CS61A

前言

• 函数化思想和模块化思想。

  对于 python 语言来讲，他的一大优势就是解释性且函数传参自由性强。无论是从 project 的设置，还是从平常课程上的演示代码，John 都鼓励学生用一个个函数来封装每一个小功能，这样既使代码各部分的独立性高，也使比较大的项目更易于长期维护。

  PS. Jupyter Notebook 也是一个不错的选择。

• ban assignments

Classes

Lecture 2

• 任何一个 Expression 都通过 Environment 决定，包括 local environment 和 global environment，local 优先。

Lecture 3

普通函数的参数和输出

• print 一个没有返回值的函数会输出 None

  >>> print(print(1),print(2))
  1
  2
  None None
  

• default value：f(n, d=10)：如果 d 没有被传参，那么默认为 10.

一些 python 运行指令

• python3 -m doctest *.py: 为函数测试特定数据

  def f(n, d):
      """
      >>> q, r = f(2013, 10)
      >>> q
      201
      >>> r
      3
      """
      return n//d, n%d
  

  这样就会测试在注释里面的数据（如果没有错，不会输出信息）

• python -i *.py: 把 *.py 作为环境，然后进行交互式编程。

Lecture 4

Higher-order function

A function that takes a function as an argument value or returns a function as a return value.

• 在函数中定义函数：

def f1():
    def f2():

    return f2
>>> f1()()
# 第一个括号是 f1 的参数，返回 f2；然后第二个括号是 f2 的参数

Lambda Expression

• used to evaluate functions

• >>> f=lambda x: x*x, A function with formal parameter x that returns the value of x*x.

• lambda 函数本身没有名字（或者可以认为这个函数的名字是 \(\lambda\)​ ），只是把这个函数的信息赋值到了一个变量上而已。

• 记录一下课件上对于函数 f(x) 的定义：

  - f(x) for user-defined function f: switch to a new environment; excute f's body.
  - return statement within f: switch back to the previous environment; f(x) now has a value.
  

• 反函数：

def search(f):
    x=0
    while True:
        if f(x):
            return x
        x+=1
def inverse(f):
    """return a function g that is the inversion of f"""
    return lambda y: search(labmda x: f(x)==y)

# 先把反函数赋值，不会进行解析。当传参 y 的时候，反函数就会遍历所有正整数 x，看有没有 f(x)=y，找到了直接返回。
# 所以用 sqr 定义 sqrt 无法对非完全平方数开根。 

• 以下这个函数实际不存在，但其实可以定义。

def if_(c, t, f):
    if c: t
    else: f

• 对于 python 来说，对于一个极小的数，也会被近似到 0.

Self-refrence

def f(x):
    print(x)
    return f
>>> f(1)(2)(3)...

Lecture 7

Function Decorators

@trace1
def triple(x):
    return 3*x

# the same as follows:
def triple(x):
    return 3*x
triple = trace1(triple)

Lecture 10

有关二维数组定义

>>> a = [[i+j*10 for i in range(0, 10)] for j in range(0, 10)]
>>> a
[[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9], [10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19], [20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29], [30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39], [40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49], [50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59], [60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69], [70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79], [80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89], [90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99]]

• 不需要解释吧，python 真的是一个非常自然的语言。
• python 里面一个比较常见的表达方法： <value> <restriction>，即前面先写值，后面写对这个值的修饰或者是限制，诸如 if, for 等等。

Lecture 11

运用函数封装结构体

• 结构体本身的所有变量用一个 list 保存

• 通过 selection 函数取出 list 中的值，通过对不同 selection 函数的命名来实现抽象化

• 使用 higher-order function 使结构体更具抽象化：

  def rational(n, d):
      def select(name):
          if name == 'n':
              return n
          elif name =='d':
              return d
      return select
  
  def numer(x):
      return x('n')
  def denom(x):
      return x('d')
  

Dictionary

>>> d = {'I': 1, 'V': 5, 'X': 10}
>>> d['I']
>>> d.keys() # 索引列表
>>> d.values() # 值列表
>>> d.items() # 返回 pair 列表
>>> 'X' in d # output: True
>>> d.get('X', 0) # 如果 X 有值，那么就返回值；否则返回后面的 default 值
>>> {x: x*x for x in range(1, 10)} # 一下定义了十个值

Lecture 15

Unicode Standard

• 109000 characters
• 93 scripts(organized)（字母表）
• Enumeration of character properties（字母属性的枚举）
• Support bidirectional display order（有些文字是从右往左写）
• A canonical name for every character（每个字母有规范的名称）

>>> from unicodedata import name, lookup
>>> name("A")
'LATIN CAPITAL LETTER A'
>>> lookup("LATIN CAPITAL LETTER ")
'A'
>>> lookup("BABY").encode()
# 显示这个符号的十六进制编码

Lecture 17 - Iterator

感觉 python 的指针有点别扭（？）感觉在输出表示的方式上会不一样，但在各种函数传参的时候可以和数组混着用（？）

>>> s = [1, 2, 3, 4, 5]
>>> t = iter(s) # s 的 begin 指针
>>> next(t)
1
>>> list(t)
[2, 3, 4, 5]
>>> next(t)
error

>>> d = {'one': 1, 'two': 2} # 对于 dictionary 的指针顺序，取决于 python 的版本。
>>> t = iter(d)
>>> next(t) # 注意！如果在指针赋值之后 d 被改过了，那么地址会变，再次解引用指针会报错
'one'
>>> next(t)
'two'
>>> next(t)
error

>>> r = range(3, 6)
>>> r
range(3, 6)
>>> list(r)
[3, 4, 5]
>>> ri = iter(r)
>>> next(ri)
3
>>> for i in ri: print(i, end=" ")
4 5

• reverse(list)：翻转数组，返回指针（套 list(reverse(list)) 才又变成数组）

Generator

def f(x):
    yield x
    yield -x
>>> t = f(3) # 返回指针
>>> next(t)
3
>>> next(t)
-3

def a_then_b(a, b):
    yield from a
    yield from b
>>> list(a_then_b(a, b))

# 用 `yield` 实现输出所有子串：
def prefiexs(s):
    if s:
        yield from prefiexs(s[:-1])
        yield s
def substrings(s):
    if s:
        yield from prefixes(s)
        yield from substrings(s[1:])

Lecture 18 - Objects

• 在 class 下定义各种成员变量、函数。

• 构造函数：

  class A:
      def __init__(self, args...):
          ...
  >>> a = A(args...)
  

  后面的 args 是定义的时候传入的参数。

• 自加函数：

  def add(self, x):
      self.value += x
  >>> a.add(x)
  # 与 A.add(a, x) deng'jia
  

• 查询成员：

  >>> a = <name>(args...)
  >>> getattr(a, arg1) # 查询 a 中 arg1 的值
  >>> hasattr(a, arg) # 查询 a 中是否有 arg 这个成员
  

• Object + Function = Bound Method

  class A:
      ...
      def func1():
          ...
  >>> a = A(...)
  >>> type(A.func1)
  <class 'function'>
  >>> type(a.func1)
  <class 'method'>
  

Homework

HW01

有关函数嵌套问题

• 如果把函数套参数作为另一个函数的参数，那么会先运行那个函数把结果跑出来再传进外围的函数。
• with_if_statement 和 with_if_function 输出不同的原因是两个函数其实都没有返回值，而后者因为是传参，所以会把两个函数都执行一遍，所以就会输出两个数；而前者只会执行一个函数。

HW02

Lambda 函数实例——创建单行阶乘函数

def make_anonymous_factorial():
    """Return the value of an expression that computes factorial.
    >>> make_anonymous_factorial()(5)
    120
    """
    return (lambda f: lambda n: f(f, n))(lambda f, n: 1 if n == 1 else mul(n, f(f, sub(n, 1))))

• 作为写代码者，当然不用写这么臭的 lambda 表达式，但是总归还是要看懂的：对于 lambda 表达式，我们就机械性地将其展开： : 前的作为参数，: 后的就是它的返回值。
• 所以这个 lambda 表达式可以展开成：

def make_anonymous_factorial():
  def func1(f):
    def func2(k):
      return f(f, k)
    return func2
  def func3(f, k):
    if k == 1:
      return k
    else:
      return mul(k, f(f, sub(k, 1)))
  return func1(func3)

Lab

Project

Hog

python 引用变量的顺序

1.当前作用域局部变量

2.外层作用域变量

3.当前模块中的全局变量

4.python 内置变量

global 和 nonlocal 的区分

• global 表示将变量声明为全局变量

• nonlocal 表示将变量声明为外层变量

• 二者用途相同，适用场合为补集

• 非常神奇的一个现象，先引用后修改会报错：

  a = 1
  def fun():
      print(a) # 先引用
      a = 2 # 再修改
  fun()
  

  如果一定要用外面的 a，那么就要加一句 global a. 注意这里不能定义成 nonlocal；但如果是非全局变量，那么就必须定义成 nonlocal.

函数未知参数个数

>>> def printed(f):
...     def print_and_return(*args):
...         result = f(*args)
...         print('Result:', result)
...         return result
...     return print_and_return
>>> printed_pow = printed(pow)
>>> printed_pow(2, 8)
Result: 256
256
>>> printed_abs = printed(abs)
>>> printed_abs(-10)
Result: 10
10

​ 使函数参数为 *args 即可。

函数 announce_highest 中的 higher-order function

def announce_highest(who, last_score=0, running_high=0):
    """
    >>> f0 = announce_highest(1) # Only announce Player 1 score gains
    >>> f1 = f0(12, 0)
    >>> f2 = f1(12, 9)
    9 point(s)! The most yet for Player 1
    >>> f3 = f2(20, 9)
    >>> f4 = f3(20, 30)
    21 point(s)! The most yet for Player 1
    >>> f5 = f4(20, 47) # Player 1 gets 17 points; not enough for a new high
    >>> f6 = f5(21, 47)
    >>> f7 = f6(21, 77)
    30 point(s)! The most yet for Player 1
    """
    assert who == 0 or who == 1, 'The who argument should indicate a player.'
    # BEGIN PROBLEM 7
    # Be cautious about the side effect
    # you cannot assign a new value to the name in parent frames
    def f(score0, score1):
        last=last_score; high=running_high
        delta = 0
        if who == 0:
            delta = score0-last
            last = score0
        if who == 1:
            delta = score1-last
            last = score1
        if delta > high:
            print(delta, "point(s)! The most yet for Player", who)
            high = delta
        return announce_highest(who, last, high)
        # don't return f, return announce instead!
    return f

其实这里涉及的就是 higher-order functions，在函数中定义函数。怎么理解呢？

就是 f0 是 announce 定义的 f 函数，f1 是给 f0 丢了俩参数后返回 announce、然后 announce 又返回 f…… （带参数继续调用，不带参数直接返回）

比如在调用 f6 的时候，他就会递归调用 f5,f4...f0.

笔者在写的时候犯了一个错误，就是在保证 f1-fn 变量能够传递的同时，同时改变了全局变量（采用 nonlocal 并且 f 函数返回自身的方法），这导致在进行一系列变化以后，如果再想要在 f1 上拉出一个状态 f2'，这个时候 f1 的参数已经被改了。

而如果返回 announce 函数，因为 announce 函数可以传参，而 f 不行，所以可以保证在传递参数的同时，不改变先前的全局变量。

PS. 在乱写代码的时候发现一个语法：就是定义函数参数的时候有默认值的要放在后面。

Cat

没啥好说的，打字模拟机，有关字符串的一些处理方法都写在 cheatsheet 里面了。

写到 problem 9 后面不想写了，放了大 Q 老师的代码上去。