# 4. 深入了解流程控制¶

## 4.1. `if` 陳述式¶

```>>> x = int(input("Please enter an integer: "))
>>> if x < 0:
...     x = 0
...     print('Negative changed to zero')
... elif x == 0:
...     print('Zero')
... elif x == 1:
...     print('Single')
... else:
...     print('More')
...
More
```

## 4.2. `for` 陳述式¶

```>>> # Measure some strings:
... words = ['cat', 'window', 'defenestrate']
>>> for w in words:
...     print(w, len(w))
...
cat 3
window 6
defenestrate 12
```

```# Create a sample collection
users = {'Hans': 'active', 'Éléonore': 'inactive', '景太郎': 'active'}

# Strategy:  Iterate over a copy
for user, status in users.copy().items():
if status == 'inactive':
del users[user]

# Strategy:  Create a new collection
active_users = {}
for user, status in users.items():
if status == 'active':
active_users[user] = status
```

## 4.3. `range()` 函式¶

```>>> for i in range(5):
...     print(i)
...
0
1
2
3
4
```

```>>> list(range(5, 10))
[5, 6, 7, 8, 9]

>>> list(range(0, 10, 3))
[0, 3, 6, 9]

>>> list(range(-10, -100, -30))
[-10, -40, -70]
```

```>>> a = ['Mary', 'had', 'a', 'little', 'lamb']
>>> for i in range(len(a)):
...     print(i, a[i])
...
0 Mary
2 a
3 little
4 lamb
```

```>>> range(10)
range(0, 10)
```

```>>> sum(range(4))  # 0 + 1 + 2 + 3
6
```

## 4.4. 迴圈內的 `break` 和 `continue` 陳述式及 `else` 子句¶

`break` 陳述式，如同 C 語言，終止包含它的最內部 `for``while` 迴圈。

```>>> for n in range(2, 10):
...     for x in range(2, n):
...         if n % x == 0:
...             print(n, 'equals', x, '*', n//x)
...             break
...     else:
...         # loop fell through without finding a factor
...         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
```

（沒錯，這是正確的程式碼。請看仔細：`else` 子句屬於 `for` 迴圈，並非 `if` 陳述式。）

`else` 子句用於迴圈時，相較於搭配 `if` 陳述式使用，它的行為與 `try` 陳述式中的 `else` 子句更為相似：`try` 陳述式的 `else` 子句在沒有發生例外 (exception) 時執行，而迴圈的 `else` 子句在沒有任何 `break` 發生時執行。更多有關 `try` 陳述式和例外的介紹，見處理例外

`continue` 陳述式，亦承襲於 C 語言，讓所屬的迴圈繼續執行下個疊代：

```>>> for num in range(2, 10):
...     if num % 2 == 0:
...         print("Found an even number", num)
...         continue
...     print("Found an odd number", num)
...
Found an even number 2
Found an odd number 3
Found an even number 4
Found an odd number 5
Found an even number 6
Found an odd number 7
Found an even number 8
Found an odd number 9
```

## 4.5. `pass` 陳述式¶

`pass` 陳述式不執行任何動作。它可用在語法上需要一個陳述式但程式不需要執行任何動作的時候。例如：

```>>> while True:
...     pass  # Busy-wait for keyboard interrupt (Ctrl+C)
...
```

```>>> class MyEmptyClass:
...     pass
...
```

`pass` 亦可作為一個函式或條件判斷主體的預留位置，在你撰寫新的程式碼時讓你保持在更抽象的思維層次。`pass` 會直接被忽略：

```>>> def initlog(*args):
...     pass   # Remember to implement this!
...
```

## 4.6. `match` 陳述式¶

`match` 陳述式會拿取一個運算式，並將其值與多個連續的模式 (pattern) 進行比較，這些模式是以一個或多個 case 區塊來表示。表面上，這類似 C、Java 或 JavaScript（以及許多其他語言）中的 switch 陳述式，但它與 Rust 或 Haskell 等語言中的模式匹配 (pattern matching) 更為相近。只有第一個匹配成功的模式會被執行，而它也可以將成分（序列元素或物件屬性）從值中提取到變數中。

```def http_error(status):
match status:
case 400:
case 404:
case 418:
return "I'm a teapot"
case _:
return "Something's wrong with the internet"
```

```case 401 | 403 | 404:
return "Not allowed"
```

```# point is an (x, y) tuple
match point:
case (0, 0):
print("Origin")
case (0, y):
print(f"Y={y}")
case (x, 0):
print(f"X={x}")
case (x, y):
print(f"X={x}, Y={y}")
case _:
raise ValueError("Not a point")
```

```class Point:
x: int
y: int

def where_is(point):
match point:
case Point(x=0, y=0):
print("Origin")
case Point(x=0, y=y):
print(f"Y={y}")
case Point(x=x, y=0):
print(f"X={x}")
case Point():
print("Somewhere else")
case _:
print("Not a point")
```

```Point(1, var)
Point(1, y=var)
Point(x=1, y=var)
Point(y=var, x=1)
```

```match points:
case []:
print("No points")
case [Point(0, 0)]:
print("The origin")
case [Point(x, y)]:
print(f"Single point {x}, {y}")
case [Point(0, y1), Point(0, y2)]:
print(f"Two on the Y axis at {y1}, {y2}")
case _:
print("Something else")
```

```match point:
case Point(x, y) if x == y:
print(f"Y=X at {x}")
case Point(x, y):
print(f"Not on the diagonal")
```

• 與拆解賦值的情況類似，tuple（元組）和 list 模式具有完全相同的意義，而且實際上可以匹配任意的序列。一個重要的例外，是它們不能匹配疊代器 (iterator) 或字串。

• 序列模式 (sequence pattern) 可支援擴充拆解 (extended unpacking)：`[x, y, *rest]``(x, y, *rest)` 的作用類似於拆解賦值。`*` 後面的名稱也可以是 `_`，所以 `(x, y, *_)` 會匹配一個至少兩項的序列，且不會連結那兩項以外的其餘項。

• 映射模式 (mapping pattern)：`{"bandwidth": b, "latency": l}` 能從一個 dictionary（字典）中擷取 `"bandwidth"``"latency"` 的值。與序列模式不同，額外的鍵 (key) 會被忽略。一種像是 `**rest` 的拆解方式，也是可被支援的。（但 `**_` 則是多餘的做法，所以它並不被允許。）

• 使用關鍵字 `as` 可以擷取子模式 (subpattern)：

```case (Point(x1, y1), Point(x2, y2) as p2): ...
```

將會擷取輸入的第二個元素作為 `p2`（只要該輸入是一個由兩個點所組成的序列）。

• 大部分的字面值是藉由相等性 (equality) 來比較，但是單例物件 (singleton) `True``False``None` 是藉由標識值 (identity) 來比較。

• 模式可以使用附名常數 (named constant)。這些模式必須是點分隔名稱，以免它們被解釋為擷取變數：

```from enum import Enum
class Color(Enum):
RED = 'red'
GREEN = 'green'
BLUE = 'blue'

color = Color(input("Enter your choice of 'red', 'blue' or 'green': "))

match color:
case Color.RED:
print("I see red!")
case Color.GREEN:
print("Grass is green")
case Color.BLUE:
print("I'm feeling the blues :(")
```

## 4.7. 定義函式 (function)¶

```>>> def fib(n):    # write Fibonacci series up to n
...     """Print a Fibonacci series up to n."""
...     a, b = 0, 1
...     while a < n:
...         print(a, end=' ')
...         a, b = b, a+b
...     print()
...
>>> # Now call the function we just defined:
... fib(2000)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 987 1597
```

```>>> fib
<function fib at 10042ed0>
>>> f = fib
>>> f(100)
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89
```

```>>> fib(0)
>>> print(fib(0))
None
```

```>>> def fib2(n):  # return Fibonacci series up to n
...     """Return a list containing the Fibonacci series up to n."""
...     result = []
...     a, b = 0, 1
...     while a < n:
...         result.append(a)    # see below
...         a, b = b, a+b
...     return result
...
>>> f100 = fib2(100)    # call it
>>> f100                # write the result
[0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89]
```

• `return` 陳述式會讓一個函式回傳一個值。單獨使用 `return` 不外加一個運算式作為引數時會回傳 `None`。一個函式執行到結束也會回傳 `None`

• `result.append(a)` 陳述式呼叫了一個 list 物件 `result`method（方法）。method 為「屬於」一個物件的函式，命名規則為 `obj.methodname`，其中 `obj` 為某個物件（亦可為一運算式），而 `methodname` 為該 method 的名稱，並由該物件的型別所定義。不同的型別定義不同的 method。不同型別的 method 可以擁有一樣的名稱而不會讓 Python 混淆。（你可以使用 class（類別）定義自己的物件型別和 method，見 Class（類別））範例中的 `append()` method 定義在 list 物件中；它會在該 list 的末端加入一個新的元素。這個例子等同於 `result = result + [a]`，但更有效率。

## 4.8. 深入了解函式定義¶

### 4.8.1. 預設引數值¶

```def ask_ok(prompt, retries=4, reminder='Please try again!'):
while True:
ok = input(prompt)
if ok in ('y', 'ye', 'yes'):
return True
if ok in ('n', 'no', 'nop', 'nope'):
return False
retries = retries - 1
if retries < 0:
raise ValueError('invalid user response')
print(reminder)
```

• 只給必要引數：`ask_ok('Do you really want to quit?')`

• 給予一個選擇性引數：`ask_ok('OK to overwrite the file?', 2)`

• 給予所有引數：`ask_ok('OK to overwrite the file?', 2, 'Come on, only yes or no!')`

```i = 5

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

i = 6
f()
```

```def f(a, L=[]):
L.append(a)
return L

print(f(1))
print(f(2))
print(f(3))
```

```[1]
[1, 2]
[1, 2, 3]
```

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

### 4.8.2. 關鍵字引數¶

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

```parrot(1000)                                          # 1 positional argument
parrot(voltage=1000)                                  # 1 keyword argument
parrot(voltage=1000000, action='VOOOOOM')             # 2 keyword arguments
parrot(action='VOOOOOM', voltage=1000000)             # 2 keyword arguments
parrot('a million', 'bereft of life', 'jump')         # 3 positional arguments
parrot('a thousand', state='pushing up the daisies')  # 1 positional, 1 keyword
```

```parrot()                     # required argument missing
parrot(voltage=5.0, 'dead')  # non-keyword argument after a keyword argument
parrot(110, voltage=220)     # duplicate value for the same argument
parrot(actor='John Cleese')  # unknown keyword argument
```

```>>> def function(a):
...     pass
...
>>> function(0, a=0)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: function() got multiple values for argument 'a'
```

```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:
print(kw, ":", keywords[kw])
```

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

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

### 4.8.3. 特殊參數¶

```def f(pos1, pos2, /, pos_or_kwd, *, kwd1, kwd2):
-----------    ----------     ----------
|             |                  |
|        Positional or keyword   |
|                                - Keyword only
-- Positional only
```

`/``*` 是選擇性的。這些符號若被使用，是表明引數被傳遞給函式的參數種類：僅限位置、位置或關鍵字、僅限關鍵字。關鍵字參數也稱為附名參數 (named parameters)。

#### 4.8.3.2. 僅限位置參數 (Positional-Only Parameters)¶

`/` 後面的參數可以是位置或關鍵字僅限關鍵字參數。

#### 4.8.3.4. 函式範例¶

```>>> def standard_arg(arg):
...     print(arg)
...
>>> def pos_only_arg(arg, /):
...     print(arg)
...
>>> def kwd_only_arg(*, arg):
...     print(arg)
...
>>> def combined_example(pos_only, /, standard, *, kwd_only):
...     print(pos_only, standard, kwd_only)
```

```>>> standard_arg(2)
2

>>> standard_arg(arg=2)
2
```

```>>> pos_only_arg(1)
1

>>> pos_only_arg(arg=1)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: pos_only_arg() got some positional-only arguments passed as keyword arguments: 'arg'
```

```>>> kwd_only_arg(3)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: kwd_only_arg() takes 0 positional arguments but 1 was given

>>> kwd_only_arg(arg=3)
3
```

```>>> combined_example(1, 2, 3)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: combined_example() takes 2 positional arguments but 3 were given

>>> combined_example(1, 2, kwd_only=3)
1 2 3

>>> combined_example(1, standard=2, kwd_only=3)
1 2 3

>>> combined_example(pos_only=1, standard=2, kwd_only=3)
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: combined_example() got some positional-only arguments passed as keyword arguments: 'pos_only'
```

```def foo(name, **kwds):
return 'name' in kwds
```

```>>> foo(1, **{'name': 2})
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: foo() got multiple values for argument 'name'
>>>
```

```def foo(name, /, **kwds):
return 'name' in kwds
>>> foo(1, **{'name': 2})
True
```

#### 4.8.3.5. 回顧¶

```def f(pos1, pos2, /, pos_or_kwd, *, kwd1, kwd2):
```

• 如果不想讓使用者使用參數名稱，請使用僅限位置。當參數名稱沒有實際意義時，若你想控制引數在函式呼叫的排列順序，或同時使用位置參數和任意關鍵字時，這種方式很有用。

• 當參數名稱有意義，且明確的名稱可讓函式定義更易理解，或是你不希望使用者依賴引數被傳遞時的位置時，請使用僅限關鍵字。

• 對於應用程式介面 (API)，使用僅限位置，以防止未來參數名稱被修改時造成 API 的中斷性變更。

### 4.8.4. 任意引數列表 (Arbitrary Argument Lists)¶

```def write_multiple_items(file, separator, *args):
file.write(separator.join(args))
```

```>>> def concat(*args, sep="/"):
...     return sep.join(args)
...
>>> concat("earth", "mars", "venus")
'earth/mars/venus'
>>> concat("earth", "mars", "venus", sep=".")
'earth.mars.venus'
```

### 4.8.5. 拆解引數列表（Unpacking Argument Lists）¶

```>>> list(range(3, 6))            # normal call with separate arguments
[3, 4, 5]
>>> args = [3, 6]
>>> list(range(*args))            # call with arguments unpacked from a list
[3, 4, 5]
```

```>>> def parrot(voltage, state='a stiff', action='voom'):
...     print("-- This parrot wouldn't", action, end=' ')
...     print("if you put", voltage, "volts through it.", end=' ')
...     print("E's", state, "!")
...
>>> d = {"voltage": "four million", "state": "bleedin' demised", "action": "VOOM"}
>>> parrot(**d)
-- This parrot wouldn't VOOM if you put four million volts through it. E's bleedin' demised !
```

### 4.8.6. Lambda 運算式¶

`lambda` 關鍵字用於建立小巧的匿名函式。`lambda a, b: a+b` 函式返回兩個引數的和。Lambda 函式可用於任何需要函數物件的地方。在語法上，它們被限定只能是單一運算式。在語義上，它就是一個普通函式定義的語法糖 (syntactic sugar)。與巢狀函式定義一樣，lambda 函式可以從包含它的作用域中引用變數：

```>>> def make_incrementor(n):
...     return lambda x: x + n
...
>>> f = make_incrementor(42)
>>> f(0)
42
>>> f(1)
43
```

```>>> pairs = [(1, 'one'), (2, 'two'), (3, 'three'), (4, 'four')]
>>> pairs.sort(key=lambda pair: pair[1])
>>> pairs
[(4, 'four'), (1, 'one'), (3, 'three'), (2, 'two')]
```

### 4.8.7. 說明文件字串 (Documentation Strings)¶

Python 剖析器 (parser) 不會去除 Python 中多行字串的縮排，因此，處理說明文件的工具應在必要時去除縮排。這項操作遵循以下慣例：在字串第一行之後的第一個非空白行決定了整個說明文件字串的縮排量（不能用第一行的縮排，因為它通常與字串的開頭引號們相鄰，其縮排在字串文本中並不明顯），然後，所有字串行開頭處與此縮排量「等價」的空白字元會被去除。不應出現比上述縮進量更少的字串行，但若真的出現了，這些行的全部前導空白字元都應被去除。展開 tab 鍵後（通常為八個空格），應測試空白字元量是否等價。

```>>> def my_function():
...     """Do nothing, but document it.
...
...     No, really, it doesn't do anything.
...     """
...     pass
...
>>> print(my_function.__doc__)
Do nothing, but document it.

No, really, it doesn't do anything.
```

### 4.8.8. 函式註釋 (Function Annotations)¶

```>>> def f(ham: str, eggs: str = 'eggs') -> str:
...     print("Annotations:", f.__annotations__)
...     print("Arguments:", ham, eggs)
...     return ham + ' and ' + eggs
...
>>> f('spam')
Annotations: {'ham': <class 'str'>, 'return': <class 'str'>, 'eggs': <class 'str'>}
Arguments: spam eggs
'spam and eggs'
```

## 4.9. 間奏曲：程式碼風格 (Coding Style)¶

• 用 4 個空格縮排，不要用 tab 鍵。

4 個空格是小縮排（容許更大的巢套深度）和大縮排（較易閱讀）之間的折衷方案。Tab 鍵會造成混亂，最好別用。

• 換行，使一行不超過 79 個字元。

換行能讓使用小顯示器的使用者方便閱讀，也可以在較大顯示器上並排陳列多個程式碼檔案。

• 用空行分隔函式和 class（類別），及函式內較大塊的程式碼。

• 如果可以，把註解放在單獨一行。

• 使用說明字串。

• 運算子前後、逗號後要加空格，但不要直接放在括號內側：`a = f(1, 2) + g(3, 4)`

• Class 和函式的命名樣式要一致；按慣例，命名 class 用 `UpperCamelCase`（駝峰式大小寫），命名函式與 method 用 `lowercase_with_underscores`（小寫加底線）。永遠用 `self` 作為 method 第一個引數的名稱（關於 class 和 method，詳見 初見 class）。

• 若程式碼是為了用於國際環境時，不要用花俏的編碼。Python 預設的 UTF-8 或甚至普通的 ASCII，就可以勝任各種情況。

• 同樣地，若不同語言使用者閱讀或維護程式碼的可能性微乎其微，就不要在命名時使用非 ASCII 字元。

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