高級特性
掌握了Python的數據類型、語句和函數,基本上就可以編寫出很多有用的程序了。
比如構造一個1, 3, 5, 7, …, 99的列表,可以通過循環實現:
L = []
n = 1
while n <= 99:
L.append(n)
n = n + 2
取list的前一半的元素,也可以通過循環實現。
但是在Python中,代碼不是越多越好,而是越少越好。代碼不是越複雜越好,而是越簡單越好。
基於這一思想,我們來介紹Python中非常有用的高級特性,1行代碼能實現的功能,決不寫5行代碼。請始終牢記,代碼越少,開發效率越高。
切片
取一個list或tuple的部分元素是非常常見的操作。比如,一個list如下:
>>> L = ['Michael', 'Sarah', 'Tracy', 'Bob', 'Jack']
取前3個元素,應該怎麼做?
笨辦法:
>>> [L[0], L[1], L[2]]
['Michael', 'Sarah', 'Tracy']
之所以是笨辦法是因爲擴展一下,取前N個元素就沒轍了。
取前N個元素,也就是索引爲0-(N-1)的元素,可以用循環:
>>> r = []
>>> n = 3
>>> for i in range(n):
... r.append(L[i])
...
>>> r
['Michael', 'Sarah', 'Tracy']
對這種經常取指定索引範圍的操作,用循環十分繁瑣。
Python提供了切片(Slice)操作符,能大大簡化這種操作。
取前3個元素,用一行代碼就可以完成切片:
>>> L[0:3]# 從索引0開始取,直到索引3爲止,但不包括索引3。即索引0,1,2,正好是3個元素。
['Michael', 'Sarah', 'Tracy']
如果第一個索引是0,還可以省略:
>>> L[:3]
['Michael', 'Sarah', 'Tracy']
也可以從索引1開始,取出2個元素出來:
>>> L[1:3]
['Sarah', 'Tracy']
既然Python支持L[-1]取倒數第一個元素,那麼它同樣支持倒數切片:
>>> L[-2:]
['Bob', 'Jack']
>>> L[-2:-1]
['Bob']
記住倒數第一個元素的索引是-1。
切片操作十分有用。我們先創建一個0-99的數列:
>>> L = list(range(100))
>>> L
[0, 1, 2, 3, ..., 99]
可以通過切片輕鬆取出某一段數列。比如前10個數:
>>> L[:10]
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
後10個數:
>>> L[-10:]
[90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99]
前11-20個數:
>>> L[10:20]
[10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]
前10個數,每兩個取一個:
>>> L[:10:2] #兩個冒號
[0, 2, 4, 6, 8]
所有數,每5個取一個:
>>> L[::5] #兩個冒號
[0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95]
甚至什麼都不寫,只寫[:]就可以原樣複製一個list:
>>> L[:]
[0, 1, 2, 3, ..., 99]
tuple也是一種list,唯一區別是tuple不可變。因此,tuple也可以用切片操作,只是操作的結果仍是tuple:
>>> (0, 1, 2, 3, 4, 5)[:3]
(0, 1, 2)
字符串’xxx’也可以看成是一種list,每個元素就是一個字符。因此,字符串也可以用切片操作,只是操作結果仍是字符串:
>>> 'ABCDEFG'[:3]
'ABC'
>>> 'ABCDEFG'[::2]
'ACEG'
在很多編程語言中,針對字符串提供了很多各種截取函數(例如,substring),其實目的就是對字符串切片。
Python沒有針對字符串的截取函數,只需要切片一個操作就可以完成。
練習
利用切片操作,實現一個trim()函數,去除字符串首尾的空格, ,注意不要調用str的strip()方法:
>>> def trim(s):
... if len(s)==0:
... return s
... else:
... while s[0]==' ':
... s=s[1:]
... while s[-1]==' ':
... s=s[:-1]
... return s
...
>>> trim(' hello ')
'hello'
>>> trim(' hello ')
'hello'
>>> trim(' hello ')
'hello'
小結
有了切片操作,很多地方循環就不再需要了。Python的切片非常靈活,一行代碼就可以實現很多行循環才能完成的操作。
迭代
如果給定一個list或tuple,我們可以通過for循環來遍歷這個list或tuple,這種遍歷我們稱爲迭代(Iteration)。
在Python中,迭代是通過for … in來完成的,而很多語言比如C語言,迭代list是通過下標完成的,比如Java代碼:
for (i=0; i<list.length; i++) {
n = list[i];
}
可以看出,Python的for循環抽象程度要高於C的for循環,因爲Python的for循環不僅可以用在list或tuple上,還可以作用在其他可迭代對象上。
list這種數據類型雖然有下標,但很多其他數據類型是沒有下標的,但是,只要是可迭代對象,無論有無下標,都可以迭代,比如dict就可以迭代。因爲dict的存儲不是按照list的方式順序排列,所以,迭代出的結果順序有可能不一樣。默認情況下,dict迭代的是key。如果要迭代value,可以用for value in d.values(),如果要同時迭代key和value,可以用for k, v in d.items()。
>>> d={'a':1,'b':2,'c':3}
>>> for key in d:
... print(key)
...
a
b
c
>>> for value in d.values():
... print(value)
...
1
2
3
>>> for k,v in d.items():
... print(k,v)
...
a 1
b 2
c 3
由於字符串也是可迭代對象,因此,也可以作用於for循環:
>>> for ch in 'ABC':
... print(ch)
...
A
B
C
所以,當我們使用for循環時,只要作用於一個可迭代對象,for循環就可以正常運行,而我們不太關心該對象究竟是list還是其他數據類型。
那麼,如何判斷一個對象是可迭代對象呢?方法是通過collections模塊的Iterable類型判斷:
>>> from collections import Iterable
__main__:1: DeprecationWarning: Using or importing the ABCs from 'collections' instead of from 'collections.abc' is deprecated, and in 3.8 it will stop working
>>> isinstance('abc',Iterable) # str是否可迭代
True
>>> isinstance([1,2,3],Iterable) #list是否可迭代
True
>>> isinstance(123,Iterable) #整數是否可迭代
False
如果要對list實現類似Java那樣的下標循環怎麼辦?Python內置的enumerate函數可以把一個list變成索引-元素對,這樣就可以在for循環中同時迭代索引和元素本身:
>>> for i,value in enumerate(['A','B','C']):
... print(i,value)
...
0 A
1 B
2 C
上面的for循環裏,同時引用了兩個變量,在Python裏是很常見的,比如下面的代碼:
>>> for x,y in [(1,2),(3,4),(5,6)]:
... print(x,y)
...
1 2
3 4
5 6
練習
請使用迭代查找一個list中最小和最大值,並返回一個tuple:
>>> def findMinAndMax(L):
... if L!=[]:
... (min,max)=(L[0],L[0])
... for n in L:
... if n>max:
... max=n
... if n<min:
... min=n
... return(min,max)
... else:
... return(None,None)
...
>>> findMinAndMax([7])
(7, 7)
>>> findMinAndMax([])
(None, None)
>>> findMinAndMax([7,1,3,9])
(1, 9)
小結
任何可迭代對象都可以作用於for循環,包括我們自定義的數據類型,只要符合迭代條件,就可以使用for循環。