python 3.5学习笔记（第三章）

本章内容

　　1、集合及其运算

　　2、文件操作

　　3、字符编码与转码

　　4、函数与函数式编程

　　5、局部变量与全局变量

　　6、递归

　　7、补充知识点

一、集合及其运算

1、概念：

　　set集合是一个不重复元素集，用 { } 括起来，元素用 ， 隔开，并且集合是无序的，无法通过下标进行索引

2、集合的创建

 list_1 = [1,2,3,4,5,6,7,8]
 set_1 = set(list_1)
 set_2 = set([2,4,6,8,10])
 print(set_1,set_2)
>>>{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8} {8, 2, 10, 4, 6}

3、求集合交集的两种方法

 set_1 = {1,2,3,4,5,6,7,8}
 set_2 = {2,4,6,8,10}
 print(set_1.intersection(set_2))
 print(set_1 & set_2)
>>>
{8, 2, 4, 6}
{8, 2, 4, 6}

4、求集合并集的两种方法

 set_1 = {1,2,3,4,5,6,7,8}
 set_2 = {2,4,6,8,10}
 print(set_1.union(set_2))
 print(set_1 | set_2)
>>>

{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10}
{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10}

5、求集合差集的两种方法

 set_1 = {1,2,3,4,5,6,7,8}
 set_2 = {2,4,6,8,10}
 print(set_1.difference(set_2))
 print(set_1 - set_2)
>>>

{1, 3, 5, 7}
{1, 3, 5, 7}

6、判断子集关系

 set_1 = {1,2,3,4,5,6,7,8}
 set_2 = {2,4,6,8,10}
 set_3 = set([1,2,3,4,5,6])
 print(set_1.issubset(set_2))
 print(set_3.issubset(set_1))
>>>

False
True

7、判断父集关系

 set_1 = {1,2,3,4,5,6,7,8}
 set_2 = {2,4,6,8,10}
 set_3 = {1,2,3,4,5,6}
 print(set_1.issuperset(set_2))
 print(set_1.issuperset(set_3))
>>>

False
True

8、对称差集

 set_1 = {1,2,3,4,5,6,7,8}
 set_2 = {2,4,6,8,10}
 print(set_1.symmetric_difference(set_2))
 print(set_1 ^ set_2)
>>>

{1, 3, 5, 7, 10}
{1, 3, 5, 7, 10}

9、判断是否没有交集，是则返回True

 set_1 = {1,2,3,4,5,6,7,8}
 set_2 = {2,4,6,8,10}
 set_3 = {1,2,3,4,5,6}
 print(set_1.isdisjoint(set_3))
>>>False 

10、在集合中添加一个元素

 set_1 = {1,2,3,4,5,6,7,8}
 set_1.add(0)
 print(set_1)
>>>{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}

11、在集合中添加多个元素

 set_1 = {1,2,3,4,5,6,7,8}
 set_1.update([9,10,11,12,13])
 print(set_1)
>>>{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13}

12、删除集合中的某一个指定元素，如果该元素不存在，则会报错

 set_3 = {1,2,3,4,5,6}
 print("set_3:",set_3)
 set_3.remove(5)
 print("set_3:",set_3)
>>>

set_3: {1, 2, 3, 4, 5, 6}
set_3: {1, 2, 3, 4, 6}

13、计算集合的长度

 set_1 = {1,2,3,4,5,6,7,8}
 print(len(set_1))
>>>8

14、测试某一个元素是否是该集合的成员

 set_1 = {1,2,3,4,5,6,7,8}
 print(5 in set_1)
 print(5 not in set_1)
>>>

True
False

15、删除并返回任意一个元素

 set_1 = {1,2,3,4,5,6,7,8}
 print(set_1.pop())
>>>

16、删除一个指定的元素，如果不存在，不会报错

1 set_1 = {1,2,3,4,5,6,7,8}
2 set_1.discard(7)
3 print(set_1)
>>>{1, 2, 3, 4, 5, 6, 8}

二、文件操作

1、文件与文件路径

　　文件有两个关键属性：“文件名”和“路径”。

　　路径路径指明了文件在计算机上的位置，包括“绝对路径”和“相对路径”。

1.1 windows上的倒斜杠和Mac os、Linux上的正斜杠

　　在Windows上，路径书写使用倒斜杠作为文件夹之间的分隔符，但是在Mac os和Linux上使用正斜杠作为文件夹之间的分隔符，如果想要在所有的系统上使用程序，就要考虑这两种情况。

　　可以使用os.path.join()函数来将文件和路径上的文件夹名字连起来，函数会返回一个文件路径的字符串，包含正确的路径分隔符。

import os
print(os.path.join('user','test.txt'))
>>>
user\test.txt

1.2 当前工作目录

　　利用os.getcwd()函数可以获取当前工作路径的字符串，并且通过os.chdir()来改变它。

import os
a = os.getcwd()
print(a)
os.chdir("E:")
b = os.getcwd()
print(b)
>>>
C:\Users\pc\Desktop
E:\

1.3 绝对路径和相对路径

　　绝对路径总是从根文件夹开始。

　　相对路径是相对于程序的当前工作目录。

　　对于点（.）和点点（..）文件夹，是用在路径中的特殊名称，“点”用作文件夹名称时表示“当前目录”，“点点”用作文件夹名称时表示父文件夹。

1.4 用os.makedirs()创建新文件夹

import os
os.makedirs(r'E:\test')

1.5 os.path模块

　　os.path模块中包含了许多与文件名和文件路径相关的函数，比如前面使用的os.path.join()。使用os.path模块的时候，只要导入os模块即可。

1.6 处理绝对路径和相对路径

　　1.6.1 调用os.path.abspath(path)将返回参数的绝对路径的字符串 【将相对路径转换为绝对路径的简单方法】

　　1.6.2 调用os.path.isabs(path)，判断参数是否为一个绝对路径，如果是返回True。

　　1.6.3 调用os.path.relpath(path, start)将返回从start路径到path的相对路径的字符串。如果没有设置start，就默认选择当前工作目录为开始路径。

　　1.6.4 调用os.path.dirname(path)将返回一个字符串，它包含path参数中最后一个斜杠之前的所有内容。

　　1.6.5 调用os.path.basename(path)将返回一个字符串，它包含path参数中最后一个斜杠之后的所有内容。基本名和文件名一致。

　　1.6.6 如果同时需要一个路径的目录名称和基本名称，可以调用os.path.split()，获取这两个名字的元组形式。

import os
print(os.path.split(r'E:\computer_code'))
>>>
('E:\\', 'computer_code')

1.7 查看文件大小和文件夹内容

　　1.7.1 调用os.path.getsize(path)将返回path参数中文件的字节数。

　　1.7.2 调用os.listdir(path)将返回文件名字符串的列表，包含path参数中的每一个文件。

import os
print(os.listdir(r'E:'))
>>>
['Tools', 'Soft']

1.8 检查路径有效性

　　1.8.1 调用os.path.exists(path)，如果参数path所指的文件夹或文件存在，则返回True。

　　1.8.2 调用os.path.isfile(path)，如果path存在，且是一个文件，则返回True。

　　1.8.3 调用os.apth.isdir(path),如果path存在，且是一个文件夹，则返回True。

2、文件读写

2.1 打开并读取文件

data = open("my_file","r",encoding="utf-8").read()  
#encoding="utf-8" 用于告诉程序该文件的编码格式
print(data)

　　如果想要在之后对打开的文件进行下一步操作，最好把这个文件的内存对象赋给一个变量，然后通过这个变量来读取文件的内容，比如：

f = open("my_file","r",encoding="utf-8")
data_1 = f.read()

　　注意：同一个文件在不能同时读取两次，因为第一次读完后，光标被移动到了文件的末尾，如果此时想再次读取文件中的内容，就要把光标移动到前面，这个方法后面会提到。

2.2 写入文件

f = open("my_file","w",encoding="utf-8")
data = f.write("只写模式实际上是创建一个新的文件来覆盖原文件，并在新文件中写入")
print(data)

2.3 在文件末尾追加内容

f = open("my_file","a",encoding="utf-8")
data = f.write("追加模式直接在文件末尾写入内容，当文件不存在的时候会创建新文件") 

2.4 按行读取文件中的内容

f = open ("my_file","r",encoding="utf-8")
print(f.readline())
print(f.readline())
print(f.readline())
#读取前三行的内容

　　示例：

　　利用for 循环和 if 判断读取文件中的每一行，但是跳过第3行

f = open ("my_file","r",encoding="utf-8")
for index, line in enumerate(f.readlines()):
    if index == 3 :
        print("------------")
        continue
    print(line.strip())#.strip()方法用于去除多余的空格

　　上述问题还可以通过迭代器实现，以减少对内存的使用

f = open ("my_file","r",encoding="utf-8")
count = 0
for line in f :
    if count == 3 :
        count += 1
        continue
    print(line.strip())
    count += 1 

2.5 tell()：返回程序读取了多少个字符

f = open("my_file","r",encoding = "utf-8")
print(f.read())
print(f.tell()) 

2.6 seek()：将光标移动到指定位置，以解决程序无法同时读取两次文件内容的问题

f = open("my_file","r",encoding = "utf-8")
print(f.read())
f.seek(0)
print("--------------")
print(f.read()) 

2.7 encoding :返回文件的编码格式

f = open("my_file2","r",encoding = "utf-8")
print(f.encoding) 

2.8 name :返回文件名

f = open("my_file","r",encoding = "utf-8")
print(f.name)

2.9 seekable():判断文件是否可以移动光标

f = open("my_file2","r",encoding = "utf-8")
print(f.seekable())

2.10 readable():文件是否可读

f = open("my_file2","r",encoding = "utf-8")
print(f.readable())

2.11 writeable():文件是否可写

f = open("my_file2","r",encoding = "utf-8")
print(f.writable())

2.12 flush():每执行一次循环就强制将结果写入硬盘，而不是等待缓存结束一次性写入硬盘

import sys, time
for i in range(20):
    sys.stdout.write(">")#这种写法不会换行
    sys.stdout.flush()
    time.sleep(0.1)

2.13 closed :判断文件是否关闭

f = open("my_file2","r",encoding = "utf-8")
print(f.closed)

2.14 truncate(): 清空文件

f = open("my_file2","w",encoding = "utf-8")
f.truncate()

2.15 文件读写： r+ （打开原文件进行操作，不会覆盖先前的文件）

f = open("my_file","r+",encoding = "utf-8")
print(f.readable())
print(f.writable())

2.16 文件写读： w+ (先创建一个文件，再进行操作，会覆盖先前的文件)

f = open("my_file2","w+",encoding = "utf-8")
print(f.readable())
print(f.writable())

2.17 追加读写： a+

f = open("my_file2","a+",encoding = "utf-8")
print(f.readable())
print(f.writable())

2.18 以二进制模式读文件

f = open("my_file2","rb")
print(f.readable())
print(f.writable())

2.19 以二进制模式写入（不是写入二进制内容）

f = open("my_file2","wb")
print(f.readable())
print(f.writable())
f.write(b"")
f.write("你好，世界".encode())#当要写入字符串的时候，要进行转码

2.20 文件修改

　　文件修改有两种方法：

 （1）加载到内存中修改，然后存入文件中 ； （2）修改完写入新的文件中 。

  下面利用方法（2）修改文件中的指定内容。

  思路：一行一行读，边读边写入另一个新文件中，当找到目标时，将内容修改后写入新文件 。

f_1 = open ("my_file","r",encoding= "utf-8")
f_2 = open ("my_file3","w",encoding= "utf-8")
for line in f_1:
    if "你的美一缕飘散" in line:
        line = line.replace("你的美一缕飘散","你的美永远不散")
    f_2.write(line)
f_1.close()
f_2.close()

2.21 with语句

　　为了避免文件打开后忘记关闭，可以使用with语句在代码执行完后自动关闭文件

with open ("my_file","r") as f:
    pass
print(f.closed)
#同时打开多个文件
with open ("my_file","r") as obj1, \
      open ("my_file2","r") as obj2:
    pass

三、字符编码与转码

　　以下部分内容引用自：http://www.cnblogs.com/luotianshuai/articles/5735051.html

　　如有侵权，联系删除。

1、常见编码：

（1）gb2312：

　　https://baike.baidu.com/item/%E4%BF%A1%E6%81%AF%E4%BA%A4%E6%8D%A2%E7%94%A8%E6%B1%89%E5%AD%97%E7%BC%96%E7%A0%81%E5%AD%97%E7%AC%A6%E9%9B%86?fromtitle=GB2312&fromid=483170

（2）gb18030：

　　https://baike.baidu.com/item/gb18030/3204518?fr=aladdin

（3）GBK：

　　https://baike.baidu.com/item/GBK%E5%AD%97%E5%BA%93?fromtitle=GBK&fromid=481954

（4）ASCII：

　　https://baike.baidu.com/item/ASCII

（5）unicode：

　　https://baike.baidu.com/item/Unicode

（6）utf-8：

　　https://baike.baidu.com/item/UTF-8

2、utf-8 、unicode 和 gbk 之间的互相转换

GBK转换为utf-8的流程：

（1）首先通过decode解码成unicode

（2）再由unicode编码encode成utf-8

3、总结：

（1）所有字符集之间的转换都要经过unicode

（2）GBK和unicode之间必须进行转换后才可以打印对应的内容，而utf-8 和 unicode之间可以不转换直接打印

（3）decode()要告诉机器原来的编码是什么，因为所有的decode都是解码成unicode，而encode（）要告诉机器目标编码是什么，因为所有的encode都是从unicode来的

（4）python中的默认数据类型是unicode，与文件编码无关（开头的注释表示文件编码）

（5）python3中的encode不仅转换了编码，还将内容转换成了bytes类型

4、补充：

　　python中查看默认编码格式的方法

import sys
print(sys.getdefaultencoding())

四、函数与函数式编程

1、函数概念：

（1）数学中的概念：给定一个数集A，假设其中的元素为x。现对A中的元素x施加对应法则f，记作f（x），得到另一数集B。假设B中的元素为y。则y与x之间的等量关系可以用y=f（x）表示。我们把这个关系式就叫函数关系式，简称函数。

（2）python中的概念：函数是组织好的，可重复使用的，用来实现单一，或相关联功能的代码段。函数是逻辑结构化和过程化的一种编程方法

2、函数的定义：

def test():
    print("in the test")
    return 0

　　用def来定义一个函数。

注意：函数要有返回值，而过程实际上是一个返回值为None的函数。

3、函数的调用：

test()

4、函数的优势：

（1）代码重用：同一个函数可不断的被调用

（2）保持一致性：修改函数中的内容，就可以使每一各调用该函数的地方都跟着改变

（3）可扩展性 ：函数可以根据需要进一步扩展

5、函数中return的作用是：结束函数并返回值（return后面的程序不会再执行），返回值可以是一个，也可以是多个内容

def test1():
    print("in the test1")
def test2():
    print("in the test2")
    return 0
def test3():
    print("in the test3")
    return {"name":"Mr"},["MR","Python"],1
x = test1()
y = test2()
z = test3()
print(x,"\n",y,"\n",z)
>>>

in the test1
in the test2
in the test3
None
0
({'name': 'Mr'}, ['MR', 'Python'], 1)

总结：

（1）返回值个数=0 ：返回None

（2）返回值个数=1 ：返回object

（3）返回值个数>1 ：返回tuple

6、函数参数：

（1）形参：全称为“形式参数”是在定义函数名和函数体的时候使用的参数，目的是用来接收调用该函数时传递的参数。

（2）实参：实参，actual parameters，全称为"实际参数"是在调用时传递给函数的参数，即传递给被调用函数的值。实参可以是常量、变量、表达式、函数等，无论实参是何种类型的量，在进行函数调用时，它们都必须具有确定的值，以便把这些值传送给形参。

（3）位置参数：调用函数时根据函数定义的参数位置来传递参数。

def func1(x,y):
    print("a=",x*2)
    print("b=",y*2)
func1(2,1)
>>>

a= 4
b= 2　　

（4）关键字参数：用在函数调用中，通过“键-值”形式加以指定，不需要考虑参数顺序的问题。

def func1(x,y):
    print("a=",x*2)
    print("b=",y*2)
func1(x=2,y=1)
>>>

a= 4
b= 2

注意：形参和实参必须一一对应，并且关键字参数不能写在位置参数前面

（5）默认参数：默认参数用在定义函数时给函数提供默认值，在调用该函数时，对于默认参数可以传值也可以不传值，但是不管是函数的定义还是调用，所有的位置参数都要放在默认参数前面。

def test(x,y=2):
    print(x)
    print(y)

test(1)
test(1,y=3)
>>>

1
2
1
3　　　

（6）可变参数：在定义函数的时候，有时候不确定在调用的时候需要多少个参数，这个时候就可以通过可变参数来实现参数的扩展

第一种： *args

def test(*args): #变量名随意，主要是以*开头来表示参数组
    print(args)

test(1,2,3,4,5)
test(*[1,2,3,4,5])   #   *args = *[1,2,3,4,5] 传入5个参数
test([1,2,3,4,5])  # *args = [1,2,3,4,5]  传入1个参数（列表）
>>>

(1, 2, 3, 4, 5)
(1, 2, 3, 4, 5)
([1, 2, 3, 4, 5],)   #注意打印的结果里面有一个逗号，表示这是一个tuple

　　*args接受N个参数，传入的实参会被放入元组中一起传递给形参args

第二种：**kwargs

def test2(**kwargs):
    print(kwargs)
    print(kwargs["name"])
    print(kwargs["age"])

test2(name = 'MR', age = 18)
test2(**{"name":"Mr","age":""})
>>>

{'name': 'MR', 'age': 18}
MR
18
{'name': 'Mr', 'age': '18'}
Mr
18

　　**kwargs 把N个 关键字 参数转换成字典的方式

(7)关键字参数和可变参数组混合使用

def test3(name,**kwargs):
    print(name)
    print(kwargs)

test3("mr",xxx="yyy")
>>>

mr
{'xxx': 'yyy'}

7、函数式编程：　　

　　函数式编程是一种“编程范式”，也就是如何编写程序的方法论，主要思想是把运算过程尽量写成一系列嵌套的函数调用。 函数式编程的一个特点是：允许把函数本身作为参数传入另一个函数中，还允许返回一个函数！

　　python对于函数式编程提供部分支持，但是由于python允许使用变量，所以python不是纯粹的函数式编程语言。

8、高阶函数：　　

　　变量可以指向函数，函数的参数能接收变量，那么一个函数就可以接收另一个函数作为参数，这种函数就称为高阶函数

def add(x,y,f):
    return f(x) + f(y)

res = add(3,-6,abs)
print(res)
>>>9

五、局部变量与全局变量

1、局部变量：在函数中定义的变量，它的作用域只在该函数中，在函数外是无法调用的。

2、全局变量：在程序的顶层定义的变量就是全局变量，其作用域为整个程序。

注意：

（1）如果要在函数中定义（修改）全局变量，就要在函数中先声明这个变量是一个全局变量，但是不建议这样做。

global 变量名

（2）只有字符串或者整数这种全局变量不能在函数中修改，而像列表、字典等是可以在函数中修改的。

name = ["MR","ZX","五千"]
def change():
    name[1] = "CY"
    print(name)

change()
print(name)
>>>

['MR', 'CY', '五千']
['MR', 'CY', '五千']

#可以看到列表已经彻底改变了

（3）当全局变量与局部变量重名时，在定义局部变量的子程序内，局部变量起作用，在其他地方全局变量起作用。

六、递归

1、概念：

　　在函数内部，可以调用其他函数，如果一个函数调用它自己，那么这个函数就叫做递归函数。

2、特性:

　　（1）必须有一个明确的结束条件，否则就会进入死循环。

（2）每一次进入更深一层递归时，问题的规模就会比上一次递归都应该有所减少

（3）递归的效率不高，递归层次过多会导致栈溢出。

3、实现斐波那契数列

（1）迭代法

def factorial(n):
    result = n
    for i in range(1,n):
        result *= i
    return result

number = int (input("请输入一个整数："))
result = factorial(number)
print("%d的阶乘是：%d" % (number,result))

（2）递归法

def factorial(n):
    if n==1:
        return 1
    else:
        return n * factorial(n-1)

number = int (input("请输入一个整数："))
result = factorial(number)
print("%d的阶乘是：%d" % (number,result))

七、补充知识点

1、在程序中添加当前的时间

import  time
time_format = "%Y-%m-%d %X"
time_current = time.strftime(time_format)
print (time_current)