Lua中的一些库（1）

【数学库】

数学库（math）由一组标准的数学函数构成。这里主要介绍几个常用的函数，其它的大家可以自行百度解决。

1. 三角函数（sin,cos,tan……）
   所有的三角函数都使用弧度单位，可以用函数deg（角度）和rad（弧度）来转换角度和弧度。示例代码：

   print(math.sin(math.rad(30))) -- 0.5

   谨记：三角函数的参数都是弧度，在实际使用中不要忘了，是弧度。

2. 取整函数（floor,ceil）
   floor：返回不大于x的最大整数；向下取整；
   ceil：返回不小于x的最大整数；向上取整。示例代码：

   print(math.floor(5.6)) -- 5
   print(math.ceil(5.6)) -- 6

3. 最大值和最小值（max,min）
   max：取参数中的最大值；
   min：取参数中的最小值。示例代码：

   print(math.max(2, 3, 2, 14, 2, 30, -3)) -- 30
   print(math.min(2, 3, 2, 14, 2, 30, -3)) -- -3

4. 生成伪随机数的函数（random,randomseed）
   在实际开发中，生成随机数的需求是经常有的。使用random和randomseed这两个函数就可以轻易的完成。math.random用于生成伪随机数，可以用3种方式来调用它：
   （1）如果在调用时不提供任何参数，它将返回一个在区间[0, 1)内均匀分布的伪随机实数；
   （2）如果提供了一个整数n作为参数，它将返回一个在区间[1, n]内的伪随机整数；
   （3）如果提供了两个整数参数m和n，它将返回一个在区间[m, n]内的伪随机整数。
   示例代码如下：

   print(math.random()) -- 输出一个大于等于0，小于1的值
   print(math.random(2)) -- 输出不是1就是2
   print(math.random(3, 4)) -- 输出不是3就是4

   如果你按照上面的代码运行，然后再看着我写的注释，你可能就要骂我了，什么破注释了，明显就是错的么？每次运行的输出结果都是一样的。是的，结果是一样的，这就要说到即将出场的math.randomseed。函数math.randomseed用于设置伪随机数生成器的种子数。（看到这里，我姑且认为你是已经有过一年编程经验的人员了，所以，你就不要问我什么是种子了，这种概念性的东西，我想百度百科或者维基百科比我更有指导意义）math.randomseed的唯一参数就是一个我们称为种子数的值。一般我们的做法是在一个程序启动时，用一个固定的种子数来调用它，以此初始化伪随机数生成器。那么如何设置这个math.randomseed的种子值呢？如果使用同一个种子值的话，每次得到的随机数就会是一样的，在实际开发中，一般都是使用当前时间作为种子值，比如：

   math.randomseed(os.time())

   这样就好了。一般在我们的程序启动时，初始化一次种子就足够了。我曾经傻傻的在一个循环中，使用math.random取随机数，每次都调用math.randomseed(os.time())设置种子值（为什么不可以？你可以自己试一试，看看结果。如果不懂，留下你的迷惑，我们继续交流）。

   math.randomseed(os.time())
   print(math.random()) -- 输出一个大于等于0，小于1的值
   print(math.random(2)) -- 输出不是1就是2
   print(math.random(3, 4)) -- 输出不是3就是4

   这样就好了，运行一下，看看结果吧。

 

【table库】

table库是由一些辅助函数构成的，这些函数将table作为数组来操作（重点：作为数组来操作的）。

1. 插入和删除函数
   table.insert用于将一个元素插入到一个数组的指定位置，它会移动后续元素以空出空间。如果在调用table.insert时没有指定位置参数，则会将元素添加到数组末尾。示例代码：

   local tb = {10, 20, 30}
   table.insert(tb, 40) -- 在table的最后插入，结果为：{10, 20, 30, 40}
   table.insert(tb, 2, 15) -- 在table的位置2插入，结果为：{10, 15, 20, 30, 40}

   函数table.remove会删除并返回数组指定位置上的元素，并将该位置之后的所有元素前移，以填补空缺。如果在调用这个函数时不指定位置参数，它就会删除数组的最后一个元素。示例代码：

   local tb = {10, 20, 30}
   print(table.remove(tb)) -- 删除最后一个元素，并返回30；最后，tb = {10, 20}
   print(table.remove(tb, 1)) -- 删除第一个元素并返回10；最后，tb = {20}

   现在有了这两个操作，实现数据结构中的堆栈那就轻而易举了。等什么？自己试一试吧。
2. 排序
   对数组进行排序，这种需求，在实际开发中那是100%会遇到的。所以了，不会使用Lua对数组进行排序，那是会被别人笑掉大牙的。废话少说。在Lua中，我们可以用table.sort完成这个任务。它可以对一个数组进行排序，还可以指定一个可选的次序函数。这个次序函数有两个参数，如果希望第一个参数在排序结果中位于第二个参数值前，就应当返回true；如果没有提供这个函数，table.sort就使用默认的小于操作。实例代码：

   local tb = {20, 10, 2, 3, 4, 89, 20, 33, 2, 3}
   
   -- 默认是升序排序
   table.sort(tb)
   for _, v in ipairs(tb) do
       print(v)
   end
   
   print("=======")
   
   -- 修改为降序排序
   table.sort(tb, function (a, b) if a > b then return true end end)
   for _, v in ipairs(tb) do
       print(v)
   end

   但是，在实际开发中，我们经常犯这样的错误，总是试图对一个table的索引进行排序。在table中，索引是一个无序的集合。如果对它们进行排序，则必须将它们复制到一个数组中，然后对这个数组进行排序。这就是我为什么一开始强调的，table库是对数组进行操作的。示例代码：

   local tb = {x = 20, z = 10, y = 30, m = 2, n = 8} -- 这是一个key无序的table
   -- 如果想按照key的升序排列，下列代码是不起作用的
   table.sort(tb)
   for k, v in pairs(tb) do
       print(k .. " = " .. v)
   end

   正确做法是将这个table的所有key放入到一个数组中，对这个数组进行排序。示例代码：

   local tb = {x = 20, z = 10, y = 30, m = 2, n = 8} -- 这是一个key无序的table
   
   local keyTb = {}
   for k, _ in pairs(tb) do
       keyTb[#keyTb + 1] = k
   end
   
   table.sort(keyTb)
   
   for _, v in ipairs(keyTb) do
       print(v .. " = " .. tb[v])
   end

   现在就是按照key的升序排列了。
3. 连接
   使用table.concat可以完成数组的连接。它接受一个字符串数组，并返回这些字符串连接后的结果，它有一个可选参数，用于指定插到字符串之间的分隔符，同时这个函数另外还接受两个可选参数，用于指定第一个和最后一个要连接的字符串索引。示例代码：

   local tb = {"Jelly", "Think", "Is", "Good"}
   local strTb = table.concat(tb, " ")
   print(strTb)

【字符串库】

重点来了，学习每种语言，在实际工作时，我们总是在和字符串进行打交道。Lua也不例外，在Lua中真正的字符串操作能力来源于字符串库，字符串库中的所有函数都导出在模块string中。现在就来对string库进行总结。

1. 基础字符串函数
   直接通过代码来说吧，示例代码：

   local str = "Jelly Think"
   
   -- string.len可以获得字符串的长度
   local len = string.len(str)
   print(len) -- 11
   
   -- string.rep返回字符串重复n次的结果
   str = "ab"
   local newStr = string.rep(str, 2) -- 重复两次
   print(newStr) -- abab
   
   -- string.lower将字符串大写变成小写形式，并返回一个改变以后的副本
   str = "Jelly Think"
   newStr = string.lower(str)
   print(newStr) -- jelly think
   
   -- string.upper将字符串小写变成大写形式，并返回一个改变以后的副本
   newStr = string.upper(str)
   print(newStr) -- JELLY THINK

   这里重点介绍一下string.sub(s, i, j)函数，它可以从字符串s中提取第i个到第j个字符。在Lua中，字符串的第一个字符的索引是1，但是，索引也可以是负数，表示从字符串的尾部开始计数，索引-1代表字符串的最后一个字符，以此类推。

   local str = "[Jelly Think]"
   local newStr = string.sub(str, 2, -2)
   print(newStr) -- Jelly Think
   newStr = string.sub(str, 2, 6)
   print(newStr) -- Jelly

   （重点：在Lua中，字符串和其它语言的一样，是不可变的，以上的操作，都会返回一个新的值，但并不会修改原来的字符串。谨记，谨记！！！）

   函数string.char和函数string.byte用于转换字符及其内部数值表示；string.char函数接受零个或多个整数，并将每个整数转换成对应的字符，然后返回一个由这些字符连接而成的字符串。string.byte(s, i)返回字符串s中第i个字符的内部数值表示，它的第二个参数是可选的，调用string.byte(s)可返回字符串s中第一个字符的内部数值表示。示例代码：

   print(string.char(97)) -- a
   
   local i = 98
   print(string.char(i, i + 1, i + 2)) -- bcd
   
   print(string.byte("abc")) -- 97
   print(string.byte("abc", 2)) -- 98
   print(string.byte("abc", 2, 3)) -- 98 99
   print(string.byte("abc", -1)) -- 99

   在Lua中也有一个神奇的函数，string.format。和C语言中的printf是一致的。之所以说它神奇，因为它用的太多了，也太好用了。以至于我这里就不多废话了，我相信你们都会的。
2. 模式匹配
   由于模式匹配的东西比较多，所以，准备单独写篇博文单独总结。

【I/O库】

I/O库为文件操作提供了两种不同的模型，简单模型和完整模型。简单模型假设有一个当前输入文件和一个当前输出文件，它的I/O操作均作用于这些文件。完整模型则使用显式地文件句柄。它采用了面向对象的风格，并将所有的操作定义为文件句柄上的方法。

1. 简单I/O模型
   简单模型的所有操作都作用于两个当前文件。I/O库将当前输入文件初始化为进程标准输入（stdin），将当前输出文件初始化为进程标准输出。在执行io.read()操作时，就会从标准输入中读取一行。
   用函数io.input和io.output可以改变这两个当前文件。io.input(filename)调用会以只读模式打开指定的文件，并将其设定为当前输入文件；除非再次调用io.input，否则所有的输入都将来源于这个文件；在输出方面，io.output也可以完成类似的工作。说完了input和output，在来聊聊io.write和io.read。

   io.write接受任意数量的字符串参数，并将它们写入当前输出文件；它也可以接受数字参数，数字参数会根据常规的转换规则转换为字符串。如果希望有更多的控制，可以使用string.format进行控制。函数io.read从当前输入文件中读取字符串，它的参数决定了要读取的数据：

   “*all”	读取整个文件
   “*line”	读取下一行
   “*number”	读取一个数字
   <num>	读取一个不超过<num>个字符的字符串

   直接看一段示例代码吧：

   -- 先建立input.txt和output.txt两个文件
   -- 在input.txt文件中写入以下内容：
   --[[
   http://www.jellythink.com
   果冻想 | 一个原创文章分享网站
   88
   --]]
   io.input("input.txt") -- 从input.txt文件中读取
   io.output("output.txt") -- 写入到output.txt文件
   
   -- 向input.txt写入一些测试数据
   io.write("JellyThink", "
   ")
   io.write("果冻想", "
   ")
   io.write("http://www.JellyThink.com", "
   ")
   io.write(88)

   读取一整个文件的示例代码：

   str = io.read("*all") -- 读取所有
   --[[
   print(str)
   http://www.jellythink.com
   果冻想 | 一个原创文章分享网站
   88
   --]]
   print(str)

   每次读取一行的示例代码：

   -- 用来判断是否已经读到了文件末尾
   -- 如果已经到了末尾，就返回nil;否则返回空字符串
   local mark = io.read(0)
   while mark do
       print(io.read("*line"))
       mark = io.read(0)
       if not mark then
           print("File end.")
           break
       end
   end

2. 完整I/O模型
   简单I/O功能太受限了，以至于基本没有什么用处，而用的更多的则是这里说的完整I/O模型。完整I/O模型可以进行更多的I/O控制，它是基于文件句柄的，就好比与C语言中的FILE*，表示一个正在操作的文件。
   要打开一个文件，可以使用io.open函数，它有两个参数，一个表示要打开的文件名，另一个表示操作的模式字符串。模式字符串可以有以下四种取值方式：
   （1）”r”：以读取方式打开文件；只能对文件进行读取操作；
   （2）”w”：以写入方式打开文件；可以对文件进行写入操作，但是会覆盖文件原有内容；
   （3）”a”：以追加方式打开文件；可以对文件进行写入操作；会在原来文件的基础在，进行追加写入；
   （4）”b”：表示打开二进制文件，这种模式一般都是和前面三种混合使用，比如：”rb”,”wb”。

   open函数会返回表示文件的一个句柄；如果发生错误，就返回nil，一条错误消息和一个错误代码。示例代码：

   -- 访问一个不存在的文件
   print(io.open("ooxx.txt", r))
   --[[
   输出以下内容:
   nil    ooxx.txt: No such file or directory    2
   --]]

   当成功打开一个文件以后，就可以使用read/write方法读写文件了，这与read/write函数相似，但是需要用冒号语法，将它们作为文件句柄的方法来调用，示例代码：

   local hFile = io.open("input.txt", r)
   if hFile then
       local strContent = hFile:read("*all")
       --local strContent = hFile.read(hFile, "*all") 你也可以使用这种方法
       print(strContent)
   end

   我们也可以将完整I/O模式与简单I/O模式混合使用。通过不指定参数调用io.input()，可以得到当前输入文件的句柄；而通过io.input(handle)，可以设置当前输入文件的句柄，比如，需要临时改变当前输入文件，可以这样做：

   -- io.input()不传入参数时，获取当前的输入文件句柄
   local hCurrent = io.input()
   
   -- 打开一个新的文件
   io.input("input.txt")
   
   -- 在新的文件上进行操作
   local strContent = io.read("*all")
   print(strContent)
   
   -- 关闭当前文件
   io.input():close()
   
   -- 操作完成以后，恢复到以前的状态
   io.input(hCurrent)

3. 其它文件操作
   函数tmpfile返回一个临时文件的句柄，这个句柄是以读/写方式打开；这个文件会在程序结束时自动删除。我们在使用时，可以直接io.tmpfile()就ok了。
   函数flush会将缓冲区中数据写入文件，它与write函数一样，将其作为一个函数调用时，io.flush()会刷新当前输出文件；而将其作为一个方法调用时，f:flush()会刷新某个特定的文件f。
   函数seek可以获取和设置一个文件的当前位置。它的一般形式是f:seek(whence, offset)，其参数的具体含义如下：
   （1）whence取值set，offset表示为相对于文件起始的偏移量；
   （2）whence取值cur，offset表示为相对于当前位置的偏移量；
   （3）whence取值end，offset表示为相对于文件末尾的偏移量。

   函数的返回值与whence无关，它总是返回文件的当前位置，即相对于文件起始处的偏移字节数。根据上述的描述，来一小段示例代码：

   function GetFileSize(hFile)
       local currentPos = hFile:seek() -- 获取当前位置
       local size = file:seek("end") -- 获取文件大小
       file:seek("set", currentPos)
       return size
   end