Python指南：控制結構與函式
1、控制結構
Python通過if語句實現了分支，通過while語句與for…in語句實現了迴圈，還有一種通過if實現的條件表示式（類似於C語言的三目運算子）。
1.1 條件分支
Python條件分支語句的最通常語法如下：
if boolean_expression1:
suite1
elif boolean_expression2:
suite2
...
elif boolean_expressionN:
suiteN
else:
else_suit 可以有0個或多個elif語句，最後一個else語句是可選的。如果在某個分支什麼都不想做，可以使用pass
用條件分支實現三目運算子：
expression1 if boolean_expression else expression2
如果boolean_expression為True，條件表示式為expression1，否則為expression2。舉個例子：
x = (1 if True else 0)
print(x)
[out]
1注意圓括號的使用，如果不使用圓括號，我們可能掉入一些陷阱，看下面兩個程式碼的區別：
x = 10 + 5 if False else 0
print('first:', x)
x = 10 + (5 if False else 從結果可以看出，如果不使用圓括號，Python將”10+5”看做條件表示式的expression1部分。
1.2 迴圈
Python提供了兩種迴圈方式：while和for…in。
1.2.1 while迴圈
語法格式：
while boolean_expression:
while_suit
else:
else_suitelse分支是可選的。如果boolean_expression為True，while_suite就會執行，否則迴圈終止。如果在while_suite內部執行了continue
存在else分支的話，如果迴圈是正常終止的，else_suite就會執行。如果由於break語句、返回語句或由於發生異常導致跳出迴圈，else_suite不會執行。
讓我們看一下else分支的實際使用。str.index()與list.index()返回給定字串或資料想得索引位置，如果找不到則產生ValueError異常。現在我們改變一下策略：如果找不到資料項，返回-1。
# while...else...例項
def list_index(lst, target):
index = 0
while index < len(lst):
if lst[index] == target:
break
else:
index += 1
else:
index = -1
return index
# 測試
lst = [1, 2, 'cat', 'apple']
print('index of "apple":', list_index(lst, 'apple'))
print('index of 9:', list_index(lst, 9))
[out]
index of "apple": 3
index of 9: -1由輸出結果得知，我們想要的效果已經實現了。
1.2.2 for迴圈
語法格式：
for expression in iterable:
for_suit
else:
else_suitelse分支是可選的。如果在for_suite內執行了continue語句，控制流立即跳轉到迴圈起始處，並開始下一次迭代。
下面用for…in迴圈實現上述list_index()：
# for...in版本
def list_index2(lst, target):
for index, value in enumerate(lst):
if value == target:
break
else:
index = -1
return index
# 測試
lst = [1, 2, 'cat', 'apple']
print('index of "apple":', list_index(lst, 'apple'))
print('index of 9:', list_index(lst, 9))
[out]
index of "apple": 3
index of 9: -12、異常處理
Python通過產生異常來指明發生錯誤或異常條件。
2.1 捕獲異常
異常的捕獲是使用try…except塊實現的，其語法格式如下：
try:
try_suite
except exception_group1 as variable1:
except_suite1
...
except exception_groupN as variableB:
except_suiteN
else:
else_suite
finally:
finally_suite至少要包含一個except塊，else和finally塊都是可選的。在try_suite正常執行完畢是，會執行else_suite——如果發生異常，就不會執行。如果存在一個finally塊，則最後總會執行。
每個except分支的as variable 是可選的，如果使用，該變數就會包含發生的異常，並可以在異常塊的suite中進行存取。
要與異常組進行匹配，異常必須與組中列出的異常型別（或其中某一個）一致，或者與組中列出的異常型別（或其中某一個）的子類，下列列出Python異常系統部分截圖：
我們使用異常來實現前面的list_index()函式：
# 異常版本
def list_index3(lst, target):
try:
index = lst.index(target)
except ValueError:
index = -1
return index
# 測試
lst = [1, 2, 'cat', 'apple']
print('index of "apple":', list_index(lst, 'apple'))
print('index of 9:', list_index(lst, 9))
[out]
index of "apple": 3
index of 9: -1try…except…finally塊的一種常見應用是處理檔案錯誤，我們開啟檔案產生異常、處理過程產生異常或者正常處理完成後，無論如何我們都需要關閉檔案，finally能幫我們始終關閉檔案。
2.2 產生異常
我們可以建立自己的異常，以產生我們所需要的異常並對其進行處理。產生異常的語法如下：
raise exception(args)
raise exception(args) from original_exception
raise
使用第一種語法是，指定的異常應該是內建的異常或者繼承自Exception的自定義異常。如果給定一些文字作為該異常的引數，那麼在捕捉到該異常並列印時，這些文字應該為輸出資訊。
使用第二種語法，也就是沒有指定異常時，raise將重新產生當前活躍的異常，如果當前沒有，就會產生一個TypeError。
2.3 自定義異常
自定義異常時自定義的資料型別（類）。建立自定義異常的語法如下：
class exceptionName(baseException):pass
其基類應該為Exception類或繼承自Exception的類。
自定義異常的一個用途是跳出深層巢狀迴圈。
下面舉一個簡單的自定義異常例子：
# 自定義異常
class MyError(Exception):
def __init__(self, value):
self.value = value
def __str__(self):
return repr(self.value)
try:
raise MyError(10)
except MyError as e:
print('There is a MyError, value:', e.value)
[out]
There is a MyError, value: 103、自定義函式
函式可用於將相關功能打包並引數化。在Python中，可以建立4中函式：全域性函式、區域性函式、lambda函式、方法。
- 全域性函式可以由建立該函式的同一模組（同一.py檔案）中的任意程式碼存取。
- 區域性函式（也稱為巢狀函式）定義在其他函式之內，只對對其進行定義的函式時可見的。
- Lambda函式是表示式，因此可以在需要使用的地方建立。
- 方法是與特定資料型別關聯的函式，並且只能與資料型別關聯在一起使用。
函式的引數可以指定預設值，比如def add(a, b=1)。需要注意的是不允許在沒有預設值的引數後面跟隨預設值，比如def bad(a, b=1, c)。
3.1 名稱與Docstrings
對於函式或變數的名稱，有一些可以考慮的經驗如下：
- 對常量使用UPPERCASE，對類（包括異常）使用TitleCase，對GUI函式與方法使用camel-Case，對其他物件使用lowercase或lowercase_with_underscores。
- 對所有名稱，避免使用縮略。
- 函式名與方法名應該可以表明其行為或返回值。
我們可以為任何函式新增文件資訊，docstring可以是簡單地新增在def行之後、函式程式碼開始之前的字串。以下舉requests庫中一個函式為例：
def get(url, params=None, **kwargs):
r"""Sends a GET request.
:param url: URL for the new :class:`Request` object.
:param params: (optional) Dictionary or bytes to be sent in the query string for the :class:`Request`.
:param \*\*kwargs: Optional arguments that ``request`` takes.
:return: :class:`Response <Response>` object
:rtype: requests.Response
"""
kwargs.setdefault('allow_redirects', True)
return request('get', url, params=params, **kwargs)對函式文件而言，如果比函式本身還長，也並非不同尋常，常規的做法是，docstring的第一行知識一個簡短的描述，之後是一個空白行，再之後跟隨的是完整的描述資訊，如果是互動式輸入再執行的程式，還會給出一些例項。
3.2 引數與引數拆分
前面章節中講過，我們可以使用序列拆分操作符（*）來提供位置引數。我們也可以在函式引數列表中使用序列拆分操作符，在建立使用可變數量的位置引數的函式時，這種方法是有效的。
# 引數拆分
def product(*args):
print(type(args))
print(args)
product(1, 'love', 2)
[out]
<class 'tuple'>
(1, 'love', 2)由輸出可以看出，在函式內部引數args的型別為元組，其項數隨著給定的位置引數個數的變化而變化。
我們可以將關鍵字引數跟隨在位置引數後面，例如：
# 關鍵字引數跟在位置引數後面
def sum_of_powers(*args, power=1):
result = 0
for arg in args:
result += arg ** power
return result
print(sum_of_powers(1, 3, 5))
print(sum_of_powers(1, 3, 5, power=2))
[out]
9
35將*本身作為引數也是可以的，用於表明在*後不應該在出現位置引數，但關鍵字引數是允許的。
# *單獨傳入
def heron(a, b, c, *, units='meters'):
s = (a + b + c)/2
return '{} {}'.format(s, units)
print(heron(23, 24, 15))
print(heron(23, 24, 15, units='inches'))
print(heron(23, 24, 15, 'inches'))
[out]
31.0 meters
31.0 inches
Traceback (most recent call last):
File "D:\Programming\Python\第四章 控制結構與函式.py", line 110, in <module>
print(heron(23, 24, 15, 'inches'))
TypeError: heron() takes 3 positional arguments but 4 were given就像我們可以對序列進行拆分來產生函式的位置引數一樣，我們也可以使用對映拆分操作符（**）來對對映進行拆分。
# 引數序列拆分
def print_dict(key='defkey', value='defvalue'):
string = 'key = {}, value = {}'.format(key, value)
return string
options = dict(key='hello', value='world')
print(print_dict(**options))
[out]
key = hello, value = world3.3 存取全域性範圍的變數
我們經常在程式中設定一些全域性的常量，這是合理的，有時候也會定義一些全域性的變數，雖然這種做法不好。在函式中要對全域性變數進行讀取或修改，需要在前面新增 global 關鍵字，舉個例子：
# 全域性變數的存取
Price = 8.9
def raise_price():
global Price
print('The original price is: ${}. '.format(Price))
Price += 1
print('The lastest price is: ${}. '.format(Price))
raise_price()
[out]
The original price is: $8.9.
The lastest price is: $9.9. global 的作用是高職Python，Price 變數作用範圍是全域性的，對變數的賦值應該應用於全域性變數，而不是建立一個同名的本地變數。如果不使用global語句，程式也可以執行，但是Python會在區域性（函式）範圍內查詢，由於找不到就建立一個新的名為Price的區域性變數，而不改變全域性的Price變數。
3.4 Lambda函式
Lambda函式的語法格式：
lambda parameters: expression
parameters 是可選的，如果提供，通常是逗號分隔的變數名形式，也就是位置引數。expression不能包含分支或迴圈，也不能包含return（或yeild）語句，lambda表示式的結果是一個匿名函式。所謂匿名，就是不再使用def語句這樣的標準形式定義一個函式。
我們已知三角形的底邊長為b，高為h，之前我們要寫求面積的函式會像這樣寫：
def area(b, h):
return 0.5 * b * h那麼用匿名函式如何寫呢？
area = lambda b,h: 0.5 * b * h匿名函式不需要return來返回值，表示式本身的結果就是返回值。
匿名函式優點：
- 使用Python寫一些指令碼時，使用lambda可以省去定義函式的過程，讓程式碼更加精簡。
- 對於一些抽象的，不會被別的地方再重複使用的函式，有時候函式起個名字也是個難題，使用lambda不需要考慮命名的問題
- 使用lambda在某些時候然後程式碼更容易理解
3.5 斷言
為了避免無效資料對程式的影響，我們可以宣告前提和後果，使用 assert 語句可以來實現該功能，其語法格式為：
assert boolean_expression, optional_expression
如果 boolean_expression 評價為 False 就產生一個 AssertionError 異常。如果給定了可選的 optional_expression ，就將其用作AssertionError異常的引數。
注意：斷言是為開發者設計的，而不是面向終端使用者的。
有一個product函式，要求所有的引數為非0值，並將使用引數0進行的呼叫視為編碼錯誤，下面給出兩種等價版本：
# assert語句，版本1
def product1(*args):
assert all(args), '0 argument'
result = 1
for arg in args:
result *= arg
return result
# 版本2
def product2(*args):
result = 1
for arg in args:
result *= arg
assert result, '0 argument'
return result版本1對每個呼叫檢查所有的引數，版本2只對結果進行檢查。如果某個引數為0，就會產生一個AssertionError並向錯誤流（通常為控制檯）寫入錯誤資訊：
x = product1(0, 1, 2, 3, 4)
[out]
Traceback (most recent call last):
File "D:\xxx\第四章 控制結構與函式.py", line 160, in <module>
x = product1(0, 1, 2, 3, 4)
File "D:\xxx\第四章 控制結構與函式.py", line 144, in product1
assert all(args), '0 argument'
AssertionError: 0 argument在程式準備就緒將要釋出時，手動去除assert語句是低效的，我們可以告訴Python不執行assert語句：執行程式時，在命令列中指定 -O 選項。另一種方法是將環境變數 PYTHONOPTIMIZE 設定為 O 。