第四章 流程控制
前面我們已經(jīng)見到了如何由用while結(jié)構(gòu)控制流程運行。這一章我們介紹更多的控制結(jié)構(gòu)。Python具有和其它語言類似的控制結(jié)構(gòu)但略有差別。

4.1 If 語句
If 語句可能是最基本的程序分支語句了。例如：

>>> if x < 0:
...      x = 0
...      print 'Negative changed to zero'
... elif x == 0:
...      print 'Zero'
... elif x == 1:
...      print 'Single'
... else:
...      print 'More'
...


可以有零到多個elif部分，else部分可選。關(guān)鍵字elif是else if的縮寫，這樣可以縮短語句行長度。其它語言中switch 或 case 語句可以用if...elif...elif...語句組來實現(xiàn)。

4.2 for 語句
Python中的for語句與你可能熟悉的C或者Pascal中的相應(yīng)語句略有不同。不象Pascal 那樣總是對數(shù)字序列進行循環(huán)，也不是象C中那樣完全由程序員自由地控制循環(huán)條件和循環(huán)體，Python的for循環(huán)是對任意種類的序列（如列表或字符串）按出現(xiàn)次序遍歷每一項。例如：

>>> # 計算字符串長:
... a = ['cat', 'window', 'defenestrate']
>>> for x in a:
...     print x, len(x)
... 
cat 3
window 6
defenestrate 12
>>>


盡量不要在循環(huán)體內(nèi)修改用來控制循環(huán)的序列（當(dāng)然，只有可變的序列類型如列表才有可能被修改），這樣程序可能會出問題。如果需要這樣，比如說要復(fù)制某些項，可以用序列的副本來控制循環(huán)。片段記號讓你很容易生成副本：

>>> for x in a[:]: # 生成整個列表的片段副本
...    if len(x) > 6: a.insert(0, x)
... 
>>> a
['defenestrate', 'cat', 'window', 'defenestrate']
>>>


結(jié)果是把列表中長度超過6個字符的字符串插入到列表開頭。 

4.3 range() 函數(shù)
如果確實需要對一列數(shù)字進行循環(huán)的話，可以使用內(nèi)置函數(shù)range()。它生成包含數(shù)字序列的列表，如：

>>> range(10)
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>>


注意給出的終點永遠不出現(xiàn)在生成的列表中，range(10)生成一個十個數(shù)的列表，恰好是長度為10的序列的合法下標的各個值。也可以指定不同的起始點，或者指定不同的間隔（甚至負數(shù)）：

>>> range(5, 10)
[5, 6, 7, 8, 9]
>>> range(0, 10, 3)
[0, 3, 6, 9]
>>> range(-10, -100, -30)
[-10, -40, -70]
>>>


為了對序列的下標進行循環(huán)，如下聯(lián)合使用range() 和 len()：

>>> 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
>>>
　


4.4 break語句，continue語句和循環(huán)中的else子句
如同C語言一樣，break語句跳出其所處的最內(nèi)層的for 或 while循環(huán)，continue語句繼續(xù)下一循環(huán)步。

循環(huán)語句還可以帶一個 else 子句，當(dāng)循環(huán)正常結(jié)束時執(zhí)行其內(nèi)容，但如果循環(huán)是用break 語句跳出的則不執(zhí)行其內(nèi)容。下例說明了這種用法，此例求素數(shù)：

>>> for n in range(2, 10):
...     for x in range(2, n):
...         if n % x == 0:
...            print n, 'equals', x, '*', n/x
...            break
...     else:
...          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
>>>
　


4.5 pass 語句
pass語句不執(zhí)行任何操作，當(dāng)語法要求一個語句而程序不需要執(zhí)行操作時就用此語句。例如：

>>> while 1:
...       pass # 等待鍵盤中斷
...
　


4.6 函數(shù)定義
我們可以定義一個函數(shù)用來計算某一界限以下的所有Fibonacci序列值： 

>>> def fib(n):    # 寫出 n 以下的所有Fibonacci序列值
...     a, b = 0, 1
...     while b < n:
...           print b,
...           a, b = b, a+b
... 
>>> # 調(diào)用剛剛定義的函數(shù):
... fib(2000)
　
1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987 1597
>>>


其中關(guān)鍵字 def 開始一個函數(shù)定義，其后應(yīng)該是函數(shù)名，括號內(nèi)的形參表，以冒號結(jié)束。構(gòu)成函數(shù)體的各語句從下一行開始，用一個制表符縮進。函數(shù)的第一個語句可以是一個字符串，如果是的話，這個字符串就是函數(shù)的文檔字符串，簡稱為docstring。有一些工具可以利用文檔字符串自動生成可打印的文檔，或者讓用戶交互地瀏覽代碼，所以在自己編程時加入文檔字符串是一個好習(xí)慣，應(yīng)該養(yǎng)成這樣的習(xí)慣。

函數(shù)在執(zhí)行時對局部變量引入一個新的符號表。函數(shù)中的變量賦值都存入局部符號表；引用變量時變量名先從局部符號表中查找，然后在全局符號表中查找，最后從內(nèi)置的名字中查找。因此，在函數(shù)中不能直接對全局變量賦值（除非用了global語句來說明），但可以引用全局變量的值。

函數(shù)調(diào)用的實參被引入函數(shù)的局部符號表，即函數(shù)的參數(shù)是按值調(diào)用的。函數(shù)再調(diào)用其它函數(shù)時為該函數(shù)生成一個新的符號表。但是嚴格地說，函數(shù)的調(diào)用是按引用調(diào)用的，因為如果參數(shù)是一個可變類型如列表的話在函數(shù)中改變形參的內(nèi)容將導(dǎo)致實參的內(nèi)容被改變（不改變的是實參名字的綁定關(guān)系）。

函數(shù)定義把函數(shù)名放入當(dāng)前符號表。函數(shù)名的值類型為用戶自定義函數(shù)，這個值可以賦給另一個名字，從而這個名字也代表相同的函數(shù)。這可以作為一般的改名方法：

　
>>> fib
<function object at 10042ed0>
>>> f = fib
>>> f(100)
1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89
>>>
　


你可能會說 fib 不是函數(shù)而是過程。Python和C一樣，過程只是不返回值的函數(shù)。實際上，嚴格地說，過程也返回一個值，只不過是一個很沒意思的值。這個值叫做 None（這是一個內(nèi)置的名字）。解釋程序交互運行時如果只需要顯示這個值的話就會忽略不顯示。如果希望顯示的話可以用 print 語句：

　
>>> print fib(0)
None
>>>
　
也可以寫一個函數(shù)返回Fibonacci 序列的數(shù)值列表而不是顯示這些值：
　
>>> def fib2(n): # 返回直到n的Fibonacci 序列值
...     result = []
...     a, b = 0, 1
...     while b < n:
...           result.append(b)    # 解釋見下面
...           a, b = b, a+b
...     return result
... 
>>> f100 = fib2(100)    # 調(diào)用
>>> f100                # 輸出結(jié)果
[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89]
　
>>>
　


這個例子也演示了新的Python特色：return語句從函數(shù)中退出并返回一個值。不帶返回值的return可以從過程中間退出，運行到過程的末尾也可以退出，這兩種情況下返回None。

語句result.append(b)調(diào)用列表對象result的一個方法。方法是“屬于”一個對象的函數(shù)，引用格式為obj.methodname，其中obj是某個對象（也允許是一個表達式）， methodname 是由該對象的類型定義的一個方法的名字。不同的不同的方法。不同類型的方法可以使用相同的名字而不致引起誤解。（可以定義自己的對象類型和方法，使用類，本文后面會討論這個話題）。例子中的append()方法時列表對象的方法，它在列表末尾增加一個新元素。在本例中這等價于“result = result + [b]”，只是更有效。

4.7 函數(shù)參數(shù)
　可以定義使用可變個數(shù)參數(shù)的函數(shù)。這樣的定義方法有三種，可以聯(lián)合使用。 

4.7.1 參數(shù)缺省值
可以為一個參數(shù)或幾個參數(shù)指定缺省值。這樣定義的函數(shù)在調(diào)用時實參個數(shù)可以比定義時少。例如：

def ask_ok(prompt, retries=4, complaint='Yes or no, please!'):
    while 1:
        ok = raw_input(prompt)
        if ok in ('y', 'ye', 'yes'): return 1
        if ok in ('n', 'no', 'nop', 'nope'): return 0
        retries = retries - 1
        if retries < 0: raise IOError, 'refusenik user'
        print complaint


這個函數(shù)在調(diào)用時既可以這樣調(diào)用：ask_ok('Do you really want to quit?')，或者可以這樣調(diào)用：ask_ok('OK to overwrite the file?', 2)。缺省值是在函數(shù)定義時的定義作用域中計算的，所以例如：

i = 5
def f(arg = i): print arg
i = 6
f()


將顯示5。 

注意：缺省值只計算一次。當(dāng)缺省值是可變對象如列表或字典時這一點是要注意的。例如，以下函數(shù)會在以后的調(diào)用中累加它的值：

def f(a, l = []):
    l.append(a)
    return l
print f(1)
print f(2)
print f(3)
This will print 
　
[1]
[1, 2]
[1, 2, 3]


如果你不希望缺省值在連續(xù)的調(diào)用中被保留，可以象下面這樣改寫函數(shù)：

def f(a, l = None):
    if l is None:
        l = []
    l.append(a)
    return l


4.7.2 關(guān)鍵字參數(shù)
函數(shù)調(diào)用時也可以象“關(guān)鍵字 = 值”這樣指定實參，其中關(guān)鍵字是定義時使用的形參的名字。例如：

def parrot(voltage, state='a stiff', action='voom', type='Norwegian Blue'):
    print "-- This parrot wouldn't", action,
    print "if you put", voltage, "Volts through it."
    print "-- Lovely plumage, the", type
    print "-- It's", state, "!"


可以用如下幾種方式調(diào)用：

parrot(1000)                        # 缺省值
parrot(action = 'VOOOOOM', voltage = 1000000)        # 關(guān)鍵字，缺省值，次序可變
parrot('a thousand', state = 'pushing up the daisies')    #  位置參數(shù)，缺省值，關(guān)鍵字
parrot('a million', 'bereft of life', 'jump')        # 位置參數(shù)，缺省值


但以下幾種調(diào)用方式是錯誤的：

　

parrot()                     # 非缺省的參數(shù)沒有提供
parrot(voltage=5.0, 'dead')  # 關(guān)鍵字參數(shù)后面又出現(xiàn)了非關(guān)鍵字參數(shù)
parrot(110, voltage=220)     # 參數(shù)值重復(fù)提供
parrot(actor='John Cleese')  # 未知關(guān)鍵字


一般說來，實參表中位置參數(shù)在前，關(guān)鍵字參數(shù)在后，關(guān)鍵字名字必須是形參名字。形參有沒有缺省值都可以用關(guān)鍵字參數(shù)的形式調(diào)用。每一形參至多只能對應(yīng)一個實參，因此，已經(jīng)由位置參數(shù)傳入值的形參就不能在同一調(diào)用中再作為關(guān)鍵字參數(shù)。

如果形參表中有一個形為**name的形參，在調(diào)用時這個形參可以接收一個字典，字典中包含所有不與任何形參匹配的關(guān)鍵字參數(shù)。形參表中還可以使用一個特殊的如*name的形參，它將接受所有不能匹配的位置參數(shù)組成的一個序表。*name只能在**name之前出現(xiàn)。例如，如果定義了下面的函數(shù)：

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.keys(): print kw, ':', keywords[kw]


就可以象下面這樣調(diào)用：

cheeseshop('Limburger', "It's very runny, sir.",
           "It's really very, VERY runny, sir.",
           client='John Cleese',
           shopkeeper='Michael Palin',
           sketch='Cheese Shop Sketch')


結(jié)果顯示：

-- 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.
----------------------------------------
client : John Cleese
shopkeeper : Michael Palin
sketch : Cheese Shop Sketch


4.7.3 任意個數(shù)參數(shù)
在所有有名的形參的后面可以有兩個特殊的形參，一個以*args的形式命名，一個以**kw 的形式命名。有了*args形式的形參后函數(shù)在調(diào)用時就可以在正常的能匹配的實參表后面輸入任意個數(shù)的參數(shù)，這些參數(shù)組成一個序表賦給args形參，不能匹配的關(guān)鍵字參數(shù)組成一個字典賦給kw形參。在任意個數(shù)形參之前可以有0到多個正常的參數(shù)。例如：

def fprintf(file, format, *args):
    file.write(format % args)


4.7.4 Lambda形式
因為許多人的要求，Python中加入了一些在函數(shù)編程語言和Lisp中常見的功能。可以用lambda 關(guān)鍵字來定義小的無名函數(shù)。這是一個返回其兩個參數(shù)的和的函數(shù)：“l(fā)ambda a, b: a+b” 。Lambda形式可以用于任何需要函數(shù)對象的地方。從句法上講lambda形式局限于一個表達式。從語義上講，這只是正常的函數(shù)定義的句法甜食。像嵌套函數(shù)定義一樣，lambda形式不能訪問包含其定義的作用域中的變量，但審慎地使用缺省參數(shù)之可以繞過這個限制。例如：

def make_incrementor(n):
    return lambda x, incr=n: x+incr


4.7.5 文檔字符串
關(guān)于文檔字符串的內(nèi)容與格式正在形成一些慣例。第一行應(yīng)該為簡短的對象目的概括說明。為了簡明起見，這一行不應(yīng)該提及對象的名字或類型，因為這些可以通過其他途徑得知（當(dāng)然如果對象名字就是一個描述函數(shù)操作的動詞則當(dāng)然可以提及其名字）。著以行應(yīng)該用大些字母開始，以句點結(jié)尾。如果文檔字符串中有多行，第二行應(yīng)該是空行，把概括說明與其它說明分開。以下的行可以是一段或幾段，描述對象的調(diào)用方法，它的副作用，等等。

Python的掃描程序不會從多行字符串中去掉縮進空白，所以處理文檔的工具需要自己處理縮進。只要遵循如下的慣例就可以有利于縮進空白的處理。在第一行之后的第一個非空白的行決定整個文檔字符串的縮進數(shù)量（我們不用第一行，因為它經(jīng)常是直接跟在表示字符串開始的引號后面）。文檔字符串中除第一行以外的各行都要刪除等價于此行的縮進量的空白。對制表符將擴展為空格后再刪除。