4. 更多控制流工具¶
除此之外 while
语句刚刚介绍,Python使用了其他语言中常见的流控制语句,但有些曲折。
4.1. if
声明¶
也许最著名的语句类型是 if
语句。例如::
>>> x = int(input("Please enter an integer: "))
Please enter an integer: 42
>>> if x < 0:
... x = 0
... print('Negative changed to zero')
... elif x == 0:
... print('Zero')
... elif x == 1:
... print('Single')
... else:
... print('More')
...
More
可能有零个或更多 elif
零件,以及 else
部分是可选的。关键词:关键词:!elif'是'else if'的缩写,用于避免过度缩进。安 if
… elif
… elif
…序列是 switch
或 case
其他语言的语句。
4.2. for
声明¶
这个 for
python中的语句与c或pascal中可能使用的语句稍有不同。而不是总是在数字的算术级数上迭代(如在pascal中),或者让用户能够定义迭代步骤和停止条件(如c),python的 for
语句按顺序迭代任何序列(列表或字符串)中的项。例如(没有双关语):
>>> # Measure some strings:
... words = ['cat', 'window', 'defenestrate']
>>> for w in words:
... print(w, len(w))
...
cat 3
window 6
defenestrate 12
在同一个集合上迭代时修改集合的代码可能很难正确执行。相反,通常更直接的做法是循环遍历集合的副本或创建新集合:
# Create a sample collection
users = {'Hans': 'active', 'Éléonore': 'inactive', '景太郎': 'active'}
# Strategy: Iterate over a copy
for user, status in users.copy().items():
if status == 'inactive':
del users[user]
# Strategy: Create a new collection
active_users = {}
for user, status in users.items():
if status == 'active':
active_users[user] = status
4.3. 这个 range()
功能¶
如果您确实需要迭代一个数字序列,那么内置函数 range()
很方便。它生成算术级数:
>>> for i in range(5):
... print(i)
...
0
1
2
3
4
给定的端点绝不是生成序列的一部分; range(10)
生成10个值,即长度为10的序列项的法律索引。可以让范围从另一个数字开始,或者指定不同的增量(甚至为负;有时这称为“步骤”):
range(5, 10)
5, 6, 7, 8, 9
range(0, 10, 3)
0, 3, 6, 9
range(-10, -100, -30)
-10, -40, -70
要迭代序列的索引,可以将 range()
和 len()
如下:
>>> a = ['Mary', 'had', 'a', 'little', 'lamb']
>>> for i in range(len(a)):
... print(i, a[i])
...
0 Mary
1 had
2 a
3 little
4 lamb
然而,在大多数情况下,使用 enumerate()
函数,参见 循环技术 .
如果只打印一个范围,会发生一件奇怪的事情:
>>> print(range(10))
range(0, 10)
在许多方面,返回的对象 range()
它的行为就像是一个列表,但事实上它不是。它是一个对象,当您在它上面迭代时,它返回所需序列的连续项,但它实际上并不构成列表,因此节省了空间。
我们说这样的物体是 iterable 也就是说,适合作为函数和构造的目标,这些函数和构造期望从中获得连续的项,直到供应耗尽。我们已经看到 for
语句就是这样一个构造,而接受iterable的函数的一个例子是 sum()
::
>>> sum(range(4)) # 0 + 1 + 2 + 3
6
稍后我们将看到更多返回iterables并将iterables作为参数的函数。最后,也许你对如何从一个范围中获得一个列表很好奇。解决方法如下:
>>> list(range(4))
[0, 1, 2, 3]
4.4. break
和 continue
语句,以及 else
循环上的子句¶
这个 break
语句和C中的语句一样,从最里面的 for
或 while
循环。
循环语句可以具有 else
子句;当循环因ITerable耗尽而终止时执行 for
)或者当条件变为错误时 while
,但当循环被 break
语句。下面的循环就是一个例子,它搜索质数:
>>> for n in range(2, 10):
... for x in range(2, n):
... if n % x == 0:
... print(n, 'equals', x, '*', n//x)
... break
... else:
... # loop fell through without finding a factor
... print(n, 'is a prime number')
...
2 is a prime number
3 is a prime number
4 equals 2 * 2
5 is a prime number
6 equals 2 * 3
7 is a prime number
8 equals 2 * 4
9 equals 3 * 3
(是的,这是正确的代码。仔细观察: else
子句属于 for
循环, not 这个 if
声明)
与循环一起使用时, else
子句与 else
A的子句 try
比它和 if
声明:A try
语句的 else
子句在没有异常发生时运行,并且循环的 else
子句在否时运行 break
发生。更多关于 try
语句和异常,请参见 处理异常 .
这个 continue
语句也从C中借用,继续循环的下一个迭代:
>>> for num in range(2, 10):
... if num % 2 == 0:
... print("Found an even number", num)
... continue
... print("Found an odd number", num)
Found an even number 2
Found an odd number 3
Found an even number 4
Found an odd number 5
Found an even number 6
Found an odd number 7
Found an even number 8
Found an odd number 9
4.5. pass
声明¶
这个 pass
语句不起作用。它可以在句法上需要语句但程序不需要操作时使用。例如::
>>> while True:
... pass # Busy-wait for keyboard interrupt (Ctrl+C)
...
这通常用于创建最小类:
>>> class MyEmptyClass:
... pass
...
另一个地方 pass
在处理新代码时,可以用作函数或条件体的占位符,使您能够以更抽象的级别进行思考。这个 pass
被静默忽略::
>>> def initlog(*args):
... pass # Remember to implement this!
...
4.6. 定义函数¶
我们可以创建一个函数,将斐波那契级数写入任意边界:
>>> def fib(n): # write Fibonacci series up to n
... """Print a Fibonacci series up to n."""
... a, b = 0, 1
... while a < n:
... print(a, end=' ')
... a, b = b, a+b
... print()
...
>>> # Now call the function we just defined:
... fib(2000)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987 1597
关键词 def
介绍一个函数 定义 . 后面必须跟函数名和带括号的形式参数列表。构成函数体的语句从下一行开始,并且必须缩进。
函数体的第一个语句可以是字符串文字;该字符串文字是函数的文档字符串,或者 docstring .(有关docstrings的更多信息,请参见 文档字符串 .)有一些工具可以使用docstring自动生成在线或打印文档,或者让用户交互浏览代码;在您编写的代码中包含docstring是一种良好的做法,因此请养成习惯。
这个 执行 函数的引入了一个新的符号表,用于函数的局部变量。更准确地说,函数中的所有变量赋值都将值存储在本地符号表中;而变量引用首先查找本地符号表,然后查找封闭函数的本地符号表,然后查找全局符号表,最后查找内置名称表。因此,不能在函数内直接为封闭函数的全局变量和变量赋值(除非对于全局变量,在 global
语句,或者,对于封闭函数的变量,在 nonlocal
语句),尽管它们可能被引用。
函数调用的实际参数(参数)在被调用函数被调用时引入该函数的本地符号表中;因此,使用 按值调用 (在那里 value 始终是一个对象 reference ,而不是对象的值)。 1 当一个函数调用另一个函数时,将为该调用创建一个新的本地符号表。
函数定义将函数名与当前符号表中的函数对象相关联。解释器将该名称指向的对象识别为用户定义函数。其他名称也可以指向同一个函数对象,也可以用于访问函数:
>>> fib
<function fib at 10042ed0>
>>> f = fib
>>> f(100)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89
来自其他语言,您可能会反对 fib
不是函数而是过程,因为它不返回值。实际上,即使函数没有 return
语句确实返回了一个值,尽管这是一个相当无聊的值。此值被调用 None
(这是一个内置名称)。正在写入值 None
通常被解释器抑制,如果它是唯一写入的值。如果你真的想用的话,你可以看到 print()
::
>>> fib(0)
>>> print(fib(0))
None
编写一个返回斐波那契数列的函数很简单,而不是打印它:
>>> def fib2(n): # return Fibonacci series up to n
... """Return a list containing the Fibonacci series up to n."""
... result = []
... a, b = 0, 1
... while a < n:
... result.append(a) # see below
... a, b = b, a+b
... return result
...
>>> f100 = fib2(100) # call it
>>> f100 # write the result
[0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89]
与往常一样,这个示例演示了一些新的Python特性:
这个
return
语句返回函数的值。return
不带表达式参数返回None
.从函数结尾脱落也返回None
.声明
result.append(a)
调用A 方法 列表对象的result
. 方法是“属于”对象并命名为obj.methodname
在哪里obj
是某个对象(这可能是一个表达式),并且methodname
是由对象类型定义的方法的名称。不同的类型定义不同的方法。不同类型的方法可以具有相同的名称,而不会导致歧义。(可以使用 classes 见 Classes )方法append()
示例中显示的是为列表对象定义的;它在列表末尾添加了一个新元素。在这个例子中,它等价于result = result + [a]
,但效率更高。
4.7. 关于定义函数的更多信息¶
还可以定义参数数目可变的函数。有三种形式可以组合。
4.7.1. 默认参数值¶
最有用的形式是为一个或多个参数指定默认值。这将创建一个可以用少于定义允许的参数调用的函数。例如::
def ask_ok(prompt, retries=4, reminder='Please try again!'):
while True:
ok = input(prompt)
if ok in ('y', 'ye', 'yes'):
return True
if ok in ('n', 'no', 'nop', 'nope'):
return False
retries = retries - 1
if retries < 0:
raise ValueError('invalid user response')
print(reminder)
可以通过多种方式调用此函数:
仅给出强制参数:
ask_ok('Do you really want to quit?')
给出一个可选参数:
ask_ok('OK to overwrite the file?', 2)
甚至给出所有的参数:
ask_ok('OK to overwrite the file?', 2, 'Come on, only yes or no!')
这个例子还介绍了 in
关键字。这将测试序列是否包含某个值。
默认值在 定义 范围,以便:
i = 5
def f(arg=i):
print(arg)
i = 6
f()
将打印 5
.
重要警告: 默认值只计算一次。当默认值是可变对象(如列表、字典或大多数类的实例)时,这会有所不同。例如,以下函数将在随后的调用中累积传递给它的参数:
def f(a, L=[]):
L.append(a)
return L
print(f(1))
print(f(2))
print(f(3))
这将打印:
[1]
[1, 2]
[1, 2, 3]
如果不希望在后续调用之间共享默认值,则可以这样编写函数::
def f(a, L=None):
if L is None:
L = []
L.append(a)
return L
4.7.2. 关键字参数¶
函数也可以使用 keyword arguments 形式的 kwarg=value
. 例如,以下函数:
def parrot(voltage, state='a stiff', action='voom', type='Norwegian Blue'):
print("-- This parrot wouldn't", action, end=' ')
print("if you put", voltage, "volts through it.")
print("-- Lovely plumage, the", type)
print("-- It's", state, "!")
接受一个必需的参数 (voltage
)和三个可选参数 (state
, action
和 type
)此函数可以以下任意方式调用:
parrot(1000) # 1 positional argument
parrot(voltage=1000) # 1 keyword argument
parrot(voltage=1000000, action='VOOOOOM') # 2 keyword arguments
parrot(action='VOOOOOM', voltage=1000000) # 2 keyword arguments
parrot('a million', 'bereft of life', 'jump') # 3 positional arguments
parrot('a thousand', state='pushing up the daisies') # 1 positional, 1 keyword
但以下所有调用都将无效::
parrot() # required argument missing
parrot(voltage=5.0, 'dead') # non-keyword argument after a keyword argument
parrot(110, voltage=220) # duplicate value for the same argument
parrot(actor='John Cleese') # unknown keyword argument
在函数调用中,关键字参数必须位于位置参数之后。传递的所有关键字参数必须与函数接受的参数之一匹配(例如 actor
不是的有效参数 parrot
它们的顺序并不重要。这还包括非可选参数(例如 parrot(voltage=1000)
也是有效的。参数最多只能接收一次值。下面是一个由于这个限制而失败的例子:
>>> def function(a):
... pass
...
>>> function(0, a=0)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: function() got multiple values for keyword argument 'a'
当窗体的最终形式参数 **name
存在,它接收字典(参见 映射类型--- dict )包含所有关键字参数,与形参对应的参数除外。这可以与表单的形式参数组合在一起 *name
(在下一小节中描述)接收 tuple 包含形式参数列表之外的位置参数。 (*name
必须发生在 **name
例如,如果我们定义这样的函数:
def cheeseshop(kind, *arguments, **keywords):
print("-- Do you have any", kind, "?")
print("-- I'm sorry, we're all out of", kind)
for arg in arguments:
print(arg)
print("-" * 40)
for kw in keywords:
print(kw, ":", keywords[kw])
可以这样称呼:
cheeseshop("Limburger", "It's very runny, sir.",
"It's really very, VERY runny, sir.",
shopkeeper="Michael Palin",
client="John Cleese",
sketch="Cheese Shop Sketch")
当然,它会打印:
-- Do you have any Limburger ?
-- I'm sorry, we're all out of Limburger
It's very runny, sir.
It's really very, VERY runny, sir.
----------------------------------------
shopkeeper : Michael Palin
client : John Cleese
sketch : Cheese Shop Sketch
注意,关键字参数的打印顺序保证与函数调用中提供它们的顺序相匹配。
4.7.3. 特殊参数¶
默认情况下,参数可以通过position或关键字显式传递给python函数。对于可读性和性能,限制参数的传递方式是有意义的,这样开发人员只需查看函数定义就可以确定项是按位置、按位置或关键字传递还是按关键字传递。
函数定义可能如下所示:
def f(pos1, pos2, /, pos_or_kwd, *, kwd1, kwd2):
----------- ---------- ----------
| | |
| Positional or keyword |
| - Keyword only
-- Positional only
在哪里? /
和 *
是可选的。如果使用,这些符号通过参数传递给函数的方式指示参数的类型:仅位置、位置或关键字以及仅关键字。关键字参数也称为命名参数。
4.7.3.1. 位置或关键字参数¶
如果 /
和 *
函数定义中不存在,参数可以按位置或关键字传递给函数。
4.7.3.2. 仅位置参数¶
更详细地了解一下,可以将某些参数标记为 positional-only .如果 positional-only ,参数的顺序很重要,不能通过关键字传递参数。仅位置参数放置在 /
(forward-slash). The /
is used to logically separate the positional-only parameters from the rest of the parameters. If there is no `` /``在函数定义中,没有仅位置参数。
参数跟随 /
可能是 positional-or-keyword 或 keyword-only .
4.7.3.3. 仅关键字参数¶
将参数标记为 keyword-only ,指示参数必须通过关键字参数传递,将 *
在第一个参数之前的参数列表中 keyword-only 参数。
4.7.3.4. 函数示例¶
考虑下面的示例函数定义,密切关注标记 /
和 *
::
>>> def standard_arg(arg):
... print(arg)
...
>>> def pos_only_arg(arg, /):
... print(arg)
...
>>> def kwd_only_arg(*, arg):
... print(arg)
...
>>> def combined_example(pos_only, /, standard, *, kwd_only):
... print(pos_only, standard, kwd_only)
第一个函数定义, standard_arg
,最常见的形式,对调用约定没有限制,参数可以通过位置或关键字传递::
>>> standard_arg(2)
2
>>> standard_arg(arg=2)
2
第二个函数 pos_only_arg
仅限使用位置参数,因为 /
在函数定义中:
>>> pos_only_arg(1)
1
>>> pos_only_arg(arg=1)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: pos_only_arg() got an unexpected keyword argument 'arg'
第三功能 kwd_only_args
只允许关键字参数,如 *
在函数定义中:
>>> kwd_only_arg(3)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: kwd_only_arg() takes 0 positional arguments but 1 was given
>>> kwd_only_arg(arg=3)
3
最后在同一个函数定义中使用所有三个调用约定:
>>> combined_example(1, 2, 3)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: combined_example() takes 2 positional arguments but 3 were given
>>> combined_example(1, 2, kwd_only=3)
1 2 3
>>> combined_example(1, standard=2, kwd_only=3)
1 2 3
>>> combined_example(pos_only=1, standard=2, kwd_only=3)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: combined_example() got an unexpected keyword argument 'pos_only'
最后,考虑这个函数定义,它在位置参数之间有潜在的冲突 name
和 **kwds
它有 name
作为一把钥匙:
def foo(name, **kwds):
return 'name' in kwds
没有可能回电话 True
作为关键字 'name'
将始终绑定到第一个参数。例如::
>>> foo(1, **{'name': 2})
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: foo() got multiple values for argument 'name'
>>>
但是使用 /
(仅位置参数),因为它允许 name
作为位置参数和 'name'
作为关键字参数中的键::
def foo(name, /, **kwds):
return 'name' in kwds
>>> foo(1, **{'name': 2})
True
换句话说,只能使用位置参数的名称 **kwds
没有歧义。
4.7.3.5. 扼要重述¶
用例将确定要在函数定义中使用的参数:
def f(pos1, pos2, /, pos_or_kwd, *, kwd1, kwd2):
作为指导:
仅当希望参数名称对用户不可用时才使用位置。如果参数名没有实际意义,如果要在调用函数时强制执行参数的顺序,或者需要使用某些位置参数和任意关键字,则此选项非常有用。
仅当名称有意义且函数定义更易于理解时,或者希望防止用户依赖传递参数的位置时,才使用关键字。
对于API,仅使用positional防止在以后修改参数名时中断API更改。
4.7.4. 任意参数列表¶
最后,最不常用的选项是指定可以使用任意数量的参数调用函数。这些参数将被封装成一个元组(请参见 元组和序列 )在变参数数目之前,可能会出现零个或更多正常参数。::
def write_multiple_items(file, separator, *args):
file.write(separator.join(args))
通常,这些 variadic
参数将是形式参数列表中的最后一个,因为它们会收集传递给函数的所有剩余输入参数。任何出现在 *args
参数是“仅关键字”参数,这意味着它们只能用作关键字,而不能用作位置参数。::
>>> def concat(*args, sep="/"):
... return sep.join(args)
...
>>> concat("earth", "mars", "venus")
'earth/mars/venus'
>>> concat("earth", "mars", "venus", sep=".")
'earth.mars.venus'
4.7.5. 解包参数列表¶
如果参数已经在列表或元组中,但需要为需要单独位置参数的函数调用解包,则会发生相反的情况。例如,内置 range()
函数应单独 开始 和 stop 参数。如果它们不能单独使用,请使用 *
-从列表或元组中解包参数的运算符:
>>> list(range(3, 6)) # normal call with separate arguments
[3, 4, 5]
>>> args = [3, 6]
>>> list(range(*args)) # call with arguments unpacked from a list
[3, 4, 5]
同样,字典可以用 **
-操作员:
>>> def parrot(voltage, state='a stiff', action='voom'):
... print("-- This parrot wouldn't", action, end=' ')
... print("if you put", voltage, "volts through it.", end=' ')
... print("E's", state, "!")
...
>>> d = {"voltage": "four million", "state": "bleedin' demised", "action": "VOOM"}
>>> parrot(**d)
-- This parrot wouldn't VOOM if you put four million volts through it. E's bleedin' demised !
4.7.6. 表达式¶
可以使用创建小型匿名函数 lambda
关键字。此函数返回其两个参数的和: lambda a, b: a+b
. lambda函数可以在需要函数对象的任何位置使用。它们在语法上仅限于一个表达式。从语义上讲,它们只是普通函数定义的语法糖。与嵌套函数定义类似,lambda函数可以引用包含范围中的变量:
>>> def make_incrementor(n):
... return lambda x: x + n
...
>>> f = make_incrementor(42)
>>> f(0)
42
>>> f(1)
43
上面的示例使用lambda表达式返回函数。另一种用法是传递一个小函数作为参数:
>>> pairs = [(1, 'one'), (2, 'two'), (3, 'three'), (4, 'four')]
>>> pairs.sort(key=lambda pair: pair[1])
>>> pairs
[(4, 'four'), (1, 'one'), (3, 'three'), (2, 'two')]
4.7.7. 文档字符串¶
以下是关于文档字符串的内容和格式的一些约定。
第一行应该是对对象目的的简短概括。为了简洁起见,它不应该显式地说明对象的名称或类型,因为这些名称通过其他方式可用(除非名称恰好是描述函数操作的动词)。此行应以大写字母开头,以句点结尾。
如果文档字符串中有更多的行,则第二行应为空,从视觉上将摘要与描述的其余部分分隔开。下面的行应该是一个或多个段落,描述对象的调用约定、其副作用等。
python解析器不从python中的多行字符串文本中剥离缩进,因此处理文档的工具必须根据需要剥离缩进。这是使用以下约定完成的。第一行非空行 之后 字符串的第一行决定了整个文档字符串的缩进量。(我们不能使用第一行,因为它通常与字符串的左引号相邻,所以它的缩进在字符串文字中不明显。)然后从字符串的所有行的开头剥离与此缩进“等效”的空白。不应出现缩进量较小的行,但如果出现,则应去掉所有前导空格。空格的等效性应该在扩展标签后进行测试(通常为8个空格)。
以下是多行文档字符串的示例:
>>> def my_function():
... """Do nothing, but document it.
...
... No, really, it doesn't do anything.
... """
... pass
...
>>> print(my_function.__doc__)
Do nothing, but document it.
No, really, it doesn't do anything.
4.7.8. 函数注解¶
Function annotations 是关于用户定义函数使用的类型的完全可选的元数据信息(请参见 PEP 3107 和 PEP 484 更多信息)。
Annotations 存储在 __annotations__
作为字典的函数的属性,对函数的任何其他部分都没有影响。参数注释是由参数名称后面的冒号定义的,后面是计算注释值的表达式。返回批注由文本定义 ->
,后面是一个表达式,位于参数列表和表示 def
语句。以下示例具有位置参数、关键字参数和带注释的返回值::
>>> def f(ham: str, eggs: str = 'eggs') -> str:
... print("Annotations:", f.__annotations__)
... print("Arguments:", ham, eggs)
... return ham + ' and ' + eggs
...
>>> f('spam')
Annotations: {'ham': <class 'str'>, 'return': <class 'str'>, 'eggs': <class 'str'>}
Arguments: spam eggs
'spam and eggs'
4.8. Intermezzo:编码样式¶
既然您将要编写更长、更复杂的Python片段,现在是讨论的好时机。 编码风格 . 大多数语言都可以写(或更简洁, 格式化的 )有不同的风格;有些比其他的更易读。让别人更容易阅读您的代码总是一个好主意,采用一种好的编码风格有助于实现这一点。
对于Python, PEP 8 已经成为大多数项目所遵循的风格指南;它促进了一种可读性和令人赏心悦目的编码风格。每个Python开发人员都应该在某一点上阅读它;下面是为您提取的最重要的点:
使用4空间缩进,不使用制表符。
4个空格是小缩进(允许更大的嵌套深度)和大缩进(更容易读取)之间的一个很好的折衷。标签会带来混乱,最好不要使用。
换行,使其不超过79个字符。
这有助于用户使用小屏幕,并使在大屏幕上并排显示多个代码文件成为可能。
使用空行分隔函数和类,以及函数内较大的代码块。
如果可能的话,把评论放在自己的一行上。
使用文档字符串。
在运算符周围和逗号后面使用空格,但不要直接在括号结构内使用空格:
a = f(1, 2) + g(3, 4)
.一致地命名类和函数;惯例是使用
UpperCamelCase
对于班级和lowercase_with_underscores
函数和方法。总是使用self
作为第一个方法参数的名称(请参见 第一次看课程 有关类和方法的更多信息)。如果您的代码要在国际环境中使用,请不要使用花哨的编码。python的默认值utf-8,甚至纯ASCII在任何情况下都是最有效的。
同样,如果说不同语言的人阅读或维护代码的可能性很小,不要在标识符中使用非ASCII字符。
脚注
- 1
事实上, 按对象引用调用 更好的描述,因为如果传递了可变对象,调用者将看到被调用者对其所做的任何更改(插入到列表中的项)。