Python之控制结构与函数

一、控制结构
        Python通过if语句实现条件分支，通过while语句与for...in语句实现了循环。Python中还有一种条件表达式——这是一种if语句，也是Python对C风格语言中使用的三元算子(?:)相对应的内容。
1、条件分支
        条件分支语句最通常的语法如下：
        if boolean_expression1:
            suite1
        elif boolean_exprssion2:
            suite2
        ...
        elif boolean_expressionN:
            suiteN
        else:
            else_suite
        可以有0个或多个elif语句，最后一个elif语句是可选的。如果需要考虑某个特定情况，但在该情况出现时又不需要做什么，那么可以使用pass（充当“什么也不做”占位符）作为该分支的suite。有些情况下，可以将一条if...else语句缩减为单一的条件表达式，其语法如下：
        expression1 if boolean_expression else expression2
        如果boolean_expression为True，条件表达式的结果为expression1，否则为expression2。例如：
        width = 100 + (10 if margin else 0)
        如果margin为True，则width为110，否则为100，注意如果没有括号，则为0，因为此时Python将100+10作为expression1，因此使用圆括号的法则跟C语言类似。
        条件分支可用于提供为用户打印的消息，比如，在报告处理的文件数量时，不再打印“0 file(s)”、“1 file(s)”，而是使用一对条件表达式：
        print("{0} files{1}".format((count if count != 0 else "no"),
                                              ("s" if count != 1 else "")))
        上面的语句将打印“no files”、“1 file”、“2 files”，并且同时会留下一个更专业的印象。
2、循环
        （1）while循环
        while循环完整的语法如下：
        while boolean_expression:
            while_suite
        else:
            else_suite
        else分支是可选的，只要boolean_expression为True，while块的suite就会执行，如果boolean_expression为False，循环终止，此时，如果存在可选的else分支，就会执行其suite。在while块的suite内部，如果执行了continue语句，就会跳转到循环起始处，并对boolean_expression的取值进行重新评估。只要循环是正常终止的，else分支的suite就总会执行。如果由于break语句、或由于返回语句（如果循环在函数或方法内）、或由于发生异常导致跳出循环，else分支的suite就不会执行。发生异常时，Python会跳过else分支并寻找适当的异常处理部分。此外，else分支的这些特点对while循环、for...in循环以及try...except块都是一样的。
        （2）for循环
        for循环完整的语法如下：
        for expression in iterable:
            for_suite
        else:
            else_suite
        通常，expression或者是一个单独的变量，或者是一个变量序列，一般是以元组形式给出的。如果将元组或列表用于expression，则其中的每一数据项都会拆分到表达式的项。
        如果在for...in循环suite中执行了continue语句，那么控制流立即跳转到循环起始处，并开始下一次迭代。如果循环正常执行完毕，就会终止循环，之后执行else suite。如果循环被跳出（由于执行了break语句或return语句），控制流会立即跳转到循环后的语句——所有可选的else suite将被跳过。同样地，如果发生异常，Python会跳过else分支并寻找适当的异常处理程序。

二、异常处理
1、捕获与产生异常
        异常的捕获石使用try...except块实现的，其通常语法格式如下：
        try
            try_suite
        except exception_group1 as variable1:
            except_suite1
        ...
        except exception_groupN as variableN:
            except_suiteN
        else:
            else_suite
        finally:
            finally_suite
        其中至少要包含一个except块，但else与finally块都是可选的。在try块的suite正常执行完毕时，会执行else块的suite——如果发生异常，就不会执行。如果存在一个finally块，则最后总会执行。每个except分支的异常组可以是一个单独的异常，也可以是包含在括号中的异常元组。对每个异常组，as variable部分是可选的。如果使用，该变量就会包含发生的异常，并可以在异常块的suite中进行存取。
        如果某个异常发生在try块的suite中，那么每个except分支会顺序尝试执行。如果该异常与某个遗产组匹配，则相应的suite得以执行。要与异常组进行匹配，异常必须与组中列出的异常类型（或其中的某一个）一致，或者与组中列出的异常类型（或其中的某一个）的子类一致。如果没有哪个except块匹配该异常，Python会沿着调用栈回溯，并寻找适当的异常处理程序。如果找不到合适的异常处理程序，程序将终止，并在控制台上打印该异常以及回溯信息。
        Python还提供了更简单的try...finally块，有时也是有用的：
        try:
            try_suite
        finally:
            finally_suite
        不管try块的suite中发生什么，finally块的suite都将得以执行。
        try...except...finally块的一种常见应用是处理文件错误。  
        异常提供了一种改变控制流的有用方法。我们可以使用内置的异常，或创建自己的异常，以便产生我们所需要的异常并对其进行处理。有两种可以产生异常的语法：
        raise exception(args)
        raise exception(args) from original_exception
        raise
        使用第一种语法时，指定的异常应该或者是内置的异常，或者继承自Exception的自定义异常。如果给定一些文本作为该异常的参数，那么在捕捉到该异常并打印时，这些文本应该为输出信息。使用第二种语法，也就是没有执行异常时，raise将重新产生当前活跃的异常——如果当前没有，就会产生一个TypeError。
2、自定义异常
        自定义异常是自定义的数据类型（类）。创建自定义异常的基本语法如下：
        class exceptionName(baseException): pass
        基类应该为Exception类或继承自Exception的类。自定义异常的一个用途是跳出深层嵌套的循环。          

三、自定义函数
        函数可用于将相关功能打包并参数化。在Python中，可以创建4种函数：全局函数、局部函数、lambda函数、方法。
        局部函数（也称为嵌套函数）定义在其它函数之内，本地函数只对对其进行定义的函数是可见的。
        Lambda函数是表达式，因此可以在需要使用的地方创建，不过，这类函数要比通常的函数受更多的限制。
        方法是与特定数据类型关联的函数，并且只能与数据类型关联在一起使用。
        创建一个全局函数或局部函数的通用语法格式如下：
        def functionName(parameters):
                suite
        其中，parameters是可选的，如果有多于一个参数，就可以写成逗号分隔的标识符序列，或identifier=value对序列，比如：
        def heron(a, b, c)
                s = (a + b + c) / 2
                return math.sqrt(s * (s - a) * (s - b) * (s - c))
        在该函数内部，每个参数a，b与c都会使用传递的相应参数值进行初始化。调用该函数时，必须提供全部的参数值，比如，heron(3, 4, 5)。如果提供的参数值不足或过多，就会产生一个TypeError异常。
        Python中的每个函数都有一个返回值，尽管忽略返回值是完全可以的。返回值可以是单独的一个值，也可以是一组值，还可以是组合类型的值，因此对于返回值的类型实际上没有限制。如果return不带参数，或者根本就没有使用return语句，那么函数将返回None。
        使用parameter=default语法可以为参数指定默认值，需要注意的是，参数语法不允许在没有默认值的参数后面跟随默认值，因此，def bad(a, b=1, c):不能生效。另一方面，在传递参数时，并不是必须严格按照函数定义时的参数顺序——可以使用关键字参数，以name=value的形式进行参数传递。
1、名称与Docstrings
        通常使用docstring，可以未任何函数添加文档信息，docstrings可以是简单地添加在def行之后、函数代码之前的字符串。对于函数文档而言，常规做法是docstring的第一行只是一个简短描述，之后是一个空白行，再之后跟随的就是完整的描述信息，如果是交互式输入再执行的程序，还会给出一些实例。
2、参数与参数拆分
        我们可以使用序列拆分操作符（*）来提供位置参数。比如，如果需要计算某个三角形的面积，并且各个边的长度存放在一个列表中，就可以进行类似于如下的调用：heron(sides[0], sides[1], sides[2])，或简单地对列表进行拆分，并使用更简单的调用方式heron(*sides)。如果列表（或其它序列）包含比函数参数更多的项数，就可以使用分片提取出合适的参数。
        就像我们可以对序列进行拆分来产生函数的位置参数一样，我们也可以使用映射拆分操作符（**）来对映射进行拆分。
3、存取全局范围的变量
        如果不使用global语句，Python将变量视为局部变量，如果使用则会在全局范围内搜索该变量。
4、Lambda函数
        Lambda函数使用如下语法格式创建：
        lambda parameters: expression
        parameters是可选的，如果提供，通常是逗号分隔的变量名形式，也就是位置参数，当然，def语句支持的完整参数语法格式也可以使用。expression不能包含分支或循环（但允许使用条件表达式），也不能包含return（或yield）语句，lambda表达式的结果是一个匿名函数。调用lanbda函数时，返回的结果是对表达式计算产生的结果。如果expression是一个元组，就应该使用圆括号将其包含起来。
        下面给出一个简单的lambda函数，其作用是根据参数是否为1决定是否添加s：
        s = lambda x:"" if x == 1 else "s"
        lambda表达式会返回一个匿名函数，我们将该函数赋值给变量s。任何（可调用的）变量都可以使用圆括号进行调用，因此，给定某一操作处理的文件数，我们可以使用函数s()输出一条消息，类似如下的方式：
        print("{0} file{1} processed".format(count, s(count))).
5、断言
        前提与后果可以使用assert语句指定，其语法格式如下：
        assert boolean_expression, optional_expression
        如果boolean_expression评价为False，就产生一个AssertionError异常。如果给定了可选的optional_expression，就将其用作AssertionError异常的参数——对提供错误消息而言，这种做法是有用的。需要注意的是，断言是为开发者设计的，而不是面向终端用户的。通常程序使用中发生的问题（如丢失文件或无效的命令行参数）应该采用其它途径处理，比如提供错误或日志消息。
         在程序就绪并可以公开发布之后，应该怎样处理assert语句？我们可以通告Python不执行assert语句——在效果上，就是在运行时摒弃这些语句。这可以通过在运行程序时在命令行中指定-O选项来实现，比如，python -O program.py。另一种方法是将环境变量PYTHONOPTIMIZE设置为-O。如果docstrings对用户没用，就可以使用-OO选项，其效果是摒弃assert语句与docstrings：注意没有哪个环境变量用于设置这一选项。有些开发者采用一种简单的方法：产生程序的一个副本，其中所有assert语句被注释掉，如果可以通过测试，就发布这个注释了assert语句的版本。