实验 1：变量和函数，控制 -

启动文件

下载 lab01.zip。在存档中，您将找到本实验中问题的开始文件，以及 Ok 自动打分器的副本。

此外，如果您在《实验 0：Python 的安装》或使用 Windows 自动安装程序时遇到任何问题，请填写此调查。

为了快速生成 ok 命令，您现在可以使用 ok 命令生成器。

快速回顾

使用 Python

运行 Python 文件时，您可以使用命令行的选项进一步检查代码。这里有一些会派上用场。如果您想了解其他 Python 命令行选项的更多信息，请查看文档。

不使用命令行选项将运行您提供的文件中的代码然后返回到命令行。例如，如果我们想以这种方式运行lab00.py ，我们可以在终端中输入：
```
python3 lab00.py
```
-i：使用-i选项将运行您的 Python 脚本，然后打开一个交互式会话。在交互式会话中，您逐行运行 Python 代码并获得即时反馈，而不是一次运行整个文件。要退出的话，请在解释器提示符键入exit()。您还可以在 Linux/Mac 计算机上使用Ctrl-D或Windows上使用Ctrl-Z Enter等键盘快捷键。

如果在交互运行时编辑 Python 文件，则需要退出并重新启动解释器以使这些更改生效。

以下是我们如何以交互方式运行lab00.py：
```
python3 -i lab00.py
```
-m doctest: 在特定文件中运行文档测试。文档测试被函数内的三重引号（"""）包围。

文件中包含>>>的每个测试都跟随这一些 Python 代码和预期的输出（尽管>>>在文档测试命令的输出中看不到）。

要运行`lab00.py的文档测试，我们可以运行：
```
python3 -m doctest lab00.py
```

使用 OK

在 CS 61A 中，我们使用名为 Ok 的程序对实验、作业和项目进行自动评分。您在本实验开始时下载的启动文件中已经有了 Ok。有关使用 Ok 命令的更多信息，请在此处了解。

您可以在 ok-help 快速生成大多数 ok 命令。

要使用 Ok 为指定的函数运行文档测试，请运行以下命令：

python3 ok -q <specified function>

默认情况下，只会显示未通过的测试。您可以使用-v 选项显示所有测试，包括您已通过的测试：

python3 ok -v

您还可以通过编写一下语句在 OK 中使用调试打印功能

print("DEBUG:", x)

最后，当您完成 lab01.py 中的所有问题后，您必须使用--submit选项提交作业：

python3 ok --submit

结对编程

您可以将此实验用作尝试结对编程的一种方式。请查看结对编程页面。

主题

如果您需要复习本实验的材料，请参阅此部分。你可以直接跳到问题部分，如果你遇到困难，可以回来参考这里。

除法、整除和模

让我们比较一下 Python 3 中不同的除法相关的运算符：

真正的除法：（`/` 十进制除法）	向下取整除法：（`//` 整除）	模：（`%` 求余数）
>> 1 / 5 0.2 >> 25 / 4 6.25 >>> 4 / 2 2.0 >>> 5 / 0 ZeroDivisionError	>>> 1 // 5 0 >>> 25 // 4 6 >>> 4 // 2 2 >>> 5 // 0 ZeroDivisionError	>>> 1 % 5 1 >>> 25 % 4 1 >>> 4 % 2 0 >>> 5 % 0 ZeroDivisionError

请注意，某些情况下 Python 会输出ZeroDivisionError。我们稍后将在本实验室的“错误信息”部分对此进行讨论。

一种关于%运算符的有用方法是检查一个数字x是否可以被另一个数字y整除：

x % y == 0

例如，为了检查x是否是偶数：

x % 2 == 0

函数

如果我们想一遍遍地执行一系列语句，我们可以将它们抽象成一个函数以避免重复写代码。

例如，假设我们想知道将数字 1 到 3 乘以 3 然后加上 2 的结果。这是一种方法：

>>> 1 * 3 + 2
5
>>> 2 * 3 + 2
8
>>> 3 * 3 + 2
11

如果我们想用更大的一组数字来做这件事，那将是大量重复的代码！让我们编写一个函数来捕获此操作，考虑到任何输入数字。

def foo(x):
    return x * 3 + 2

这个名为 foo 的函数接受一个参数，并将返回将该参数乘以 3 并加上 2 的结果。

现在我们可以在需要运算时调用此函数：

>>> foo(1)
5
>>> foo(2)
8
>>> foo(1000)
3002

将函数应用于某些参数是通过调用表达式完成的。

调用表达式

调用表达式应用一个函数，该函数可能接收也可能不接收参数。调用表达式计算结果为函数的返回值。

函数调用的语法：

  add   (    2   ,    3   )
   |         |        |
operator  operand  operand

每个调用表达式都需要一组括号来限定其以逗号分隔的操作数。

要求值函数调用：

计算运算符，然后是操作数（从左到右）。
将运算符应用于操作数（操作数的值）。

如果操作数是嵌套调用表达式，则首先将这两个步骤应用于该内部操作数，以便评估外部操作数。

`return` 和 `print`

您定义的大多数函数都将包含一个return语句。该return 语句将一些计算的结果返回给函数的调用者并退出当前函数。例如，下面的函数square接受一个数字x并返回它的平方。

def square(x):
    """
    >>> square(4)
    16
    """
    return x * x

当 Python 执行一条return语句时，函数立即终止。如果 Python 在没有执行return 语句的情况下到达函数体的末尾，它会自动返回None.

相反，print函数用于在终端中显示值。这可能会导致print和return之间的一些混淆，因为在 Python 解释器中调用函数将打印出函数的返回值。

然而，不同于return声明，当 Python 计算一个print 表达式时，函数并不会立即终止。

def what_prints():
    print('Hello World!')
    return 'Exiting this function.'
    print('61A is awesome!')

>>> what_prints()
Hello World!
'Exiting this function.'

还要注意，print将显示没有引号的文本，但 return会保留引号。

控制

布尔运算符

Python 支持的三种布尔运算符：and、or和not：

>>> a = 4
>>> a < 2 and a > 0
False
>>> a < 2 or a > 0
True
>>> not (a > 0)
False

and：只有当两个操作数计算结果都为True，and的计算结果才为True。如果至少有一个操作数是False，则and计算结果为False。
or ：如果至少一个操作数计算为True，则or计算结果为True。如果两个操作数都是False，则计算结果为False。
not ：如果其操作数计算为True，则结果为False。如果其操作数计算为False，则结果为True。

您认为以下表达式的计算结果是什么？在 Python 解释器中尝试一下。

>>> True and not False or not True and False

很难阅读如上面的复杂的表达式，也很难理解程序的行为方式。使用括号可以使您的代码更容易理解。Python 以下列方式解释该表达式：

>>> (True and (not False)) or ((not True) and False)

这是因为布尔运算符和算术运算符一样，也有一个运算顺序：

not 具有最高优先级
and
or 具有最低优先级

真假值：事实证明and、or不仅仅适用于布尔值 ( True, False)。诸如0, None, ''（空字符串）和[] （空列表）之类的 Python 值被视为假值。而所有其他值都被视为真值。

短路

如果我们在 Python 中输入以下内容，您认为会发生什么？

1 / 0

用 Python 试试吧！你应该看到一个ZeroDivisionError. 但是这个表达呢？

True or 1 / 0

它的结果为True，因为 Python and和or运算符会短路。也就是说，它们不一定求值每个操作数。

运算符	检查是否：	从左到右求值直到：	例子
AND	所有值都为真	第一个假值	`False and 1 / 0` 求值为 `False`
OR	至少有一个值为真	第一个真值	`True or 1 / 0` 求值为 `True`

当运算符到达能够对表达式得到结果的操作数时，就会发生短路。例如，and一旦达到第一个假值就会短路，因为它知道并非所有值都为真。

如果and和or不短路，它们就返回最后一个值；另一种记住这一点的方法是，无论是否短路and，or始终返回求值的最后结果。请记住，使用比其它值时，当使用除了True和False的其他值时，and和or并非总是返回布尔值。

条件语句

您可以在《Composing Programs》的1.5.4节中查看if语句的语法。

提示：我们有时会看到如下所示的代码：
if x > 3:
 return True
else:
 return False
这可以更简洁地写成return x > 3. 如果你的代码看起来像上面的代码，看看你能不能更清晰地重写它！

While 循环

您可以在《Composing Programs》的1.5.5节中查看while循环的语法。

错误信息

到现在为止，您可能已经看到了一些错误信息。它们可能看起来令人生畏，但错误消息对于调试代码非常有帮助。以下是一些常见的错误类型：

错误类型	说明
SyntaxError	包含不正确的语法（例如，`if`语句后缺少冒号或忘记右括号/引号）
IndentationError	包含不正确的缩进（例如，函数体的缩进不一致）
TypeError	尝试对不兼容的类型进行操作（例如尝试对函数和数字使用加法）或使用错误数量的参数调用函数
ZeroDivisionError	试图除以零

使用这些错误消息的说明，您应该能够更好地了解代码出了什么问题。如果遇到错误信息，请在寻求帮助之前尝试确定问题。你可以经常谷歌不熟悉的错误信息，看看其他人是否也犯过类似的错误来帮助你调试。

例如：

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

笔记：

错误消息的最后一行告诉我们错误的类型。在上面的例子中，我们有一个TypeError.
错误消息告诉我们做错了什么——square当它只能接受 1 个参数时，我们给出了2 个参数。一般来说，最后一行是最有帮助的。
错误消息的倒数第二行告诉我们错误发生在哪一行。这有助于我们追踪错误。在上面的例子中， TypeError发生在line 1。

必答题

Python 会显示什么？

问题1：控制

使用 Ok 通过下面的“Python 会显示什么？”来测试您的知识。问题：
python3 ok -q control -u
提示：确保您的while循环条件最终求值为假，否则它们永远不会停止！键入Ctrl-C将停止解释器中的无限循环。

>>> def xk(c, d):
...     if c == 4:
...         return 6
...     elif d >= 4:
...         return 6 + 7 + c
...     else:
...         return 25
>>> xk(10, 10)
______
>>> xk(10, 6)
______
>>> xk(4, 6)
______
>>> xk(0, 0)
______

>>> def how_big(x):
...     if x > 10:
...         print('huge')
...     elif x > 5:
...         return 'big'
...     elif x > 0:
...         print('small')
...     else:
...         print("nothing")
>>> how_big(7)
______
>>> how_big(12)
______
>>> how_big(1)
______
>>> how_big(-1)
______

>>> n = 3
>>> while n >= 0:
...     n -= 1
...     print(n)
______

提示：确保您的while循环条件最终评估为假值，否则它们永远不会停止！键入Ctrl-C将停止解释器中的无限循环。

>>> positive = 28
>>> while positive:
...    print("positive?")
...    positive -= 3
______

>>> positive = -9
>>> negative = -12
>>> while negative:
...    if positive:
...        print(negative)
...    positive += 3
...    negative += 3
______

问题2：真值

使用 Ok 通过下面的“Python 会显示什么？”来测试您的知识。问题：
python3 ok -q short-circuit -u

>>> True and 13
______
>>> False or 0
______
>>> not 10
______
>>> not None
______
>>> True and 1 / 0 and False
______
>>> True or 1 / 0 or False
______
>>> True and 0
______
>>> False or 1
______
>>> 1 and 3 and 6 and 10 and 15
______
>>> -1 and 1 > 0
______
>>> 0 or False or 2 or 1 / 0
______
>>> not 0
______
>>> (1 + 1) and 1
______
>>> 1/0 or True
______
>>> (True or False) and False
______

问题3：调试测验

以下是有关不同调试技术的快速测验，将有助于您在本课程中使用。可以参考调试这篇文章回答问题。

使用 Ok 测试您的理解：

python3 ok -q debugging-quiz -u

编程练习

问题4：递降阶乘

让我们编写一个函数falling，它是一个“递降”阶乘，接受两个参数n和k，并返回k 个连续数字的乘积，数字从n开始并向下走。当k为 0 时，函数应返回 1。

def falling(n, k):
    """Compute the falling factorial of n to depth k.

    >>> falling(6, 3)  # 6 * 5 * 4
    120
    >>> falling(4, 3)  # 4 * 3 * 2
    24
    >>> falling(4, 1)  # 4
    4
    >>> falling(4, 0)
    1
    """
    "*** YOUR CODE HERE ***"

使用 Ok 测试您的代码：

python3 ok -q falling

问题5：数字求和

编写一个函数，接收一个非负整数并将其各位数字相加。（这里使用整除和取模可能会有所帮助！）

def sum_digits(y):
    """Sum all the digits of y.

    >>> sum_digits(10) # 1 + 0 = 1
    1
    >>> sum_digits(4224) # 4 + 2 + 2 + 4 = 12
    12
    >>> sum_digits(1234567890)
    45
    >>> a = sum_digits(123) # make sure that you are using return rather than print
    >>> a
    6
    """
    "*** YOUR CODE HERE ***"

使用 Ok 测试您的代码：

python3 ok -q sum_digits

提交

确保通过运行以下命令提交此作业：

python3 ok --submit

提醒：请填写实验 0 安装调查（也包含在本作业的开头）：此处。

额外练习

这些问题是可选的，不会影响您在此作业中的分数。但是，它们是未来作业、项目和考试的绝佳练习。尝试这些问题有助于巩固您对课程概念的了解。

问题6：这会怎样？

使用 Ok 通过下面的“Python 会显示什么？”来测试您的知识。问题：
python3 ok -q if-statements -u
提示：print（不同于return）并不会导致函数退出。

>>> def ab(c, d):
...     if c > 5:
...         print(c)
...     elif c > 7:
...         print(d)
...     print('foo')
>>> ab(10, 20)
______

>>> def bake(cake, make):
...     if cake == 0:
...         cake = cake + 1
...         print(cake)
...     if cake == 1:
...         print(make)
...     else:
...         return cake
...     return make
>>> bake(0, 29)
______
>>> bake(1, "mashed potatoes")
______

问题7：数字88

编写一个函数，接收一个数字并确定这些数字是否包含两个相邻的 8。

def double_eights(n):
    """Return true if n has two eights in a row.
    >>> double_eights(8)
    False
    >>> double_eights(88)
    True
    >>> double_eights(2882)
    True
    >>> double_eights(880088)
    True
    >>> double_eights(12345)
    False
    >>> double_eights(80808080)
    False
    """
    "*** YOUR CODE HERE ***"

使用 Ok 测试您的代码：

python3 ok -q double_eights

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实验 1：变量和函数，控制

启动文件

快速回顾

使用 Python

使用 OK

结对编程

主题

除法、整除和模

函数

调用表达式

`return` 和 `print`

控制

布尔运算符

短路

条件语句

While 循环

错误信息

必答题

Python 会显示什么？

问题1：控制

问题2：真值

问题3：调试测验

编程练习

问题4：递降阶乘

问题5：数字求和

提交

额外练习

问题6：这会怎样？

问题7：数字88

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主题

除法、整除和模

函数

调用表达式

return 和 print

控制

布尔运算符

短路

条件语句

While 循环

错误信息

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`return` 和 `print`

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