從零開始學Python：第十課-函數和字符串的應用

前面兩節課，我們介紹了函數和字符串。在講解今天的內容之前，先來回答一個可能會讓大家感到費解的問題：爲什麼字符串類型（str）可以通過調用方法的方式進行操作，而之前我們用到的數值類型（如int、float）卻沒有可以調用的方法。在Python中，數值類型是標量類型，也就是說這種類型的變量沒有可以訪問的內部結構；而字符串類型是一種結構化的、非標量類型，所以纔會有一系列的方法可供調用。如果對這一點感到困惑，那就繼續學習吧，等學習完面向對象編程的知識後，你就能找到這些問題的答案了。

 

接下來我們通過一些案例來爲大家講解函數和字符串的應用。

一些案例

例子1：設計一個生成指定長度驗證碼的函數。

說明：驗證碼由數字和英文大小寫字母構成。

import random

ALL_CHARS = '0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ'


def generate_code(code_len=4):
    """生成指定長度的驗證碼
    :param code_len: 驗證碼的長度(默認4個字符)
    :return: 由大小寫英文字母和數字構成的隨機驗證碼字符串
    """
    code = ''
    for _ in range(code_len):
        # 產生0到字符串長度減1範圍的隨機數作爲索引
        index = random.randrange(0, len(ALL_CHARS))
        # 利用索引運算從字符串中取出字符並進行拼接
        code += ALL_CHARS[index]
    return code

我們用下面的代碼生成10組隨機驗證碼來測試上面的函數。

for _ in range(10):
    print(generate_code())

上面的函數其實還有一種更爲簡單的寫法，直接利用random模塊的隨機抽樣函數從字符串中取出指定數量的字符，然後利用字符串的join方法將選中的那些字符拼接起來。此外，可以利用Python標準庫中的string 模塊來獲得數字和英文字母的字面常量。

import random
import string

ALL_CHARS = string.digits + string.ascii_letters


def generate_code(code_len=4):
    """生成指定長度的驗證碼
    :param code_len: 驗證碼的長度(默認4個字符)
    :return: 由大小寫英文字母和數字構成的隨機驗證碼字符串
    """
    return ''.join(random.choices(ALL_CHARS, k=code_len))

說明：random模塊的sample和choices函數都可以實現隨機抽樣，sample實現無放回抽樣，這意味着抽樣取出的字符是不重複的；choices實現有放回抽樣，這意味着可能會重複選中某些字符。這兩個函數的第一個參數代表抽樣的總體，而參數k代表抽樣的數量。

例子2：設計一個函數返回給定文件名的後綴名。

說明：文件名通常是一個字符串，而文件的後綴名指的是文件名中最後一個.後面的部分，也稱爲文件的擴展名，它是某些操作系統用來標記文件類型的一種機制，例如在Windows系統上，後綴名exe表示這是一個可執行程序，而後綴名txt表示這是一個純文本文件。需要注意的是，在Linux和macOS系統上，文件名可以以.開頭，表示這是一個隱藏文件，像.gitignore這樣的文件名，.後面並不是後綴名，這個文件沒有後綴名或者說後綴名爲''。

def get_suffix(filename):
    """獲取文件名的後綴名
    :param filename: 文件名
    :return: 文件的後綴名
    """
    # 從字符串中逆向查找.出現的位置
    pos = filename.rfind('.')
    # 通過切片操作從文件名中取出後綴名
    return filename[pos + 1:] if pos > 0 else ''

可以用下面的代碼對上面的函數做一個簡單的測驗。

print(get_suffix('readme.txt'))       # txt
print(get_suffix('readme.txt.md'))    # md
print(get_suffix('.readme'))          #
print(get_suffix('readme.'))          #
print(get_suffix('readme'))           #

上面的get_suffix函數還有一個更爲便捷的實現方式，就是直接使用os.path模塊的splitext函數，這個函數會將文件名拆分成帶路徑的文件名和擴展名兩個部分，然後返回一個二元組（下節課會講到元組），二元組中的第二個元素就是文件的後綴名（包含.），如果要去掉後綴名中的.，可以做一個字符串的切片操作，代碼如下所示。

from os.path import splitext


def get_suffix(filename):
    return splitext(filename)[1][1:]

例子3：在終端中顯示跑馬燈（滾動）文字。

說明：實現跑馬燈文字的原理非常簡單，把當前字符串的第一個字符放到要輸出的內容的最後面，把從第二個字符開始後面的內容放到要輸出的內容的最前面，通過循環重複這個操作，就可以看到滾動起來的文字。兩次循環之間的間隔可以通過time模塊的sleep函數來實現，而清除屏幕上之前的輸出可以使用os模塊的system函數調用系統清屏命令來實現。

import os
import time

content = '北 京 歡 迎 你 爲 你 開 天 闢 地           '
while True:
    # Windows清除屏幕上的輸出
    # os.system('cls')  
    # macOS清除屏幕上的輸出
    os.system('clear')
    print(content)
    # 休眠0.2秒（200毫秒）
    time.sleep(0.2)
    content = content[1:] + content[0]

提示：我們之前建議大家暫時用VS Code來編寫Python代碼，如果你已經提前開始使用PyCharm了，需要提醒大家，PyCharm的運行窗口無法用上面的方式做清屏處理。建議在“命令行提示符”或“終端”（PyCharm中的“Terminal”相當於就是Windows系統的“命令行提示符”或macOS系統的“終端”）中運行該程序。

簡單的總結

在寫代碼尤其是開發商業項目的時候，一定要有意識的將相對獨立且重複出現的功能封裝成函數，這樣不管是自己還是團隊的其他成員都可以通過調用函數的方式來使用這些功能。字符串是非常重要的數據類型，字符串的常用運算和方法需要掌握，因爲一般的商業項目中，處理字符串比處理數值的操作要更多。

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