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：
- 将/bin/ls“拷贝”到/root/目录下
- 要求读取/bin/ls后，每次读取4096字节，依次写入到新文件
- 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
##################################################
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
###########################################################
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
#########################################################
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\n”) //\n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()
…