Python基础语法(3)

一、函数

1.1 函数是什么

1.2 函数语法格式

1.3 函数参数

1.4 函数返回值

a. 一个函数中可以有多个 return 语句

b. 执行到 return 语句，函数就会立即执行结束，回到调用位置

c. 一个函数是可以一次返回多个返回值的。使用 , 来分割多个返回值

d. 如果只想关注其中的部分返回值，可以使用 _ 来忽略不想要的返回值

1.5 变量作用域

a. 如果函数内部尝试访问的变量在局部不存在，就会尝试去全局作用域中查找

b. 如果是想在函数内部，修改全局变量的值，需要使用 global 关键字声明

c. if / while / for 等语句块不会影响到变量作用域

1.6 函数执行过程

1.7 链式调用

1.8 嵌套调用

1.9 函数递归

代码示例: 递归计算 5!

递归的优点

递归的缺点

1.10 参数默认值

1.11 关键字参数

二、列表和元组

2.1 列表是什么，元组是什么

2.2 创建列表

2.3 访问下标

2.4 切片操作

2.5 遍历列表元素

2.6 新增元素

2.7 查找元素

2.8 删除元素

2.9 连接列表

2.10 关于元组

三、字典

3.1 字典是什么

3.2 创建字典

3.3 查找key

3.4 新增/修改元素

3.5 删除元素

3.6 遍历字典元素

3.7 取出所有 key 和 value

3.8 合法的Key类型

四、文件

4.1 文件是什么

4.2 文件路径

4.3 文件操作

4.3.1 打开文件

4.3.2 关闭文件

4.3.3 写文件

4.3.4 读文件

4.4 关于中文的处理

五、使用上下文管理器

一、函数

1.1 函数是什么

编程中的函数和数学中的函数有一定的相似之处。

数学上的函数，比如 y = sin x，x 取不同的值，y 就会得到不同的结果。

编程中的函数，是一段可以被重复使用的代码片段。

代码示例：求数列的和，不使用函数

# 1. 求 1 - 100 的和
sum = 0
for i in range(1, 101):
    sum += i
print(sum)
# 2. 求 300 - 400 的和
sum = 0
for i in range(300, 401):
    sum += i
print(sum)
# 3. 求 1 - 1000 的和
sum = 0
for i in range(1, 1001):
    sum += i
print(sum)

可以发现，这几组代码基本是相似的，只有一点点差异。可以把重复代码提取出来，做成一个函数

实际开发中，复制粘贴是一种不太好的策略。实际开发的重复代码可能存在几十份甚至上百份。一旦这个重复代码需要被修改，那就得改几十次，非常不便于维护。

代码示例：求数列的和，使用函数

# 定义函数
def calcSum(beg, end):
    sum = 0
    for i in range(beg, end + 1):
        sum += i
    print(sum)
# 调用函数
sum(1, 100)
sum(300, 400)
sum(1, 1000)

可以明显看到，重复的代码已经被消除了。

1.2 函数语法格式

创建函数/定义函数

def 函数名(形参列表):
    函数体
    return 返回值

调用函数/使用函数

函数名(实参列表)           // 不考虑返回值
返回值 = 函数名(实参列表)   // 考虑返回值

函数定义并不会执行函数体内容，必须要调用才会执行。调用几次就会执行几次

def test1():
    print('hello')
    
# 如果光是定义函数, 而不调用, 则不会执行。

函数必须先定义，再使用。

test3()          # 还没有执行到定义, 就先执行调用了, 此时就会报错。

def test3():
    print('hello')


#报错：NameError: name 'test3' is not defined

1.3 函数参数

在函数定义的时候，可以在 ( ) 中指定 "形式参数" (简称形参)，然后在调用的时候，由调用者把 "实际参数" (简称实参) 传递进去。

这样就可以做到一份函数，针对不同的数据进行计算处理，

考虑前面的代码案例：

def calcSum(beg, end):
    sum = 0
    for i in range(beg, end + 1):
        sum += i
    print(sum)
    
sum(1, 100)
sum(300, 400)
sum(1, 1000)

上面的代码中，beg, end 就是函数的形参。1, 100 / 300, 400 就是函数的实参。

在执行 sum(1, 100) 的时候，就相当于 beg = 1, end = 100，然后在函数内部就可以针对 1- 100 进行运算。
在执行 sum(300, 400) 的时候，就相当于 beg = 300, end = 400，然后在函数内部就可以针对 300-400 进行运算。

注意：

一个函数可以有一个形参，也可以有多个形参，也可以没有形参。
一个函数的形参有几个，那么传递实参的时候也得传几个。保证个数要匹配

def test(a, b, c):
    print(a, b, c)
test(10)

#报错：TypeError: test() missing 2 required positional arguments: 'b' and 'c'

和 C++ / Java 不同，Python 是动态类型的编程语言，函数的形参不必指定参数类型。换句话说，一个函数可以支持多种不同类型的参数。

def test(a):
    print(a)
test(10)
test('hello')
test(True)

1.4 函数返回值

函数的参数可以视为是函数的 "输入"，则函数的返回值，就可以视为是函数的 "输出"。

此处的 "输入"，"输出" 是更广义的输入输出，不是单纯指通过控制台输入输出。
我们可以把函数想象成一个 "工厂"。工厂需要买入原材料，进行加工，并生产出产品。、
函数的参数就是原材料，函数的返回值就是生产出的产品。

#下列代码
def calcSum(beg, end):
    sum = 0
    for i in range(beg, end + 1):
        sum += i
    print(sum)
    
calc(1, 100)

#可以转换成
def calcSum(beg, end):
    sum = 0
    for i in range(beg, end + 1):
        sum += i
    return sum
result = calcSum(1, 100)
print(result)

这两个代码的区别就在于，前者直接在函数内部进行了打印，后者则使用 return 语句把结果返回给函数调用者，再由调用者负责打印。

我们一般倾向于第二种写法。

实际开发中我们的一个通常的编程原则，是 "逻辑和用户交互分离"。而第一种写法的函数中，既包含了计算逻辑，又包含了和用户交互(打印到控制台上)。这种写法是不太好的，如果后续我们需要的是把计算结果保存到文件中，或者通过网络发送，或者展示到图形化界面里，那么第一种写法的函数，就难以胜任了。
而第二种写法则专注于做计算逻辑，不负责和用户交互。那么就很容易把这个逻辑搭配不同的用户交互代码，来实现不同的效果。

a. 一个函数中可以有多个 return 语句

# 判定是否是奇数
def isOdd(num):
    if num % 2 == 0:
        return False
    else:
        return True
  
result = isOdd(10)
print(result)

b. 执行到 return 语句，函数就会立即执行结束，回到调用位置

# 判定是否是奇数
def isOdd(num):
    if num % 2 == 0:
        return False
    return True
result = isOdd(10)
print(result)

#如果 num 是偶数, 则进入 if 之后, 就会触发 return False , 也就不会继续执行 return True

c. 一个函数是可以一次返回多个返回值的。使用 , 来分割多个返回值

def getPoint():
    x = 10
    y = 20
    return x, y
a, b = getPoint()

d. 如果只想关注其中的部分返回值，可以使用 _ 来忽略不想要的返回值

def getPoint():
    x = 10
    y = 20
    return x, y
_, b = getPoint()

1.5 变量作用域

def getPoint():
    x = 10
    y = 20
    return x, y
x, y = getPoint()

在这个代码中，函数内部存在 x, y，函数外部也有 x, y。但是这两组 x, y 不是相同的变量，而只是恰好有一样的名字

变量只能在所在的函数内部生效

在函数 getPoint() 内部定义的 x, y 只是在函数内部生效。一旦出了函数的范围，这两个变量就不再生效了。

def getPoint():
    x = 10
    y = 20
    return x, y
getPoint()
print(x, y)

#报错：NameError: name 'x' is not defined

在不同的作用域中，允许存在同名的变量

虽然名字相同，实际上是不同的变量

x = 20
def test():
    x = 10
    print(f'函数内部 x = {x}')
test()
print(f'函数外部 x = {x}')

注意：

在函数内部的变量，也称为 "局部变量"
不在任何函数内部的变量，也称为 "全局变量"

a. 如果函数内部尝试访问的变量在局部不存在，就会尝试去全局作用域中查找

x = 20
def test():
    print(f'x = {x}')
test()

b. 如果是想在函数内部，修改全局变量的值，需要使用 global 关键字声明

x = 20
def test():
    global x
    x = 10
    print(f'函数内部 x = {x}')
test()
print(f'函数外部 x = {x}')

如果此处没有 global，则函数内部的 x = 10 就会被视为是创建一个局部变量 x，这样就和全局变量 x 不相关了。

c. if / while / for 等语句块不会影响到变量作用域

换而言之，在 if / while / for 中定义的变量，在语句外面也可以正常使用。

for i in range(1, 10):
    print(f'函数内部 i = {i}')
print(f'函数外部 i = {i}')

1.6 函数执行过程

调用函数才会执行函数体代码，不调用则不会执行。
函数体执行结束(或者遇到 return 语句)，则回到函数调用位置，继续往下执行。

def test():
    print("执行函数内部代码")
    print("执行函数内部代码")
    print("执行函数内部代码")
print("1111")
test()
print("2222")
test()
print("3333")

这个过程还可以使用 PyCharm 自带的调试器来观察。

点击行号右侧的空白，可以在代码中插入断点
右键，Debug，可以按照调试模式执行代码。每次执行到断点，程序都会暂停下来。
使用 Step Into (F7) 功能可以逐行执行代码

1.7 链式调用

#前面的代码很多都是写作：
# 判定是否是奇数
def isOdd(num):
    if num % 2 == 0:
        return False
    else:
        return True
  
result = isOdd(10)
print(result)

#实际上也可以简化写作：
print(isOdd(10))

把一个函数的返回值，作为另一个函数的参数，这种操作称为链式调用。

1.8 嵌套调用

函数内部还可以调用其他的函数，这个动作称为 "嵌套调用"。

def test():
    print("执行函数内部代码")
    print("执行函数内部代码")
    print("执行函数内部代码")

test 函数内部调用了 print 函数，这里就属于嵌套调用

一个函数里面可以嵌套调用任意多个函数。

函数嵌套的过程是非常灵活的

def a():
    print("函数 a")
def b():
    print("函数 b")
    a()
def c():
    print("函数 c")
    b()
def d():
    print("函数 d")
    c()
d()

如果把代码稍微调整，打印结果则可能发生很大变化。

def a():
    print("函数 a")
def b():
    a()
    print("函数 b")
def c():
    b()
    print("函数 c")
def d():
    c()
    print("函数 d")
d()

注意体会上述代码的执行顺序。

函数之间的调用关系，在 Python 中会使用一个特定的数据结构来表示，称为函数调用栈。每次函数调用，都会在调用栈里新增一个元素，称为栈帧。

可以通过 PyCharm 调试器看到函数调用栈和栈帧。
在调试状态下，PyCharm 左下角一般就会显示出函数调用栈。

每个函数的局部变量，都包含在自己的栈帧中。

def a():
    num1 = 10
    print("函数 a")
def b():
    num2 = 20
    a()
    print("函数 b")
def c():
    num3 = 30
    b()
    print("函数 c")
def d():
    num4 = 40
    c()
    print("函数 d")
d()

选择不同的栈帧，就可以看到各自栈帧中的局部变量。

1.9 函数递归

递归是嵌套调用中的一种特殊情况，即一个函数嵌套调用自己。

代码示例: 递归计算 5!

def factor(n):
    if n == 1:
        return 1
    return n * factor(n - 1)
result = factor(5)
print(result)

上述代码中，就属于典型的递归操作。在 factor 函数内部，又调用了 factor 自身。

注意：递归代码务必要保证：

存在递归结束条件。比如 if n == 1 就是结束条件。当 n 为 1 的时候，递归就结束了。
每次递归的时候，要保证函数的实参是逐渐逼近结束条件的。

如果上述条件不能满足，就会出现 "无限递归" 。这是一种典型的代码错误。

def factor(n):
    return n * factor(n - 1)
result = factor(5)
print(result)

#报错：RecursionError: maximum recurdion depth exceeded

如前面所描述，函数调用时会在函数调用栈中记录每一层函数调用的信息。
但是函数调用栈的空间不是无限大的。如果调用层数太多，就会超出栈的最大范围，导致出现问题。

递归的优点

递归类似于 "数学归纳法"，明确初始条件，和递推公式，就可以解决一系列的问题。
递归代码往往代码量非常少

递归的缺点

递归代码往往难以理解，很容易超出掌控范围
递归代码容易出现栈溢出的情况
递归代码往往可以转换成等价的循环代码。并且通常来说循环版本的代码执行效率要略高于递归版本。

1.10 参数默认值

Python 中的函数，可以给形参指定默认值。带有默认值的参数，可以在调用的时候不传参。

代码示例：计算两个数字的和

def add(x, y, debug=False):
    if debug:
        print(f'调试信息: x={x}, y={y}')
    return x + y
print(add(10, 20))
print(add(10, 20, True))

此处 debug=False 即为参数默认值。当我们不指定第三个参数的时候，默认 debug 的取值即为 False。

带有默认值的参数需要放到没有默认值的参数的后面：

def add(x, debug=False, y):
    if debug:
        print(f'调试信息: x={x}, y={y}')
    return x + y
print(add(10, 20))

#报错：SyntaxError: non-default argument follows argument

1.11 关键字参数

在调用函数的时候，需要给函数指定实参。一般默认情况下是按照形参的顺序，来依次传递实参的。但是我们也可以通过关键字参数，来调整这里的传参顺序，显式指定当前实参传递给哪个形参。

def test(x, y):
    print(f'x = {x}')
    print(f'y = {y}')
test(x=10, y=20)
test(y=100, x=200)

形如上述 test(x=10, y=20) 这样的操作，即为关键字参数。

二、列表和元组

2.1 列表是什么，元组是什么

编程中，经常需要使用变量，来保存/表示数据。如果代码中需要表示的数据个数比较少，我们直接创建多个变量即可。

num1 = 10
num2 = 20
num3 = 30
......

但是有的时候，代码中需要表示的数据特别多，甚至也不知道要表示多少个数据。这个时候，就需要用到列表。

列表是一种让程序猿在代码中批量表示/保存数据的方式

就像我们去超市买辣条，如果就只是买一两根辣条，那咱们直接拿着辣条就走了。
但是如果一次买个十根八根的，这个时候用手拿就不好拿，超市老板就会给我们个袋子。
这个袋子，就相当于列表。

元组和列表相比，是非常相似的，只是列表中放哪些元素可以修改调整，元组中放的元素是创建元组的时候就设定好的，不能修改调整。

列表就是买散装辣条，装好了袋子之后，随时可以把袋子打开，再往里多加辣条或者拿出去一些辣条。元组就是买包装辣条，厂家生产好了辣条之后，一包就是固定的这么多，不能变动了。

2.2 创建列表

创建列表主要有两种方式。[ ] 表示一个空的列表

alist = [ ]

alist = list()

print(type(alist))

如果需要往里面设置初始值，可以直接写在 [ ] 当中。

可以直接使用 print 来打印 list 中的元素内容

alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist)

列表中存放的元素允许是不同的类型。(这一点和 C++ Java 差别较大)

alist = [1, 'hello', True]
print(alist)

因为 list 本身是 Python 中的内建函数，不宜再使用 list 作为变量名，因此命名为 alist。

2.3 访问下标

可以通过下标访问操作符 [ ] 来获取到列表中的任意元素。

我们把 [ ] 中填写的数字，称为下标或者索引

alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist[2])

注意: 下标是从 0 开始计数的，因此下标为 2，则对应着 3 这个元素。

通过下标不光能读取元素内容，还能修改元素的值。

alist = [1, 2, 3, 4]
alist[2] = 100
print(alist)

如果下标超出列表的有效范围，会抛出异常。

alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist[100])

#IndexError: list index out of range

因为下标是从 0 开始的，因此下标的有效范围是 [0, 列表长度 - 1]。使用 len 函数可以获取到列表的元素个数。

alist = [1, 2, 3, 4]
print(len(alist))

下标可以取负数。表示 "倒数第几个元素"

alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist[3])
print(alist[-1])

alist[-1] 相当于 alist[len(alist) - 1]

2.4 切片操作

通过下标操作是一次取出里面第一个元素。

通过切片，则是一次取出一组连续的元素，相当于得到一个子列表。

使用 [ : ] 的方式进行切片操作。

alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist[1:3])

alist[1:3] 中的 1:3 表示的是 [1, 3) 这样的由下标构成的前闭后开区间。

也就是从下标为1的元素开始(2)。到下标为3的元素结束(4)。但是不包含下标为3的元素。

所以最终结果只有 2, 3

切片操作中可以省略前后边界

alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist[1:])        # 省略后边界, 表示获取到列表末尾
print(alist[:-1])       # 省略前边界, 表示从列表开头获取
print(alist[:])         # 省略两个边界, 表示获取到整个列表.

切片操作还可以指定 "步长"，也就是 "每访问一个元素后，下标自增几步"

alist = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
print(alist[::1])
print(alist[::2])
print(alist[::3])
print(alist[::5])

切片操作指定的步长还可以是负数，此时是从后往前进行取元素。表示 "每访问一个元素之后，下标自减几步"

alist = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
print(alist[::-1])
print(alist[::-2])
print(alist[::-3])
print(alist[::-5])

如果切片中填写的数字越界了，不会有负面效果。只会尽可能的把满足条件的元素过去到。

alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist[100:200])

2.5 遍历列表元素

"遍历" 指的是把元素一个一个的取出来，再分别进行处理。

最简单的办法就是使用 for 循环

alist = [1, 2, 3, 4]

for elem in alist:
    print(elem)

也可以使用 for 按照范围生成下标，按下标访问

alist = [1, 2, 3, 4]

for i in range(0, len(alist)):
    print(alist[i])

还可以使用 while 循环，手动控制下标的变化

alist = [1, 2, 3, 4]

i = 0
while i < len(alist):
    print(alist[i])
    i += 1

2.6 新增元素

使用 append 方法，向列表末尾插入一个元素(尾插)。

alist = [1, 2, 3, 4]
alist.append('hello')
print(alist)

使用 insert 方法，向任意位置插入一个元素

insert 第一个参数表示要插入元素的下标。

alist = [1, 2, 3, 4]
alist.insert(1, 'hello')
print(alist)

PS：什么是 "方法" (method) 方法：

其实就是函数。只不过函数是独立存在的，而方法往往要依附于某个 "对象"。

像上述代码 alist.append , append 就是依附于 alist，相当于是 "针对 alist 这个列表，进行尾插操作"。

2.7 查找元素

使用 in 操作符，判定元素是否在列表中存在。返回值是布尔类型。

alist = [1, 2, 3, 4]
print(2 in alist)
print(10 in alist)

使用 index 方法，查找元素在列表中的下标，返回值是一个整数，如果元素不存在，则会抛出异常。

alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist.index(2))
print(alist.index(10))

2.8 删除元素

使用 pop 方法删除最末尾元素

alist = [1, 2, 3, 4]
alist.pop()
print(alist)

#[1, 2, 3]

pop 也能按照下标来删除元素

alist = [1, 2, 3, 4]
alist.pop(2)
print(alist)

#[1, 2, 4]

使用 remove 方法，按照值删除元素

alist = [1, 2, 3, 4]
alist.remove(2)
print(alist)

#[1, 3, 4]

2.9 连接列表

使用 + 能够把两个列表拼接在一起。

此处的 + 结果会生成一个新的列表，而不会影响到旧列表的内容。

alist = [1, 2, 3, 4]
blist = [5, 6, 7]
print(alist + blist)

#[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]

使用 extend 方法，相当于把一个列表拼接到另一个列表的后面。

a.extend(b)，是把 b 中的内容拼接到 a 的末尾，不会修改 b，但是会修改 a。

alist = [1, 2, 3, 4]
blist = [5, 6, 7]
alist.extend(blist)
print(alist)
print(blist)

2.10 关于元组

元组的功能和列表相比，基本是一致的。

元组使用 ( ) 来表示。

atuple = ( )
atuple = tuple()

元组不能修改里面的元素，列表则可以修改里面的元素。

因此，像读操作,比如访问下标，切片，遍历，in，index，+ 等，元组也是一样支持的。
但是，像写操作，比如修改元素，新增元素，删除元素，extend 等，元组则不能支持。

另外，元组在 Python 中很多时候是默认的集合类型。例如，当一个函数返回多个值的时候

def getPoint():
    return 10, 20
result = getPoint()
print(type(result))

#<class 'tuple'>

此处的 result 的类型，其实是元组。

问题来了，既然已经有了列表，为啥还需要有元组?

元组相比于列表来说，优势有两方面:

你有一个列表，现在需要调用一个函数进行一些处理，但是你有不是特别确认这个函数是否会把你的列表数据弄乱。那么这时候传一个元组就安全很多。

三、字典

3.1 字典是什么

字典是一种存储键值对的结构。

啥是键值对? 这是计算机/生活中一个非常广泛使用的概念。

把键(key) 和值(value) 进行一个一对一的映射，然后就可以根据键，快速找到值。

举个栗子，学校的每个同学，都会有一个唯一的学号。

知道了学号，就能确定这个同学。

此处 "学号" 就是 "键"，这个 "同学" 就是 "值"。

3.2 创建字典

创建一个空的字典。使用 { } 表示字典。

a = { }
b = dict()
print(type(a))
print(type(b))

也可以在创建的同时指定初始值
键值对之间使用 , 分割，键和值之间使用 : 分割.。(冒号后面推荐加一个空格).。
使用 print 来打印字典内容

student = { 'id': 1, 'name': 'zhangsan' }
print(student)

为了代码更规范美观，在创建字典的时候往往会把多个键值对，分成多行来书写。

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan'
}

最后一个键值对，后面可以写也可以不写。

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
}

3.3 查找key

使用 in 可以判定 key 是否在字典中存在，返回布尔值。

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
}
print('id' in student)      #True
print('score' in student)       #False

使用 [ ] 通过类似于取下标的方式，获取到元素的值。只不过此处的 "下标" 是 key。(可能是整数，也可能是字符串等其他类型)。

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
}
print(student['id'])        #1
print(student['name'])        #zhangsan

如果 key 在字典中不存在，则会抛出异常。

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
}
print(student['score'])

#KeyError: 'score'

3.4 新增/修改元素

使用 [ ] 可以根据 key 来新增/修改 value。

如果 key 不存在，对取下标操作赋值，即为新增键值对。

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
}
student['score'] = 90
print(student)

如果 key 已经存在，对取下标操作赋值，即为修改键值对的值。

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
    'score': 80
}
student['score'] = 90
print(student)

3.5 删除元素

使用 pop 方法根据 key 删除对应的键值对。

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
    'score': 80
}
student.pop('score')
print(student)

3.6 遍历字典元素

直接使用 for 循环能够获取到字典中的所有的 key，进一步的就可以取出每个值了。

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
    'score': 80
}
for key in student:
    print(key, student[key])

3.7 取出所有 key 和 value

使用 keys 方法可以获取到字典中的所有的 key

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
    'score': 80
}
print(student.keys())

此处 dict_keys 是一个特殊的类型，专门用来表示字典的所有 key。大部分元组支持的操作对于 dict_keys 同样适用。

使用 values 方法可以获取到字典中的所有 value

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
    'score': 80
}
print(student.values())

此处 dict_values 也是一个特殊的类型，和 dict_keys 类似。

使用 items 方法可以获取到字典中所有的键值对。

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
    'score': 80
}
print(student.items())

此处 dict_items 也是一个特殊的类型，和 dict_keys 类似。

3.8 合法的Key类型

不是所有的类型都可以作为字典的 key。

字典本质上是一个哈希表，哈希表的 key 要求是 "可哈希的"，也就是可以计算出一个哈希值。

可以使用 hash 函数计算某个对象的哈希值。
但凡能够计算出哈希值的类型，都可以作为字典的 key

print(hash(0))
print(hash(3.14))
print(hash('hello'))
print(hash(True))
print(hash(()))           # ( ) 是一个空的元组

print(hash({ 'id': 1 }))


#TypeError: unhashable type: 'dict'

列表无法计算哈希值。

print(hash([1, 2, 3]))

#TypeError: unhashable type: 'list'

字典也无法计算哈希值

print(hash({ 'id': 1 }))

#TypeError: unhashable type: 'dict'

四、文件

4.1 文件是什么

变量是把数据保存到内存中，如果程序重启/主机重启，内存中的数据就会丢失。

要想能让数据被持久化存储，就可以把数据存储到硬盘中，也就是在文件中保存。

在 Windows "此电脑" 中，看到的内容都是文件。

通过文件的后缀名，可以看到文件的类型，常见的文件的类型如下：

文本文件 (txt)
可执行文件 (exe, dll)
图片文件 (jpg, gif)
视频文件 (mp4, mov)
office 文件 (.ppt, docx)
……

4.2 文件路径

一个机器上，会存在很多文件，为了让这些文件更方面的被组织，往往会使用很多的 "文件夹"(也叫做目录) 来整理文件。

实际一个文件往往是放在一系列的目录结构之中的。

为了方便确定一个文件所在的位置，使用文件路径来进行描述。例如：

上述截图中的 QQ.exe 这个文件，描述这个文件的位置，就可以使用路径D:\program\qq\Bin\QQ.exe 来表示。
D: 表示盘符。不区分大小写。
每一个 \ 表示一级目录。当前 QQ.exe 就是放在 "D 盘下的 program 目录下的 qq 目录下的 Bin 目录中"。
目录之间的分隔符，可以使用 \ 也可以使用 /。一般在编写代码的时候使用 / 更方便。

上述以盘符开头的路径，我们也称为绝对路径。

除了绝对路径之外，还有一种常见的表示方式是相对路径，相对路径需要先指定一个基准目录，然后以基准目录为参照点，间接的找到目标文件。

描述一个文件的位置，使用绝对路径和相对路径都是可以的。对于新手来说，使用绝对路径更简单更好理解，也不容易出错。

4.3 文件操作

要使用文件，主要是通过文件来保存数据，并且在后续把保存的数据读取出来。

但是要想读写文件，需要先 "打开文件"，读写完毕之后还要 "关闭文件"。

4.3.1 打开文件

使用内建函数 open 打开一个文件

f = open('d:/test.txt', 'r')

第一个参数是一个字符串，表示要打开的文件路径
第二个参数是一个字符串，表示打开方式，其中 r 表示按照读方式打开，w 表示按照写方式打开，a 表示追加写方式打开。
如果打开文件成功，返回一个文件对象，后续的读写文件操作都是围绕这个文件对象展开。
如果打开文件失败(比如路径指定的文件不存在)，就会抛出异常。

4.3.2 关闭文件

使用 close 方法关闭已经打开的文件。

f.close()

使用完毕的文件要记得及时关闭！

一个程序能同时打开的文件个数，是存在上限的。

flist = []
count = 0
while True:
    f = open('d:/test.txt', 'r')
    flist.append(f)
    count += 1
    print(f'count = {count}')

如上面代码所示，如果一直循环的打开文件，而不去关闭的话，就会出现上述报错。

当一个程序打开的文件个数超过上限，就会抛出异常。

注意：上述代码中，使用一个列表来保存了所有的文件对象，如果不进行保存，那么 Python 内置的垃圾回收机制，会在文件对象销毁的时候自动关闭文件。

但是由于垃圾回收操作不一定及时，所以我们写代码仍然要考虑手动关闭，尽量避免依赖自动关闭。

4.3.3 写文件

文件打开之后，就可以写文件了。

写文件，要使用写方式打开，open 第二个参数设为 'w'
使用 write 方法写入文件

f = open('d:/test.txt', 'w')
f.write('hello')
f.close()

用记事本打开文件，即可看到文件修改后的内容。

如果是使用 'r' 方式打开文件，则写入时会抛出异常：

f = open('d:/test.txt', 'r')
f.write('hello')
f.close()

使用 'w' 一旦打开文件成功，就会清空文件原有的数据。
使用 'a' 实现 "追加写"，此时原有内容不变，写入的内容会存在于之前文件内容的末尾。

f = open('d:/test.txt', 'w')
f.write('hello')
f.close()
f = open('d:/test.txt', 'a')
f.write('world')
f.close()

针对已经关闭的文件对象进行写操作，也会抛出异常。

f = open('d:/test.txt', 'w')
f.write('hello')
f.close()
f.write('world')

#报错：ValueError: I/O operation on closed file.

4.3.4 读文件

读文件内容需要使用 'r' 的方式打开文件
使用 read 方法完成读操作，参数表示 "读取几个字符"

f = open('d:/test.txt', 'r')
result = f.read(2)
print(result)
f.close()

如果文件是多行文本，可以使用 for 循环一次读取一行。

#先构造一个多行文件

f = open('d:/test.txt', 'r')
for line in f:
    print(f'line = {line}')
f.close()

注意：由于文件里每一行末尾都自带换行符，print 打印一行的时候又会默认加上一个换行符，因此打印结果看起来之间存在空行。

使用 print(f'line = {line}', end='') 手动把 print 自带的换行符去掉。

使用 readlines 直接把文件整个内容读取出来，返回一个列表，每个元素即为一行。

f = open('d:/test.txt', 'r')
lines = f.readlines()
print(lines)
f.close()

此处的 \n 即为换行符。

4.4 关于中文的处理

当文件内容存在中文的时候，读取文件内容不一定就顺利。

同样上述代码，有的人执行时可能会出现异常。

也有的人可能出现乱码

计算机表示中文的时候，会采取一定的编码方式，我们称为 "字符集"

        所谓 "编码方式"，本质上就是使用数字表示汉字。

        我们知道，计算机只能表示二进制数据，要想表示英文字母，或者汉字，或者其他文字符号，就都要通过编码。

        最简单的字符编码就是 ascii。使用一个简单的整数就可以表示英文字母和阿拉伯数字。

        但是要想表示汉字，就需要一个更大的码表。

        一般常用的汉字编码方式，主要是 GBK 和 UTF-8

必须要保证文件本身的编码方式，和 Python 代码中读取文件使用的编码方式匹配，才能避免出现上述问题。

Python3 中默认打开文件的字符集跟随系统，而 Windows 简体中文版的字符集采用了 GBK，所以如果文件本身是 GBK 的编码，直接就能正确处理。

如果文件本身是其他编码(比如 UTF-8)，那么直接打开就可能出现上述问题

使用记事本打开文本文件，在 "菜单栏" -> "文件" -> "另存为" 窗口中，可以看到当前文件的编码方式。

如果此处的编码为 ANSI ，则表示 GBK 编码。
如果此处为 UTF-8 ，则表示 UTF-8 编码。

此时修改打开文件的代码，给 open 方法加上 encoding 参数，显式的指定为和文本相同的字符集，问题即可解决。

f = open('d:/test.txt', 'r', encoding='utf8')

        PS：字符编码问题，是编程中一类比较常见，又比较棘手的问题。需要对于字符编码有一定的理解，才能从容应对。

        可以参考腾讯官方账号发表的帖子，详细介绍了里面的细节。

        https://zhuanlan.zhihu.com/p/46216008

五、使用上下文管理器

打开文件之后，是容易忘记关闭的，Python 提供了上下文管理器，来帮助程序猿自动关闭文件。

使用 with 语句打开文件。
当 with 内部的代码块执行完毕后，就会自动调用关闭方法。

with open('d:/test.txt', 'r', encoding='utf8') as f:
    lines = f.readlines()
    print(lines)