函數

函數是完成特定功能的一個語句組，這組語句可以作爲一個單位使用，並且給它取一個名字，之後即可通過函數名執行。
使用def定義函數，函數名後的圓括號用來放置傳遞給函數的參數。
有返回值的函數，用return進行返回最終值。函數遇到return語句就會終止當前函數的執行，return之後的語句都會被忽略。
在python中，函數的參數可以有默認值，也支持使用可變參數，因而不需要支持函數重載，而是在定義函數時讓它有多種不同的適用方式。
函數重載是一種特殊情況，有些語言允許在同一作用域中聲明幾個類似的同名函數，這些同名函數的形參列表（參數個數，類型，順序）必須不同，常用來處理實現功能類似數據類型不同的問題，如不同數據類型的數值交換。
python可以給函數參數設定默認值（缺省參數），意味着在沒有對應位置參數傳入時，將使用默認值，即可以通過不同的方式調用函數，這與函數重載效果一致。
在不確定參數個數時，可以使用可變參數，即在括號中參數名的前面添加*，表示它是一個可變參數。
局部變量只能在特定部分使用，全局變量整個程序都能使用。如果局部變量與全局變量名稱相同，在局部變量作用的範圍內是局部變量在起作用。如果想在函數內部對全局變量進行修改，需要使用global關鍵字。
函數優點：代碼可重用，提高開發效率；代碼更簡潔，可讀性好；編程更容易把握；封裝和信息隱藏。使用函數進行程序設計，被稱爲結構化程序設計方法。
當兩個不同.py文件（即模塊，每個.py文件都是一個模塊）中含有同樣的函數名時，爲防止函數覆蓋，如module1.py和module.py兩個模塊都包含foo函數，有以下解決方式。除此之外，其他錯誤的導入調用方式，都會造成函數覆蓋，後導入的會覆蓋先導入的。
a.調用誰導入誰

from module1 import foo
foo()
from module2 import foo
foo()

b.將導入模塊重新命名

import module1 as m1
import module2 as m2
m1.foo()
m2.foo()

如果導入的模塊除了定義函數還含有可執行代碼，那在導入模塊的過程中會執行這些代碼。因而，如果在模塊中編寫了執行代碼，應當將代碼放入if _name_ == '_main_':的條件中，_name_是python中一個隱含的變量，代表了模塊名，而只有被解釋器直接執行的模塊名纔是_main_。
在這種情況下，該模塊被別的模塊導入，由於導入名使用的是該模塊名而非_main_，在if條件下的代碼就不會被執行。
python中可以在函數內部再定義函數，可以使用global關鍵字在函數內定義或使用全局變量，nonlocal關鍵字可以在函數內使用外層變量。
在實際開發中，應減少對全局變量的定義。全局變量作用於和影響過於廣泛，可能會發生意料之外的修改和使用，此外比局部變量擁有更長的生命週期，可能導致對象佔用的內存長時間無法被回收，同時也可以降低代碼耦合度。
今後，就可以對代碼的書寫進行改進，書寫成一下形式：

def main():
    pass
if __name__ == '__main__':
    main()

函數練習：給定年和月份，獲得當月第一天是周幾（從1800年1月1號開始計算，當天是週三），代碼如下：

def is_leap_year(year):
    if year % 4 == 0 and year % 100 != 0 or year % 400 == 0:
        return True
    else:
        return False

def get_num_of_days_in_month(year, month):
    if month in (1, 3, 5, 7, 8, 10, 12):
        return 31
    elif month in (4, 6, 9, 11):
        return 30
    elif is_leap_year(year):
        return 29
    else:
        return 28

def get_total_num_of_day(year, month):
    days = 0
    for y in range(1800, year):
        if is_leap_year(y):
            days += 366
        else:
            days += 365
    for m in range(1, month):
        days += get_num_of_days_in_month(year, m)

    return days

def get_start_day(year, month):
    return (3 + get_total_num_of_day(year, month)) % 7

print(get_start_day(2033, 12))

遞歸函數

遞歸表現形式：在函數定義時有直接或者間接調用自身。
遞歸解決問題的基本思想：if問題足夠簡單則直接求解，else將問題分解成與原問題同構的一個或多個更小的問題逐個解決，將結果組合成爲最終解返回。
漢諾塔問題解決思想：1、將前n-1個盤子通過c，從a移動到b；2、從a到c移動第n個盤子；3、將前n-1個盤子通過a，從b移動到c。定義函數hanoi（n，a，b，c）表示把a上的n個盤子移動到c上，其中可以遇到b，代碼如下：

count = 0

def hanoi(n, a, b, c):
    global count
    if n == 1:
        print('Move', n, 'from', a, 'to', c)
        count += 1
    else:
        hanoi(n - 1, a, c, b)
        print('Move', n, 'from', a, 'to', c)
        count += 1
        hanoi(n - 1, b, a, c)
        print('')

hanoi(3, 'left', 'mid', 'right')
print('steps is', count)

遞歸方法的時間開銷是比較大的，一般要比循環的方式慢得多。
遞歸優勢：能使一個蘊含遞歸關係且結構複雜的程序簡潔精煉，增加可讀性；特別是在難於找到從邊界到解的全過程的情況下，如果把問題推進一步，其結果仍維持原問題的關係。
遞歸劣勢：嵌套層次深，函數調用開銷大；重複計算。

字符串

所謂字符串，就是由零個或多個字符組成的有限序列，一般記爲s=a1a2…an(0<=n<=無窮)，下列代碼可以瞭解字符串的基本使用。

def main():
    str1 = 'hello, world!'
    # 通過len函數計算字符串的長度
    print(len(str1))  # 13
    # 獲得字符串首字母大寫的拷貝
    print(str1.capitalize())  # Hello, world!
    # 獲得字符串變大寫後的拷貝
    print(str1.upper())  # HELLO, WORLD!
    # 從字符串中查找子串所在位置
    print(str1.find('or'))  # 8
    print(str1.find('shit'))  # -1
    # 與find類似但找不到子串時會引發異常
    # print(str1.index('or'))
    # print(str1.index('shit'))
    # 檢查字符串是否以指定的字符串開頭
    print(str1.startswith('He'))  # False
    print(str1.startswith('hel'))  # True
    # 檢查字符串是否以指定的字符串結尾
    print(str1.endswith('!'))  # True
    # 將字符串以指定的寬度居中並在兩側填充指定的字符
    print(str1.center(50, '*'))
    # 將字符串以指定的寬度靠右放置左側填充指定的字符
    print(str1.rjust(50, ' '))
    str2 = 'abc123456'
    # 從字符串中取出指定位置的字符(下標運算)
    print(str2[2])  # c
    # 字符串切片(從指定的開始索引到指定的結束索引)
    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
    # 檢查字符串是否由數字構成
    print(str2.isdigit())  # False
    # 檢查字符串是否以字母構成
    print(str2.isalpha())  # False
    # 檢查字符串是否以數字和字母構成
    print(str2.isalnum())  # True
    str3 = '  [email protected] '
    print(str3)
    # 獲得字符串修剪左右兩側空格的拷貝
    print(str3.strip())


if __name__ == '__main__':
    main()

字符串（String）是一個字符的序列，表示時需要使用成對的單引號或雙引號括起來。也可以使用成對的三引號，這種情況下會保留字符串中的所有格式信息。想要在字符串中輸入引號的話，需要在引號前加入轉義字符“\”。
拼接：”+“，將兩個字符串拼接起來，但不能拼接整數，除非也用引號括起來。
重複：“*”，字符串乘以整數（位置可以互換），表示重複整數次。
成員運算符in：判斷一個字符串是否爲另一個字符串的子串，返回值爲Ture或False，示例如下，x的值即爲False。

name = 'hello world'
x = 'a' in name
print(x)

for語句：枚舉字符串的每個字符，示例如下，結果就會每個字符包括空格在內各佔一行，順序打印出來。

name = 'hello world'
for x in name:
    print(x)

for與in的練習：輸入一串字母，將其中爲元音的字母打印出來，實現代碼如下，輸入若爲abcde，則打印結果即爲ae。

def vowles_count(s):
    for c in s:
        if c in 'aeiouAEIOU':
            print(c, end="")
a = input()
vowles_count(a)

字符串索引：字符串中每個字符都有一個索引值（下標），索引從0、1…（前向後）或-1、-2…（後向前）開始。
索引運算符[]：[]中的數字代表獲得字符串中第幾個字符，要注意索引的開始值。
切片：用來選擇字符串的子序列，語法爲[start:finish]，其中start爲子序列開始位置的索引值，finish爲子序列結束位置的下一個字符的索引值。如果不提供start或finish，默認start爲第一個字符開始，finish爲最後一個字符。finish可以超出字符串的範圍，也表示到字符串的尾部。
[]中還可以寫入第三個參數，爲計數參數，即[start:finish:countBy]，默認countBy爲1，即獲得連續的子字符串，如果提高countBy的值到2，則會每次跳過一個字符，以此類推。countBy也可以爲負數，則獲得逆字符串，但此時要注意兩個參數的取值，可以兩個都不填，意味着從尾到頭獲得該字符串。
字符串一旦生成是不可變的，如果想要改變字符串中的某一個內容，則需通過切片等操作獲得一個新的字符串，可以選擇將新字符串賦值給原字符串，也可以使用字符串方法。
字符串方法：即對象提供的函數，如變量名.replace(old,new)方法，即生成一個新的字符串，使用new替換old子串，示例如下，這樣s中所有的e都變成了a。

s = 'hello world'
s = s.replace('e', 'a')
print(s)

更多字符串方法：find(‘字符’)方法，即找到第一次出現該字符的下標；split()函數，括號中若無參數，則是在字符串空格的位置對原始字符串進行切分。關於字符串的方法，可以使用dir(str)函數來瀏覽。
文件操作：
打開文件：f = open(filename,mode)，其中mode有r（讀，默認），w（寫）等。
按行讀取文件內容：for line in f：pass。
關閉文件：f.close()。
寫文件：f.write(str)。
練習：讀取人名列表文件names.txt，將每個人名轉換爲首字母大寫，其他字母小寫的格式，實現代碼如下，其中人名文件與代碼文件注意放在同一存儲空間。
strip()函數可以用來去掉一個字符串開頭結尾的空格回車等。
title()函數可以將字符串轉化爲首字母大寫，其他字母小寫的格式。

f = open('names.txt', 'r')
for line in f:
    line = line.strip()
    print(line.title())
f.close()

字符串大小用字典序來表示：
首先比較兩個字符串的第一個字符。
如果相同則比較下一個，如果不同則由第一個字符決定大小關係。
如果其中一個字符爲空（較短），則其更小。
字符串格式化使用format()方法：
format()中的參數都用來替換{}的內容，{}的格式爲{field name:align width.precision type}，比如{:9.4f}，即佔據9個字符，並以4位的小數精度輸出{}中的值，示例如下。
如需調用math包中的pi，則需先聲明math包，即import math。

>>>print('PI is {:9.4f}'.format(3.1415926))
PI is    3.1416

判斷一個人名是否滿足下列模式：
判斷其是否爲Michael，則有Michale : name == ‘Michael’。
是否以Mi開始：name[:2] == ‘Mi’。
是否包含cha子串：‘cha’ in name。
但如需判斷以下情況：是否包含c?a子串（即c與a中間隔字符不確定），是否包含c*e子串（即表示任意多個字符），則需要用到正則表達式。
正則表達式用來描述字符串的模式：
.表示任意字符。
\d+表示一系列數字。
[a-z]表示一個小寫字母。
正則表達式還包含很多內容，不再贅述。
練習：判斷一個人名是否含有C.A模式，即C與A之間相隔任意字符，代碼如下。

import re
f = open('names.txt')
for line in f:
    line = line.strip()
    pattern = 'C.A'
    result = re.search(pattern, line)
    if result:
        print('Name is {}'.format(line))
f.close()

Python語言學習（二）（函數、遞歸函數和字符串）

函數

遞歸函數

字符串

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編程練習（二）（旋轉字符串）

Python語言學習（二）（函數、遞歸函數和字符串）

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