, 'guido': 4127, 'jack': 4098}
>>> tel['jack']
4098
>>> del tel['sape']
>>> tel['irv'] = 4127
>>> tel
{'guido': 4127, 'irv': 4127, 'jack': 4098}
>>> list(tel.keys())
['irv', 'guido', 'jack']
>>> sorted(tel.keys())
['guido', 'irv', 'jack']
>>> 'guido' in tel
True
>>> 'jack' not in tel
False
Python 输入和输出
在前面几个章节中，我们其实已经接触了 Python 的输入输出的功能。本章节我们将具体介绍 Python 的输入输出。
输出格式美化
Python两种输出值的方式: 表达式语句和 print() 函数。
第三种方式是使用文件对象的 write() 方法，标准输出文件可以用 sys.stdout 引用。
如果你希望输出的形式更加多样，可以使用 str.format() 函数来格式化输出值。
如果你希望将输出的值转成字符串，可以使用 repr() 或 str() 函数来实现。
str()： 函数返回一个用户易读的表达形式。 repr()： 产生一个解释器易读的表达形式。
>>> s = 'Hello, Runoob'
>>> str(s)
'Hello, Runoob'
>>> repr(s)
"'Hello, Runoob'"
>>> str(1/7)
'0.14285714285714285'
>>> x = 10 * 3.25
>>> y = 200 * 200
>>> s = 'x 的值为： ' + repr(x) + ', y 的值为：' + repr(y) + '...'
>>> print(s)
x 的值为： 32.5, y 的值为：40000...
>>> # repr() 函数可以转义字符串中的特殊字符
... hello = 'hello, runoob\n'
>>> hellos = repr(hello)
>>> print(hellos)
'hello, runoob\n'
>>> # repr() 的参数可以是 Python 的任何对象
... repr((x, y, ('Google', 'Runoob')))
"(32.5, 40000, ('Google', 'Runoob'))"
旧式字符串格式化
% 操作符也可以实现字符串格式化。 它将左边的参数作为类似 sprintf() 式的格式化字符串, 而将右边的代入, 然后返回格式化后的字符串. 例如:
>>> print('常量 PI 的值近似为：%5.3f。' % math.pi)
常量 PI 的值近似为：3.142。
读取键盘输入
Python 提供了 input() 内置函数从标准输入读入一行文本，默认的标准输入是键盘。
#!/usr/bin/python3
str = input("请输入：");
print ("你输入的内容是: ", str)
这会产生如下的对应着输入的结果：
请输入：菜鸟教程
你输入的内容是: 菜鸟教程
读和写文件
open() 将会返回一个 file 对象，基本语法格式如下:
open(filename, mode)
#!/usr/bin/python3
# 打开一个文件
f = open("/tmp/foo.txt", "w")
f.write( "Python 是一个非常好的语言。\n是的，的确非常好!!\n" )
# 关闭打开的文件
f.close()
pickle 模块
python的pickle模块实现了基本的数据序列和反序列化。
通过pickle模块的序列化操作我们能够将程序中运行的对象信息保存到文件中去，永久存储。
通过pickle模块的反序列化操作，我们能够从文件中创建上一次程序保存的对象。
基本接口：
pickle.dump(obj, file, [,protocol]) 有了 pickle 这个对象, 就能对 file 以读取的形式打开:
x = pickle.load(file)
注解：从 file 中读取一个字符串，并将它重构为原来的python对象。
file: 类文件对象，有read()和readline()接口。
#!/usr/bin/python3
import pickle
# 使用pickle模块将数据对象保存到文件
data1 = {'a': [1, 2.0, 3, 4+6j],
'b': ('string', u'Unicode string'),
'c': None}
selfref_list = [1, 2, 3]
selfref_list.append(selfref_list)
output = open('data.pkl', 'wb')
# Pickle dictionary using protocol 0.
pickle.dump(data1, output)
# Pickle the list using the highest protocol available.
pickle.dump(selfref_list, output, -1)
output.close()
Python 错误和异常
作为 Python 初学者，在刚学习 Python 编程时，经常会看到一些报错信息，在前面我们没有提及，这章节我们会专门介绍。
Python 有两种错误很容易辨认：语法错误和异常。
Python assert（断言）用于判断一个表达式，在表达式条件为 false 的时候触发异常。
语法错误
Python 的语法错误或者称之为解析错，是初学者经常碰到的，如下实例
>>> while True print('Hello world')
File "<stdin>", line 1, in ?
while True print('Hello world')
^
SyntaxError: invalid syntax
这个例子中，函数 print() 被检查到有错误，是它前面缺少了一个冒号 : 。
语法分析器指出了出错的一行，并且在最先找到的错误的位置标记了一个小小的箭头。
异常
即便 Python 程序的语法是正确的，在运行它的时候，也有可能发生错误。运行期检测到的错误被称为异常。
大多数的异常都不会被程序处理，都以错误信息的形式展现在这里:
>>> 10 * (1/0) # 0 不能作为除数，触发异常
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in ?
ZeroDivisionError: division by zero
>>> 4 + spam*3 # spam 未定义，触发异常
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in ?
NameError: name 'spam' is not defined
>>> '2' + 2 # int 不能与 str 相加，触发异常
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: can only concatenate str (not "int") to str
异常处理
try/except 异常捕捉可以使用 try/except 语句。
while True:
try:
x = int(input("请输入一个数字: "))
break
except ValueError:
print("您输入的不是数字，请再次尝试输入！")
try/except…else try/except 语句还有一个可选的 else 子句，如果使用这个子句，那么必须放在所有的 except 子句之后。
else 子句将在 try 子句没有发生任何异常的时候执行。
for arg in sys.argv[1:]:
try:
f = open(arg, 'r')
except IOError:
print('cannot open', arg)
else:
print(arg, 'has', len(f.readlines()), 'lines')
f.close()
try-finally 语句
try-finally 语句无论是否发生异常都将执行最后的代码。
try:
runoob()
except AssertionError as error:
print(error)
else:
try:
with open('file.log') as file:
read_data = file.read()
except FileNotFoundError as fnf_error:
print(fnf_error)
finally:
print('这句话，无论异常是否发生都会执行。')
用户自定义异常
你可以通过创建一个新的异常类来拥有自己的异常。异常类继承自 Exception 类，可以直接继承，或者间接继承，例如:
>>> class MyError(Exception):
def __init__(self, value):
self.value = value
def __str__(self):
return repr(self.value)
>>> try:
raise MyError(2*2)
except MyError as e:
print('My exception occurred, value:', e.value)
My exception occurred, value: 4
>>> raise MyError('oops!')
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in ?
__main__.MyError: 'oops!'
Python 面向对象
python从设计之初就已经是一门面向对象的语言，正因为如此，在Python中创建一个类和对象是很容易的。本章节我们将详细介绍Python的面向对象编程。
如果你以前没有接触过面向对象的编程语言，那你可能需要先了解一些面向对象语言的一些基本特征，在头脑里头形成一个基本的面向对象的概念，这样有助于你更容易的学习Python的面向对象编程。
接下来我们先来简单的了解下面向对象的一些基本特征。
面向对象技术简介
类(Class): 用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。
方法：类中定义的函数。
类变量：类变量在整个实例化的对象中是公用的。类变量定义在类中且在函数体之外。类变量通常不作为实例变量使用。
数据成员：类变量或者实例变量用于处理类及其实例对象的相关的数据。
方法重写：如果从父类继承的方法不能满足子类的需求，可以对其进行改写，这个过程叫方法的覆盖（override），也称为方法的重写。
局部变量：定义在方法中的变量，只作用于当前实例的类。
实例变量：在类的声明中，属性是用变量来表示的，这种变量就称为实例变量，实例变量就是一个用 self 修饰的变量。
继承：即一个派生类（derived class）继承基类（base class）的字段和方法。继承也允许把一个派生类的对象作为一个基类对象对待。例如，有这样一个设计：一个Dog类型的对象派生自Animal类，这是模拟”是一个（is-a）”关系（例图，Dog是一个Animal）。
实例化：创建一个类的实例，类的具体对象。
对象：通过类定义的数据结构实例。对象包括两个数据成员（类变量和实例变量）和方法。 和其它编程语言相比，Python 在尽可能不增加新的语法和语义的情况下加入了类机制。
Python中的类提供了面向对象编程的所有基本功能：类的继承机制允许多个基类，派生类可以覆盖基类中的任何方法，方法中可以调用基类中的同名方法。
对象可以包含任意数量和类型的数据。
类定义
语法格式如下：
class ClassName:
<statement-1>
.
.
.
<statement-N>
类实例化后，可以使用其属性，实际上，创建一个类之后，可以通过类名访问其属性。
类对象
类对象支持两种操作：属性引用和实例化。
属性引用使用和 Python 中所有的属性引用一样的标准语法：obj.name。
类对象创建后，类命名空间中所有的命名都是有效属性名。所以如果类定义是这样:
#!/usr/bin/python3
class MyClass:
"""一个简单的类实例"""
i = 12345
def f(self):
return 'hello world'
# 实例化类
x = MyClass()
# 访问类的属性和方法
print("MyClass 类的属性 i 为：", x.i)
print("MyClass 类的方法 f 输出为：", x.f())
以上创建了一个新的类实例并将该对象赋给局部变量 x，x 为空的对象。
执行以上程序输出结果为：
MyClass 类的属性 i 为： 12345
MyClass 类的方法 f 输出为： hello world
self代表类的实例，而非类
类的方法与普通的函数只有一个特别的区别——它们必须有一个额外的第一个参数名称, 按照惯例它的名称是 self。
class Test:
def prt(self):
print(self)
print(self.__class__)
t = Test()
t.prt()
以上实例执行结果为：
<__main__.Test instance at 0x100771878>
__main__.Test
从执行结果可以很明显的看出，self 代表的是类的实例，代表当前对象的地址，而 self.class 则指向类。
self 不是 python 关键字，我们把他换成 runoob 也是可以正常执行的:
class Test:
def prt(runoob):
print(runoob)
print(runoob.__class__)
t = Test()
t.prt()
以上实例执行结果为：
<__main__.Test instance at 0x100771878>
__main__.Test
类的方法
在类的内部，使用 def 关键字来定义一个方法，与一般函数定义不同，类方法必须包含参数 self, 且为第一个参数，self 代表的是类的实例。
实例(Python 3.0+)
#!/usr/bin/python3
#类定义
class people:
#定义基本属性
name = ''
age = 0
#定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
__weight = 0
#定义构造方法
def __init__(self,n,a,w):
self.name = n
self.age = a
self.__weight = w
def speak(self):
print("%s 说: 我 %d 岁。" %(self.name,self.age))
# 实例化类
p = people('runoob',10,30)
p.speak()
执行以上程序输出结果为：
runoob 说: 我 10 岁。
继承
Python 同样支持类的继承，如果一种语言不支持继承，类就没有什么意义。派生类的定义如下所示:
class DerivedClassName(BaseClassName):
<statement-1>
.
.
.
<statement-N>
子类（派生类 DerivedClassName）会继承父类（基类 BaseClassName）的属性和方法。
BaseClassName（实例中的基类名）必须与派生类定义在一个作用域内。除了类，还可以用表达式，基类定义在另一个模块中时这一点非常有用:
class DerivedClassName(modname.BaseClassName):
#!/usr/bin/python3
#类定义
class people:
#定义基本属性
name = ''
age = 0
#定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
__weight = 0
#定义构造方法
def __init__(self,n,a,w):
self.name = n
self.age = a
self.__weight = w
def speak(self):
print("%s 说: 我 %d 岁。" %(self.name,self.age))
#单继承示例
class student(people):
grade = ''
def __init__(self,n,a,w,g):
#调用父类的构函
people.__init__(self,n,a,w)
self.grade = g
#覆写父类的方法
def speak(self):
print("%s 说: 我 %d 岁了，我在读 %d 年级"%(self.name,self.age,self.grade))
s = student('ken',10,60,3)
s.speak()
执行以上程序输出结果为：
ken 说: 我 10 岁了，我在读 3 年级