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4.4 精彩案例赏析
示例4-1 输入若干个成绩，求所有成绩的平均分。每输入一个成绩后询问是否继续输入下一个成绩，回答yes就继续输入下一个成绩，回答no就停止输入成绩。
numbers=[] #使用列表存放临时数据
while True:
x=input(’请输入一个成绩：')
try: #异常处理结构有关知识见第11章
numbers.append(float(x))
except:
print(’不是合法成绩’)
while True:
flag=input(’继续输入吗？(yes/no)')
if flag.lower() not in ('yes', 'no'): #限定用户输入内容必须为yes或no
print(’只能输入yes或no')
else:
break
if flag.lower()=='no':
break
print(sum(numbers)/len(numbers))
示例4-2 编写程序，判断今天是今年的第几天。
import time
date=time.localtime() #获取当前日期时间
year, month, day=date[:3]
day_month=[31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31]
if year% 400==0 or (year% 4==0 and year% 100! =0): #判断是否为闰年
day_month[1]=29
if month==1:
print(day)
else:
print(sum(day_month[:month-1])+day)
Python标准库datetime提供了datetime和timedelta对象可以很方便地计算指定年、月、日、时、分、秒之前或之后的日期时间，还提供了返回结果中包含“今天是今年第几天”“今天是本周第几天”等答案的timetuple（）函数，等等。
>>>import datetime
>>>Today=datetime.date.today()
>>>Today
datetime.date(2016,10,8)
>>>Today-datetime.date(Today.year,1,1)+datetime.timedelta(days=1)
datetime.timedelta(282)
>>>Today.timetuple().tm_yday #今天是今年的第几天
282
>>>Today.replace(year=2013) #替换日期中的年
datetime.date(2013,10,8)
>>>Today.replace(month=1) #替换日期中的月
datetime.date(2016,1,8)
>>>now=datetime.datetime.now()
>>>now
datetime.datetime(2016,10,8,15,55,16,272174)
>>>now.replace(second=30) #替换日期时间中的秒
datetime.datetime(2016,10,8,15,55,30,272174)
>>>now+datetime.timedelta(days=5) #计算5天后的日期时间
datetime.datetime(2016,10,13,15,55,16,272174)
>>>now+datetime.timedelta(weeks=-5) #计算5周前的日期时间
datetime.datetime(2016,9,3,15,55,16,272174)
>>>def daysBetween(year1, month1, day1, year2, month2, day2):
from datetime import date #计算两个日期之间相差多少天
dif=date(year1, month1, day1)-date(year2, month2, day2)
return dif.days
>>>daysBetween(2016,12,11,2016,11,27)
14
>>>daysBetween(2016,12,11,2011,11,27)
1841
另外，标准库calendar也提供了一些与日期操作有关的方法。例如：
>>>import calendar #导入模块
>>>print(calendar.calendar(2016)) #查看2016年的日历表，结果略
>>>print(calendar.month(2016,11)) #查看2016年11月份的日历表
>>>calendar.isleap(2016) #判断是否为闰年
True
>>>calendar.weekday(2016,10,26) #查看指定日期是周几
2
当然，也可以自己编写代码模拟Python标准库calendar中查看日历的方法。
from datetime import date
daysOfMonth=[31,28,31,30,31,30,31,31,30,31,30,31]
def myCalendar(year, month):
#获取year年month月1日是周几
start=date(year, month,1).timetuple().tm_wday
#打印头部信息
print('{0}年{1}月日历’.format(year, month).center(56))
print(’日\t一\t二\t三\t四\t五\t六’)
#获取该月有多少天，如果是2月并且是闰年，适当调整一下
day=daysOfMonth[month-1]
if month==2:
if year% 400==0 or (year% 4==0 and year% 100! =0):
day+=1
#生成数据，根据需要在前面填充空白
result=[''*8 for i in range(start+1)]
result+=list(map(lambda d: str(d).ljust(8), range(1, day+1)))
#打印数据
for i, day in enumerate(result):
if i! =0 and i% 7==0:
print()
print(day, end='')
print()
def main(year, month=-1):
if type(year)! =int or year<1000 or year>10000:
print('Year error')
return
if type(month)==int:
#如果没有指定月份，就打印全年的日历
if month==-1:
for m in range(1,13):
myCalendar(year, m)
#如果指定了月份，就只打印这一个月的日历
elif month in range(1,13):
myCalendar(year, month)
else:
print('Month error')
return
else:
print('Month error')
return
main(2017)
示例4-3 编写代码，输出由星号*组成的菱形图案，并且可以灵活控制图案的大小。
def main(n):
for i in range(n):
print(('* '*i).center(n*3))
for i in range(n,0, -1):
print(('* '*i).center(n*3))
图4-5和图4-6分别为参数n=6和n=10的运行效果。
图4-5 n=6的运行效果
图4-6 n=10的运行效果
示例4-4 快速判断一个数是否为素数。
n=input("Input an integer:")
n=int(n)
if n==2:
print('Yes')
#偶数必然不是素数
elif n% 2==0:
print('No')
else:
#大于5的素数必然出现在6的倍数两侧
#因为6x+2、6x+3、6x+4肯定不是素数，假设x为大于1的自然数
m=n %6
if m! =1 and m! =5:
print('No')
else:
for i in range(3, int(n**0.5)+1,2):
if n% i==0:
print('No')
break
else:
print('Yes')
示例4-5 编写程序，计算组合数C（n, i），即从n个元素中任选i个，有多少种选法。
根据组合数定义，可以编写代码如下：
import math
def Cni1(n, i):
return int(math.factorial(n)/math.factorial(i)/math.factorial(n-i))
虽然在Python中不用担心数字太大而超过变量的表示范围，但是计算大整数的阶乘也确实需要一些时间，尤其是上面的函数中存在大量的重复计算，严重影响速度。如果把组合数的定义展开并化简一下的话可以发现其中隐藏的规律，以Cni（8,3）为例，Cni（8,3）=8! /3! /（8-3）! =（8×7×6×5×4×3×2×1）/（3×2×1）/（5×4×3×2× 1），对于（5,8]区间的数，分子上出现一次而分母上没出现；（3,5]区间的数在分子、分母上各出现一次；[1,3]区间的数分子上出现一次而分母上出现两次。根据这一规律，可以编写如下非常高效的组合数计算程序。
def Cni2(n, i):
if not (isinstance(n, int) and isinstance(i, int) and n>=i):
print('n and i must be integers and n must be larger than or equal to i.')
return
result=1
Min, Max=sorted((i, n-i))
for i in range(n,0, -1):
if i>Max:
result*=i
elif i<=Min:
result/=i
return result
print(Cni2(6,2))
Python标准库itertools提供了组合函数combinations（）、排列函数permutations（）、用于循环遍历可迭代对象元素的函数cycle（）、根据一个序列的值对另一个序列进行过滤的函数compress（）、根据函数返回值对序列进行分组的函数groupby（）、返回包含无限连续值的count对象的count函数（）、计算笛卡儿积的函数product（）等。下面的代码演示了部分函数的用法。
>>>import itertools
>>>for it in itertools.combinations(range(1,5),3): #从4个元素中选3个元素的组合
print(it, end='')
(1,2,3) (1,2,4) (1,3,4) (2,3,4)
>>>list(itertools.permutations([1,2,3,4],3)) #从4个元素中任选3个元素的排列
>>>x=itertools.permutations([1,2,3,4],4) #4个元素的全排列
>>>for i in range(5): #输出前5个排列
print(next(x), end='')
(1,2,3,4) (1,2,4,3) (1,3,2,4) (1,3,4,2) (1,4,2,3)
>>>x='Private Key'
>>>y=itertools.cycle(x) #循环遍历序列中的元素
>>>for i in range(20):
print(next(y), end=', ')
P, r, i, v, a, t, e, , K, e, y, P, r, i, v, a, t, e, , K,
>>>for i in range(5):
print(next(y), end=', ')
e, y, P, r, i,
>>>x=range(1,20)
>>>y=(1,0)*9+(1, )
>>>y
(1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1)
>>>list(itertools.compress(x, y)) #根据一个序列的值，对另一个序列进行过滤
[1,3,5,7,9,11,13,15,17,19]
>>>def group(v):
if v>10:
return'greater than 10'
elif v<5:
return'less than 5'
else:
return'between 5 and 10'
>>>x=range(20)
>>>y=itertools.groupby(x, group) #对序列元素进行分组
>>>for k, v in y:
print(k, ':', list(v))
less than 5 : [0,1,2,3,4]
between 5 and 10 : [5,6,7,8,9,10]
greater than 10 : [11,12,13,14,15,16,17,18,19]
>>>x=itertools.count(5,3) #起始值为5、步长为3的count对象
>>>for i in range(10):
print(next(x), end='')
5 8 11 14 17 20 23 26 29 32
>>>list(zip('abcde', itertools.count())) #count对象中的元素个数是无穷的
[('a',0), ('b',1), ('c',2), ('d',3), ('e',4)]
>>>list(zip('abc', itertools.count()))
[('a',0), ('b',1), ('c',2)]
>>>list(zip('abcdefghi', itertools.count()))
[('a',0), ('b',1), ('c',2), ('d',3), ('e',4), ('f',5), ('g',6), ('h',7), ('i',8)]
>>>for item in itertools.product('abc', range(4)): #笛卡儿积
print(item, end='')
('a',0) ('a',1) ('a',2) ('a',3) ('b',0) ('b',1) ('b',2) ('b',3) ('c',0) ('c',1)
('c',2) ('c',3)
>>>for item in itertools.product('abc', '123', 'BC'):
print(item, end='')
('a', '1', 'B') ('a', '1', 'C') ('a', '2', 'B') ('a', '2', 'C') ('a', '3', 'B') ('a', '3',
'C')('b', '1', 'B')('b', '1', 'C') ('b', '2', 'B') ('b', '2', 'C') ('b', '3', 'B') ('b',
'3', 'C') ('c', '1', 'B') ('c', '1', 'C') ('c', '2', 'B') ('c', '2', 'C') ('c', '3', 'B')
('c', '3', 'C')
>>>func=lambda x:x.isnumeric()
>>>list(itertools.takewhile(func, '1234abcd')) #过滤元素
['1', '2', '3', '4']
>>>list(itertools.dropwhile(func, '1234abcd'))
['a', 'b', 'c', 'd']
示例4-6 编写代码，模拟决赛现场最终成绩的计算过程。
while True:
try:
n=int(input(’请输入评委人数：'))
if n<=2:
print(’评委人数太少，必须多于2个人。')
else:
break
except:
pass
scores=[]
for i in range(n):
#这个while循环用来保证用户必须输入0～100之间的数字
while True:
try:
score=input(’请输入第{0}个评委的分数：'.format(i+1))
#把字符串转换为实数
score=float(score)
assert 0<=score<=100
scores.append(score)
#如果数据合法，跳出while循环，继续输入下一个评委的分数
break
except:
print(’分数错误’)
#计算并删除最高分与最低分
highest=max(scores)
lowest=min(scores)
scores.remove(highest)
scores.remove(lowest)
finalScore=round(sum(scores)/len(scores),2)
formatter=’去掉一个最高分{0}\n去掉一个最低分{1}\n最后得分{2}'
print(formatter.format(highest, lowest, finalScore))