Day 08：迴圈、迴圈不變量與函式的輸入輸出

操作說明

學習來源：在本活動現有的閱讀與練習時段內，參考 Automate the Boring Stuff with Python, 3rd edition 的 Chapter 3; Practice Questions; Appendix B answers，用自己的話解釋一處與本地任務的聯繫。保留現有練習與驗收檢查；若外部資料無法存取，使用課程自寫的解釋。間隔複習暖身（10 分鐘）： 憑記憶預測 bool("")、bool(" ") 和 "0" == 0，然後核對。有了昨天的複習，這應該很快；答得慢的地方就是需要回顧的地方。

新概念： for 迴圈對每個元素執行一次迴圈主體；對字串而言，每個元素是一個 Unicode 碼位。迴圈不變量是關於變數的一句話，它在第一次迭代前成立，並在每次迭代後保持成立。計數時的不變量是：total 等於已走訪字元中符合字元的個數。

1. 執行前，按 visited / total / 不變量是否成立 三欄填寫追蹤表。
2. 執行程式碼；它會印出同樣的欄位，方便你核對表格。
3. 執行第二段程式碼，觀察空文字的情況（迴圈主體執行零次）以及一個與碼位有關的意外結果。

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")

操作說明

學習來源：在本活動現有的閱讀與練習時段內，參考 Automate the Boring Stuff with Python, 3rd edition 的 Chapter 4; Practice Questions; Appendix B answers，用自己的話解釋一處與本地任務的聯繫。保留現有練習與驗收檢查；若外部資料無法存取，使用課程自寫的解釋。間隔複習暖身： 憑記憶寫出 a = [1]; b = a; a.append(2) 之後 b 的內容（第 05 天），然後核對。

新概念： 函式的契約說明它期望什麼輸入、回傳什麼、保證不改變什麼。count_char 接收 text（字串）和 target（恰好一個碼位），回傳 int，不修改輸入。return 把值交還給呼叫者；print 只是顯示文字，函式隨後回傳 None。

1. 預測 count_char 的全部七個輸出，然後執行。
2. 預測 shout 範例的兩行，然後執行。

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)

操作說明

間隔複習： Git 部分用 Python 檔案重複第 07 天的復原流程，指令應該已經眼熟。

雙變數不變量： 每次迭代後，run 是以剛走訪的字元結尾的 target 連續段長度，best 是目前已走訪部分中最長的連續段。

1. 執行前預測四個輸出，並為 "aabaaa" 寫出追蹤表（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. 在新的暫存目錄中提交該函式，加入一行不需要的除錯程式碼，檢查後復原。先預測每一項輸出：

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

操作說明

間隔複習： 迴圈中的分支沿用了第 06 天的條件。提交證據之前，不要打開參考答案，也不要使用 AI。

1. 預測這個迴圈印出的數字，然後執行。同時預測字串為空時的結果。

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

2. 實作 count_in(text, chars)：回傳 text 中出現在 chars 裡的碼位個數（對單一字元 ch，運算式 ch in chars 在 ch 出現在 chars 中時為 True）。先用註解或一句話寫出不變量，再預測並測試：count_in("", "aeiou")、count_in("banana", "an")、count_in("naïve", "aeiouï")、count_in("cafe\u0301", "é")、count_in("猫と犬", "猫犬")。