Day 08：循环、循环不变量与函数的输入输出

操作说明

学习来源：在本活动现有的阅读与练习时段内，参考 Automate the Boring Stuff with Python, 3rd edition 的 Chapter 3; Practice Questions; Appendix B answers，用自己的话解释一处与本地任务的联系。保留现有练习与验收检查；若外部资料无法访问，使用课程自写的解释。间隔复习热身（10 分钟）： 凭记忆预测 bool("")、bool(" ") 和 "0" == 0，然后核对。有了昨天的复习，这应该很快；答得慢的地方就是需要回顾的地方。

新概念： for 循环对每个元素执行一次循环体；对字符串而言，每个元素是一个 Unicode 码位。循环不变量是关于变量的一句话，它在第一次迭代前成立，并在每次迭代后保持成立。计数时的不变量是：total 等于已访问字符中匹配字符的个数。

1. 运行前，按 visited / total / 不变量是否成立 三列填写追踪表。
2. 运行代码；它会打印同样的列，方便你核对表格。
3. 运行第二段代码，观察空文本的情况（循环体执行零次）以及一个与码位有关的意外结果。

text = "été"
target = "é"
total = 0
visited = ""
for ch in text:
    if ch == target:
        total += 1
    visited += ch
    print(repr(visited), total, total == visited.count(target))
print("final", total, visited == text)

text = ""
total = 0
for ch in text:
    total += 1
print("final", total)
print(len("é"), len("e\u0301"), "é" == "e\u0301")

操作说明

学习来源：在本活动现有的阅读与练习时段内，参考 Automate the Boring Stuff with Python, 3rd edition 的 Chapter 4; Practice Questions; Appendix B answers，用自己的话解释一处与本地任务的联系。保留现有练习与验收检查；若外部资料无法访问，使用课程自写的解释。间隔复习热身： 凭记忆写出 a = [1]; b = a; a.append(2) 之后 b 的内容（第 05 天），然后核对。

新概念： 函数的契约说明它期望什么输入、返回什么、保证不改变什么。count_char 接收 text（字符串）和 target（恰好一个码位），返回 int，不修改输入。return 把值交还给调用者；print 只是显示文字，函数随后返回 None。

1. 预测 count_char 的全部七个输出，然后运行。
2. 预测 shout 示例的两行，然后运行。

def count_char(text, target):
    """Return how many code points in text are equal to target (one code point)."""
    total = 0
    for ch in text:
        if ch == target:
            total += 1
    return total
print(count_char("", "a"))
print(count_char("aaaa", "a"))
print(count_char("猫猫犬", "猫"))
print(count_char("café", "e"))
print(count_char("cafe\u0301", "e"))
original = "été"
print(count_char(original, "é"), original)
print(count_char("abc", "ab"))

def shout(text):
    print(text.upper())
result = shout("hi")
print(result)

操作说明

间隔复习： Git 部分用 Python 文件重复第 07 天的恢复流程，命令应该已经眼熟。

双变量不变量： 每次迭代后，run 是以刚访问的字符结尾的 target 连续段长度，best 是目前已访问部分中最长的连续段。

1. 运行前预测四个输出，并为 "aabaaa" 写出追踪表（ch / run / best）。

def longest_run(text, target):
    best = 0
    run = 0
    for ch in text:
        if ch == target:
            run += 1
        else:
            run = 0
        if run > best:
            best = run
    return best
print(longest_run("", "a"))
print(longest_run("baaab", "a"))
print(longest_run("aabaaa", "a"))
print(longest_run("猫猫犬猫", "猫"))

2. 在新的临时目录中提交该函数，加入一行不需要的调试代码，检查后恢复。先预测每一项输出：

cd "$(mktemp -d)"
git init -q
git config user.name "Learner"
git config user.email "[email protected]"
cat > stats.py <<'EOF'
def longest_run(text, target):
    best = 0
    run = 0
    for ch in text:
        if ch == target:
            run += 1
        else:
            run = 0
        if run > best:
            best = run
    return best
print(longest_run("猫猫犬猫", "猫"))
EOF
git add stats.py
git commit -q -m "Add longest_run"
python3 stats.py
printf 'print("debug", longest_run("", "a"))\n' >> stats.py
python3 stats.py
git diff --stat
git restore stats.py
git status --short
python3 stats.py
git log --format=%s

操作说明

间隔复习： 循环中的分支复用了第 06 天的条件。提交证据之前，不要打开参考答案，也不要使用 AI。

1. 预测这个循环打印的数字，然后运行。同时预测字符串为空时的结果。

total = 0
for ch in "a猫a":
    if ch != "a":
        total += 10
    else:
        total += 1
print(total)

2. 实现 count_in(text, chars)：返回 text 中出现在 chars 里的码位个数（对单个字符 ch，表达式 ch in chars 在 ch 出现在 chars 中时为 True）。先用注释或一句话写出不变量，再预测并测试：count_in("", "aeiou")、count_in("banana", "an")、count_in("naïve", "aeiouï")、count_in("cafe\u0301", "é")、count_in("猫と犬", "猫犬")。