python编程（四）

一、Python3 输入和输出
输出格式：
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。（使用 str.format() 函数来格式化输出值，将输出的值转成字符串，可以使用 repr() 或 str() 函数来实现）

>>> for x in range(1, 11):
...     print(repr(x).rjust(2), repr(x*x).rjust(3), end=' ')
...     # 注意前一行 'end' 的使用
...     print(repr(x*x*x).rjust(4))
...
 1   1    1
 2   4    8
 3   9   27
 4  16   64
 5  25  125
 6  36  216
 7  49  343
 8  64  512
 9  81  729
10 100 1000

>>> for x in range(1, 11):
...     print('{0:2d} {1:3d} {2:4d}'.format(x, x*x, x*x*x))
...
 1   1    1
 2   4    8
 3   9   27
 4  16   64
 5  25  125
 6  36  216
 7  49  343
 8  64  512
 9  81  729
10 100 1000

这个例子展示了字符串对象的 rjust() 方法, 它可以将字符串靠右, 并在左边填充空格。
str.format() 的基本使用如下:

>>> print('{}网址： "{}!"'.format('教程', 'www.runoob.com'))
教程网址： "www.runoob.com!"

在括号中的数字用于指向传入对象在 format() 中的位置，如下所示：

>>> print('{0} 和 {1}'.format('Google', 'Runoob'))
Google 和 Runoob
>>> print('{1} 和 {0}'.format('Google', 'Runoob'))
Runoob 和 Google

可选项 : 和格式标识符可以跟着字段名。 这就允许对值进行更好的格式化。 下面的例子将 Pi 保留到小数点后三位：

>>> import math
>>> print('常量 PI 的值近似为 {0:.3f}。'.format(math.pi))
常量 PI 的值近似为 3.142。

在 : 后传入一个整数, 可以保证该域至少有这么多的宽度。

>>> table = {'Google': 1, 'Runoob': 2, 'Taobao': 3}
>>> for name, number in table.items():
...     print('{0:10} ==> {1:10d}'.format(name, number))
... 
Google     ==>          1
Runoob     ==>          2
Taobao     ==>          3

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。input 可以接收一个Python表达式作为输入，并将运算结果返回。

#!/usr/bin/python3

str = input("请输入：");
print ("你输入的内容是: ", str)

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)

• filename：包含了你要访问的文件名称的字符串值。
• mode：决定了打开文件的模式：只读，写入，追加等。所有可取值见如下的完全列表。这个参数是非强制的，默认文件访问模式为只读®
  
  以下实例将字符串写入到文件 foo.txt 中：

#!/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()

此时打开文件 foo.txt,显示如下：

$ cat /tmp/foo.txt 
Python 是一个非常好的语言。
是的，的确非常好!!

文件对象的方法
f.read()
为了读取一个文件的内容，调用 f.read(size), 这将读取一定数目的数据, 然后作为字符串或字节对象返回。
size 是一个可选的数字类型的参数。 当 size 被忽略了或者为负, 那么该文件的所有内容都将被读取并且返回。

#!/usr/bin/python3

# 打开一个文件
f = open("/tmp/foo.txt", "r")

str = f.read()
print(str)

# 关闭打开的文件
f.close()

执行以上程序，输出结果为：

Python 是一个非常好的语言。
是的，的确非常好!!

f.readline() 会从文件中读取单独的一行。换行符为 ‘\n’。f.readline() 如果返回一个空字符串, 说明已经已经读取到最后一行。

二、python3 错误和异常
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）

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 ?
TypeError: Can't convert 'int' object to str implicitly

异常以不同的类型出现，这些类型都作为信息的一部分打印出来: 例子中的类型有 ZeroDivisionError，NameError 和 TypeError。

异常处理
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 语句按照如下方式工作：

• 首先，执行 try 子句（在关键字 try 和关键字 except 之间的语句）
• 如果没有异常发生，忽略 except 子句，try 子句执行后结束
• 如果在执行 try 子句的过程中发生了异常，那么 try 子句余下的部分将被忽略。如果异常的类型和 except 之后的名称相符，那么对应的 except 子句将被执行
• 如果一个异常没有与任何的 excep 匹配，那么这个异常将会传递给上层的 try 中

一个 try 语句可能包含多个except子句，分别来处理不同的特定的异常。最多只有一个分支会被执行，一个except子句可以同时处理多个异常，这些异常将被放在一个括号里成为一个元组。

最后一个except子句可以忽略异常的名称，它将被当作通配符使用。你可以使用这种方法打印一个错误信息，然后再次把异常抛出。

import sys
 
try:
    f = open('myfile.txt')
    s = f.readline()
    i = int(s.strip())
except OSError as err:
    print("OS error: {0}".format(err))
except ValueError:
    print("Could not convert data to an integer.")
except:
    print("Unexpected error:", sys.exc_info()[0])
    raise

try/except…else

try-finally 语句

抛出异常raise 语句

以下实例如果 x 大于 5 就触发异常

x = 10
if x > 5:
    raise Exception('x 不能大于 5。x 的值为: {}'.format(x))

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

关键词 with 语句就可以保证诸如文件之类的对象在使用完之后一定会正确的执行他的清理方法:

with open("myfile.txt") as f:
    for line in f:
        print(line, end="")

二、面向对象

• 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。
• 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

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。

类对象
类对象支持两种操作：属性引用和实例化。

#!/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())

类有一个名为 init() 的特殊方法（构造方法），该方法在类实例化时会自动调用，像下面这样：

def __init__(self):
    self.data = []

类定义了 init() 方法，类的实例化操作会自动调用 init() 方法。如下实例化类 MyClass，对应的 init() 方法就会被调用， init() 方法可以有参数，参数通过 init() 传递到类的实例化操作上。

#!/usr/bin/python3
 
class Complex:
    def __init__(self, realpart, imagpart):
        self.r = realpart
        self.i = imagpart
x = Complex(3.0, -4.5)
print(x.r, x.i)   # 输出结果：3.0 -4.5

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

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

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。

#!/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

class DerivedClassName(BaseClassName1):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

方法重写
如果你的父类方法的功能不能满足你的需求，你可以在子类重写你父类的方法，实例如下：

#!/usr/bin/python3
 
class Parent:        # 定义父类
   def myMethod(self):
      print ('调用父类方法')
 
class Child(Parent): # 定义子类
   def myMethod(self):
      print ('调用子类方法')
 
c = Child()          # 子类实例
c.myMethod()         # 子类调用重写方法
super(Child,c).myMethod() #用子类对象调用父类已被覆盖的方法

类属性与方法
类的私有属性：
__private_attrs：两个下划线开头，声明该属性为私有，不能在类的外部被使用或直接访问。在类内部的方法中使用时 self.__private_attrs。
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。
类的私有方法：
两个下划线开头，声明该方法为私有方法，只能在类的内部调用 ，不能在类的外部调用。self.__private_methods

#!/usr/bin/python3
 
class JustCounter:
    __secretCount = 0  # 私有变量
    publicCount = 0    # 公开变量
 
    def count(self):
        self.__secretCount += 1
        self.publicCount += 1
        print (self.__secretCount)
 
counter = JustCounter()
counter.count()
counter.count()
print (counter.publicCount)
print (counter.__secretCount)  # 报错，实例不能访问私有变量

三、Python3 命名空间和作用域
一个文件夹(目录)中可以包含多个文件夹，每个文件夹中不能有相同的文件名，但不同文件夹中的文件可以重名。

一般有三种命名空间：

• 内置名称（built-in names）， Python 语言内置的名称，比如函数名 abs、char 和异常名称 BaseException、Exception 等等
• 全局名称（global names），模块中定义的名称，记录了模块的变量，包括函数、类、其它导入的模块、模块级的变量和常量
• 局部名称（local names），函数中定义的名称，记录了函数的变量，包括函数的参数和局部定义的变量

Python 的查找顺序为：局部的命名空间去 -> 全局命名空间 -> 内置命名空间

全局变量和局部变量（定义在函数内部的变量拥有一个局部作用域，定义在函数外的拥有全局作用域；局部变量只能在其被声明的函数内部访问，而全局变量可以在整个程序范围内访问）

#!/usr/bin/python3
 
total = 0 # 这是一个全局变量
# 可写函数说明
def sum( arg1, arg2 ):
    #返回2个参数的和."
    total = arg1 + arg2 # total在这里是局部变量.
    print ("函数内是局部变量 : ", total)
    return total
 
#调用sum函数
sum( 10, 20 )
print ("函数外是全局变量 : ", total)

global 和 nonlocal关键字
当内部作用域想修改外部作用域的变量时，就要用到global和nonlocal关键字
如果要修改嵌套作用域（enclosing 作用域，外层非全局作用域）中的变量则需要 nonlocal 关键字