《Python 3程式開發指南（第2版•修訂版）》——1.3 執行個體

本節書摘來自異步社群《python 3程式開發指南（第2版•修訂版）》一書中的第1章，第1.3節，作者[英]mark summerfield，王弘博，孫傳慶 譯，更多章節内容可以通路雲栖社群“異步社群”公衆号檢視。

在前面的幾節中，我們介紹了足以編寫實際程式的python知識與技術。在這一節中，我們将介紹兩個完整的程式，這些程式隻涉及前面已經講過的知識。一方面是為了展示前面所學的知識可以完成什麼任務，一方面也是為了鞏固前面所學的知識。

在後面的章節中，我們會逐漸學習更多的python知識與庫子產品，以便于編寫出比這裡展示的程式更精确與更強壯的程式——但是首先我們必須先掌握這些基礎知識。

這裡給出的第一個程式非常短小，盡管該程式也有一些微妙之處，包括清單組成的清單等。這個程式的功能是：在指令行中提供一個數值，之後該程式會使用“大”數字向控制台輸出該數值。

在大量使用者共享高速行式列印機的站點上，使用這種技術是很常見的做法，即為每個使用者的列印作業列印一個引導頁，使其包含使用者名與其他有助于區分不同使用者的詳細資料。

我們分3個部分檢視該程式的代碼：import部分；建立清單（其中存放程式要使用的資料）部分；處理部分本身。不過，我們首先看一下運作的效果：

我們沒有展示控制台提示符（或unix使用者的./），而是将這些内容預設為已經存在的。

由于我們必須從指令行中讀入一個參數（也就是要輸出的數值），我們需要通路sys.argv清單，是以我們從導入sys子產品開始。

我們以字元串清單的形式展示每個數值，比如，下面展示的是zreo：

這裡需要注意的一個細節是，zero的字元串清單表示形式跨越了多個行。通常，python語句隻占用一行，但是也可以跨越多行，比如使用圓括号包含的表達式、清單、集合、字典字面值、函數調用參數清單以及多行語句（除最後一行之外，每行的行終結符都使用反斜線進行引導并轉義處理）。上面的這些python語句可以跨越任意多的行，代碼縮排也并不會影響第二行以及後續的行。

用于表示數值的每個清單包含7個字元串，在對同一個數值的表示中，這些字元串是等寬的，而表示不同數值的字元串寬度不同。表示其他數值的清單在形式上與上面給出的zero類似。下面給出的幾個表示主要是出于緊緻性考慮，因而不那麼形象和清晰：

我們還需要的最後一個資料結構是所有數字清單組成的清單：

我們也可以直接建立digits清單，而不必建立額外的變量，例如：

我們更願意使用單獨的變量來分别表示每個數值，一方面是為了便于了解，另一方面是因為使用變量來表示看起來更整潔。

下面一起展示了餘下的代碼部分，以便你在閱讀其後的解釋之前自己可以設想其工作方式。

上面這段代碼整體包含在一個異常處理子產品中，并可以捕獲兩個異常。該段代碼首先取回程式的指令行參數，與所有python清單類似，sys.argv清單的索引項是從0開始的，索引位置為0的資料項是調用的程式名，是以，在一個運作的程式中，該清單總是至少包含一項。如果沒有給定參數，我們會在一個單資料項的清單中嘗試通路第二個資料項，并導緻産生一個indexerror異常。如果發生這種情況，控制流立即轉向相應的異常處理塊，這裡隻是簡單地列印出程式的用法。在try塊結束後，程式繼續執行，但是由于已經沒有更多的代碼，是以程式隻是簡單地退出。

如果沒有發生indexerror異常，那麼digits字元串會存放指令行參數，如果一切正常，就應該是一個數字字元序列。（記住，要素2中講過，辨別符對大小寫敏感，是以，digits與digits是不同的。）每個大數都使用7個字元串表示，為正确地輸出數值，我們必須首先輸出每個數字的頂行，之後是下一行，依此類推，直至輸出所有的7行。我們使用一個while循環，以便逐行疊代。我們也可以采用另一種方法：for row in (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6):，後面我們還将看到一種更好的、使用内置的range()函數的方法。

我們使用line字元串來存放所有數字的行字元串，之後根據列進行循環，也就是說，根據指令行參數中每個相繼的字元進行循環。我們使用digits[column]取回每個字元，并将數字轉換為稱為number的整數。如果轉換失敗，就會産生一個valueerror異常，控制流立即轉向相應的異常處理子產品。這種情況下，我們将列印出錯誤消息，并在try塊之後恢複控制。與前面類似，由于沒有其他代碼等待執行，是以程式隻是簡單地退出。

如果轉換成功，我們就使用number作為索引來存取digits清單，并從其中抽取字元串清單digit，之後我們從這一清單中将相應的字元串添加到我們正在建構的行，并添加兩個空格，以便在數字之間添加水準分隔。

内部的while循環每次結束時，我們會列印出剛建構好的行。了解這一程式的關鍵之處在于我們将每個數字的row字元串添加到目前row的行。讀者可以嘗試運作該程式，以便了解其運作方式。在章後練習中，我們将再次講到該程式，以便對其輸出進行稍許改變。

我們頻繁面臨的需求是測試資料的生成。由于不同場景下測試資料變化巨大，是以無法找到一個滿足所有測試資料需求的通用程式。由于編寫與修改python程式都很容易， python經常被用于生成測試資料。在這一小節中，我們将建立一個生成随機整數組成的網格的程式，使用者可以規定需要多少行、多少列，以及整數所在的區域。我們首先從一個運作執行個體開始：

該程式以互動式的方式運作，最開始在輸入行數時，由于輸入的行數有誤，導緻程式列印一條錯誤消息，并要求使用者重新輸入行數。對于maximum，我們隻是簡單地按enter鍵，以便接受預設值。

我們将分别解讀該程式的4個部分：import、函數get_int()的定義（此函數比要素8中展示的類似函數更複雜）、使用者互動以便擷取要使用的值、處理過程本身。

我們需要random子產品，以便通路其中的random.randinit()函數。

這一函數需要3個參數：一個消息字元串、一個最小值、一個預設值。如果使用者隻是簡單地按enter鍵，就有兩種可能性。如果default為none，也就是說沒有給定預設值，那麼控制流将轉到int()行，在該處轉換将失敗（因為無法轉換為整數），并産生一個valueerror異常；如果default非none，就傳回該值。否則，函數将嘗試把使用者輸入的文本轉換為整數，如果轉換成功，接下來将檢查該整數是否至少等于指定的minimum。

是以，該函數的傳回總是兩種情況，或者是default（使用者隻是按enter鍵），或者是一個有效的整數（大于或等于指定的minimum）。

通過我們的get_int()函數，可以很容易地擷取行數、列數以及使用者需要的最小随機數值。對于給定預設值none的行數與列數，也就是沒有指定預設值的情況，使用者必須輸入一個整數。對于minimum，我們提供的預設值為0：對于maximum，我們提供的預設值為1000或minimum的2倍（如果minimum大于或等于1000）。

與前面的例子類似，函數調用參數清單可以跨越任意數量的行數，并且縮排與第二行及後繼行無關。

在确定使用者需要的具體行數、列數以及随機數的最大值與最小值後，就可以進行具體的随機數生成過程：

為生成随機數網格，我們使用3個while循環，外部循環以行數進行循環，中間循環以列數進行循環，内部循環則以字元進行循環。在中間循環中，我們擷取指定範圍内的随機數，并将其轉換為字元串。内部while循環用于對字元串進行填充（填充資料為空格），以便每個數字都使用10個字元的字元串表示，對每一行，使用字元串line來累積數值，在每一列的數字添加完畢後，就列印出該行表示的數字，至此，第二個程式功能講解完畢。

python提供了非常進階的格式化功能，以及對for ... in循環的良好支援能力，是以，bigdigits.py與generate_grid.py這兩個程式的更真實的版本會使用for ... in循環，generate_grid.py程式将使用python的字元串格式化功能，而不是像這裡這樣不帶修飾地使用空格進行填充。但是在本章中，我們将自己限制在使用本章介紹的8個關鍵要素進行程式設計，并且這8個要素對編寫完整而有用的程式也已足夠。在接下來的每一章中，我們都将學習python的一些新特性，是以，随着本書内容的推進，所看到的程式将逐漸複雜起來。