Python基础(二)：斐波那契数列、模拟cp操作、生成8位随机密码

一、斐波那契数列

目标：

编写fib.py脚本，主要要求如下：

•     输出具有10个数字的斐波那契数列
•     使用for循环和range函数完成
•     改进程序，要求用户输入一个数字，可以生成用户需要长度的斐波那契数列

方案：

  斐波那契数列就是某一个数，总是前两个数之和，比如0，1，1，2，3，5，8。由于输出是一串数字，可以用列表的结构存储。开始时，列表中有两个值，即0，1。然后通过循环向列表中追加元素，追加元素总是列表中最后两个元素值之和。

  本例使用的是列表，不能使用元组，因为列表是一个可变类型，而元组是不可变类型。各种数据类型的比较如下：

  按存储模型分类

  标量类型：数值、字符串

  容器类型：列表、元组、字典

  按更新模型分类：

  可变类型：列表、字典

  不可变类型：数字、字符串、元组

  按访问模型分类

  直接访问：数字

  顺序访问：字符串、列表、元组

  映射访问：字典

  由于循环次数是确定的，可以使用for循环。python中的for循环与传统的for循环（计数器循环）不太一样，它更象shell脚本里的foreach迭代。python中的for接受可迭代对象（例如序列或迭代器）作为其参数，每次迭代其中一个元素。

  for循环经常与range()函数一起使用。range函数语法如下：

    range([start,] stop[, step])

range函数将返回一个列表，如果列表没有给定起始值，那么起始值从0开始，结束值是给定的结束值的前一个值，另外还可以设置步长值。例：

     >>> range(10)            #没有给定起始值则从0开始，结束值为9
    [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
    >>> range(5,10)      #给定起始值，列表的第一个值就是给定的起始值
    [5, 6, 7, 8, 9]
    >>> range(0, 10, 2)  #给定步长值为2，列出10以内的偶数
    [0, 2, 4, 6, 8]
    >>> range(1, 10, 2)  #给定起始值、步长值，列出10以内的奇数
    [1, 3, 5, 7, 9]

  当将脚本改成交互式运行时，需要注意，用户输入的数字，python仍然将其视为字符而不是整型数字，需要使用int()将用户输入做类型转换。

  在进行运算时，应使得参与运算的对象属于同一类型，否则如果python无法进行隐匿类型转换将会出现异常。

    >>> '30' + 3
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    TypeError: cannot concatenate 'str' and 'int' objects

上面的代码之所以出现错误，是因为不能将字符串与数字进行加法或拼接运算。如果希望将其拼接，可以使用下面的方式：

    >>> '30' + str(3)
    '303'

如果希望将其全作为数字进行相加，可以使用下面的方式：

    >>> int('30') + 3
    33

步骤：

步骤一：编写固定输出的斐波那契数列

    [root@py01 bin]# vim fibs.py
    #!/usr/bin/env python
    fibs = [0, 1]
    for i in range(8):
        fibs.append(fibs[-1] + fibs[-2])
    print fibs

执行结果如下：

    [root@py01 bin]# ./fibs.py
    [0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34]

步骤二：将脚本改为交互式执行

  如果希望生成用户指定个数的数列，需要与用户进行交互，通过raw_input()函数读取用户指定的长度。因为raw_input()函数读入的数据均为字符串，所以需要对其进行类型转换，通过int()函数将字符串类型的数值转换成数字类型。

  为了能够进行加法计算，需要提前拥有两个数值。既然已经存在两个值，那么用户指定数列个数后，在循环时，应该少循环两次。

  修改后的代码如下：

    [root@py01 bin]# vim fibs2.py
    #!/usr/bin/env python
    fibs = [0, 1]
    nums = int(raw_input('Input a number: '))
    for i in range(nums - 2):
        fibs.append(fibs[-1] + fibs[-2])
    print fibs

脚本运行结果如下：

    [root@py01 bin]# ./fibs2.py
    Input a number: 5
    [0, 1, 1, 2, 3]
    [root@py01 bin]# ./fibs2.py
    Input a number: 20
    [0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610, 987, 1597, 2584, 4181]

附加：查看计算斐波拉契数列的代码：

#!/usr/bin/python
#coding:utf-8

#计算斐波拉契数列的值
x=[0,1]
for i in range(12):      //变量i只参与循环次数，不用作计算
    tmp=x[-1]+x[-2]     //斐波拉契数列规律：后面一个数是前面两数字之和
    x.append(tmp)     //将计算的值追加进x列表
print x                   

二、模拟cp操作

目标：

  编写cp.py脚本，实现以下目标：

1.     将/bin/ls“拷贝”到/root/目录下
2.     要求读取/bin/ls后，每次读取4096字节，依次写入到新文件
3.     不要修改原始文件

方案：

  “拷贝”一个文件，可以想像成谅是先在目标位置创建一个空文件，然后再将源文件读出，写入到新文件中。

  在python中打开文件的方法是open()，或者使用file()，两个函数完全一样可以进行相互替换。open的语法如下：

    open(name[, mode[, buffering]])

  open的第一个参数是文件名，可以是相对路径，也可以是绝路径。最后的一个参数是缓冲设置，默认情况下使用缓冲区。硬盘是计算机系统中最慢的一个组件， 如果每产生一个字符都立即写入磁盘，那么这种方式的工作效率将极其低下，可以先把数据放在内存的缓冲区中，当缓冲区的数据比较多的时候，再批量写入磁盘文 件。当文件关闭的时候，缓冲区的数据也会写入磁盘。第二个模式参数的含义如下：

    >>> f = open('abc.txt', 'r')        #文件不存在
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    IOError: [Errno 2] No such file or directory: 'abc.txt'
    >>> f = open('/etc/hosts')
    >>> f.write('hello')    #写入文件时报错，因为并非以写入方式打开
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    IOError: File not open for writing
    >>> f = open('abc.txt', 'w')   #文件不存在，首先创建了abc.txt
    >>> f.read()                    #因为以写的方式打开，读取时出错
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    IOError: File not open for reading

打开文件时并不消耗太多内存，但是将文件内容读到变量中，会根据读入的数据大小消耗相应的内存。例：

    #首先创建一个名为ttt.img的文件，大小为100MB
    [root@py01 bin]# dd if=/dev/zero of=ttt.img bs=1M count=100
    [root@py01 bin]# free –m   #观察已用内存，值为665M
               total       used       free     shared    buffers     cached
    Mem:        994        665        329          0         24        339
    -/+ buffers/cache:        301        693
    Swap:         4031          0       4031
    [root@py01 bin]# python   #从另一终端中打开python解释器
    Python 2.6.6 (r266:84292, Oct 12 2012, 14:23:48)
    [GCC 4.4.6 20120305 (Red Hat 4.4.6-4)] on linux2
    Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
    >>> f = open('ttt.img')   #打开该文件
    [root@py01 bin]# free –m  #观察已用内存并没有变化
               total       used       free     shared    buffers     cached
    Mem:        994        665        329          0         24        339
    -/+ buffers/cache:        301        693
    Swap:         4031          0       4031
    >>> data = f.read()    #再回到python解释器，读入全部文件内容
    [root@py01 bin]# free –m   #观察已用内存，增加了100MB
              total       used       free     shared    buffers     cached
    Mem:        994        764        230          0         24        339
    -/+ buffers/cache:        399        595
    Swap:         4031          0       4031
    >>> del data  #回到python解释器，删除data变量
    [root@py01 bin]# free –m  #已用内存又减少了100MB
              total       used       free     shared    buffers     cached
    Mem:       994        663        330          0         24        339
    -/+ buffers/cache:        299        695
    Swap:         4031          0       4031

为了防止一次性读入大文件消耗太多的内存，可以采用循环的方式，多次少量读取数据。一般情况下可以设置每次读取4096字节即可。

步骤：

步骤一：编写脚本

注意，通常文件操作有三个步骤：打开文件，处理文件，关闭文件。往往被忽略的是关闭文件，如果文件没有正常关闭，有可能造成数据丢失。

    [root@py01 bin]# vim cp.py
    #!/usr/bin/env python
    dstfile = '/root/ls'
    srcfile = '/bin/ls'
    oldf = open(srcfile)             #以读方式打开老文件
    newf = open(dstfile, 'w')       #以写方式打开新文件
    while True:                       #因为不确定要循环多少次，设置条件永远为真
        data = oldf.read(4096)       #每次只读入4096字节
        if len(data) == 0:           #如果文件已经全部读取完毕则中断循环
            break
        newf.write(data)
    oldf.close()
    newf.close()

步骤二：通过md5值判断新老文件是否完全一致

    [root@py01 bin]# ./cp.py
    [root@py01 bin]# md5sum /root/ls
    c98cff985579da387db6a2367439690a  /root/ls
    [root@py01 bin]# md5sum /bin/ls
    c98cff985579da387db6a2367439690a  /bin/ls
    [root@py01 bin]# ll /root/ls
    -rw-r--r--. 1 root root 117024 Jun 27 15:40 /root/ls
    [root@py01 bin]# chmod +x /root/ls
    [root@py01 bin]# /root/ls /home/
    demo  demo.tar.gz    lost+found

  md5值是文件的指纹信息，如果两个文件的内容完全一样，那么其md5值一定相同，如果两个文件有微小的不同，其md5值也一定完全不一样。不过文件的权限不会影响md5值的判定。将拷贝后的目标文件加上执行权限，就可以像原始文件一样的工作了。

三、生成8位随机密码

目标：

编写randpass.py脚本，实现以下目标：

•     使用random的choice函数随机取出字符
•     用于密码的字符通过string模块获得
•     改进程序，用户可以自己决定生成多少位的密码

方案：

假定只使用大小写字母和数字作为密码，这些字符可以自己定义，不过string模块中已有这些属性。通过导入string模块可以减少代码量，同时提高效率。

    >>> import string
    >>> string.lowercase
    'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'
    >>> string.uppercase
    'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ'
    >>> string.letters
    'abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ'
    >>> string.digits
    '0123456789'

这个程序的主要思路是，首先创建一个空字符串变量用于存储密码，然后每次在可用字符中随机选择一个字符，再把该字符与变量中的字符进行拼接。

步骤：

步骤一：编写脚本，生成8位随机密码

    [root@py01 bin]# vim randpass.py
    #!/usr/bin/env python
    import string
    import random
    passwd = ''
    passchs = string.letters + string.digits
    for i in range(8):
        passwd += random.choice(passchs)
    print passwd

脚本运行结果如下：

    [root@py01 bin]# ./randpass.py
    1U4MMBg3
    [root@py01 bin]# ./randpass.py
    ExvoT8Hi

步骤二：改进脚本，生成指定位数的随机密码

上面程序的主要问题是，第一，生成的密码倍数是固定的，如果希望生成其他倍数的密码，还需要重新改写代码；第二，如果生成密码这个功能在其他地方也需要使用，那么代码的重用性得不到体现。

改进的代码可以解以上两个问题，具体如下：

    [root@py01 bin]# vim randpass2.py
    #!/usr/bin/env python
    import string
    import random
    allchs = string.letters + string.digits
    def genPwd(num = 8):
        pwd = ''
        for i in range(num):
            pwd += random.choice(allchs)
        return pwd
    if __name__ == '__main__':
        print genPwd()
        print genPwd(6)

代码执行结果如下：

    [root@py01 bin]# ./randpass2.py
    hUEDcvmc
    RgNMhu
    [root@py01 bin]# ./randpass2.py
    s9Ojwpp7
    70BOsU
    [root@py01 bin]# python
    Python 2.6.6 (r266:84292, Oct 12 2012, 14:23:48)
    [GCC 4.4.6 20120305 (Red Hat 4.4.6-4)] on linux2
    Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
    >>> import randpass2
    >>> randpass2.genPwd(10)   #在其他位置也可以直接调用randpass2模中的函数
    'WobDgiHsC8'

附加：对比shell与python脚本取8位随机密码

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取8位随机密码
shell脚本：
X=‘’
pass=""
for i in {1..8}
do
  n=$[RANDOM%62]    #26小写字母+26大写字母+10个数字=62
  tmp=${X:$n:1}
  pass=${pass}$tmp
done
echo $pass

python脚本：
import string
import random
passwd=''
X=string.letters+string.digits    //在终端里面，用help()命令进去查看,查看string
for i in range(8):
    tmp=random.choice(X)
    passwd+=tmp
print passwd

帮助：
>>>help()
help>string
...

或者：

>>>help('string')    //有些系统变量不用加单引,写了也不会错

lowercase -- a string containing all characters considered lowercase letters   //小写字母
uppercase -- a string containing all characters considered uppercase letters  //大写字母
letters -- a string containing all characters considered letters     //大小写字母组合
digits -- a string containing all characters considered decimal digits   //数字

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写一个cp的函数脚本

#!/usr/bin/python
#coding:utf-8
x=raw_input("源文件名：")
y=raw_input("目标文件名：")

data1=open(x)
data2=open(y,'w')

for i in data1:
    data2.writelines(i)
data1.close()
data2.close()

#########################################################

Shell和Python脚本的定义

shell函数
函数名(){
   命令
}
函数名      //调用上面的函数

Python如果定义函数
函数名():
   命令
函数名()    //调用上面的函数

例如：

def jsq(x,y):
    print "x+y=",x+y
    print "x*y=",x*y
    print "x-y=",x-y
jsq(1,2)      //调用上面定义的函数结果是：3，2，-1
jsq(2,8)      //调用上面定义的函数结果是：10，16，-6

def jsq(x,y=3):       //y=3是默认参数，调用时y若没赋值就会用默认值，x和y都可以设置默认值
    print "x+y=",x+y
    print "x*y=",x*y
    print "x-y=",x-y
jsq(2)       //调用上面定义的函数结果是：5，6，-1，这里y取了默认值3
jsq(2,8)      //调用上面定义的函数结果是：10，16，-6

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类似与shell中的$0、$1、$2...

#!/usr/bin/python
#coding:utf-8
import sys               //导入sys模块
print sys.argv[0]
print sys.argv[1]
print sys.argv[2]
print sys.argv
[root@WY ~]# ./python1.py a b 1 c 8   //上面的python脚本命名为python1.py，在终端运行该脚本后的结果如下
./python2.py
a
b
['./python2.py', 'a', 'b', '1', 'c', '8']

cp文件的python脚本

#!/usr/bin/python
#coding:utf-8
#拷贝文件的第二中方法
import sys
x=sys.argv[1]    //参考上面
y=sys.argv[2]
data1=open(x)
data2=open(y,'w')
for i in data1:
    data2.writelines(i)
data1.close()
data2.close()

[root@WY ～]# ./cp.py /etc/passwd /opt/1.txt  //复制前一个文件并重命名为后一个文件,上面的python脚本命名为cp.py，进该目录执行该脚本

python在终端中打开或编辑操作

x=open('文件名')    //打开想要编辑或查看的文件
x.writelines("xxxx ")  // 代表回车
x.readline()    //按行读取
x.seek(i)   //调整光标到第行
x.flush()   //保存
x.close()   //退出，关闭打开的文件

>>>with open('文件名') as x:  //用with打开文件可以防止中间忘记关闭，这种会自动保存并关闭
...  x.readline()
...