1、编程需求
阿萌要开发一个长度单位换算器，帮助学生掌握长度单位的换算。
长度单位换算要求
程序要求学生输入一个带单位的长度数值，程序输出换算后其它单位的长度数值。支持的长度单位有：米、分米、厘米、毫米。
例如学生输入1分米，程序输出如下：
1分米 = 0.1米
1分米 = 10厘米
1分米 = 100毫米
2、分割子串
根据编程需求，程序需要识别出学生输入的单位和数值，并进行单位换算。
例如学生输入“3分米”，程序需要分割出数值3和分米，数值3是长度，分米是单位。
input函数返回的是字符串，实际就是对字符串的分割。程序需要编写一个cut函数来分割学生输入的字符串。
函数的功能是传入一个字符串，返回一个列表，该列表有两个元素，第一个元素是识别出的数值，第二个元素是识别出的单位。如果识别失败，返回空列表。
数值和单位分割算法
遍历字符串的所有字符，在遍历过程中，做如下处理：
如果字符是数字字符，且后续是连续数字字符，将该数字字符序列作为整数存入列表，作为列表的第一个元素，将数字字符之后的字符序列作为列表的第二个元素。
程序简化起见，算法假设学生按照程序要求输入了正确的数据，没有对学生的输入错误进行处理。
cut函数流程图如下：
cut函数代码如下：
# 定义函数cut def cut(instr): # 创建一个空列表 list = [] # 创建一个空字符串num # 用于存储数值 num = "" # 创建一个空字符串unit # 用于存储单位 unit = "" # 遍历instr for ch in instr: # 如果ch是字符,将ch添加到num if ch.isdigit(): num += ch # 否则将ch添加到num else: unit += ch # 添加num和unit到列表 list.append(int(num)) list.append(unit) # 返回list return list
代码解读
函数的功能是将学生输入的内容分割成两个子串，一个子串是数值，一个子串是单位，将分割出来的两个子串添加到list列表，函数返回list列表。
函数使用for……in……循环结构来遍历传入的字符串instr，循环变量ch是instr的一个字符。在第一轮循环时，ch是instr的第一个字符，在第二轮循环时，ch是instr的第二个字符，以此类推，直至instr遍历完成。
在for循环体中，判断ch是否是数字，如果是数字添加到num字符串中，如果不是数字添加到unit字符串。
str遍历完成后，将num转换为整数后添加到list列表，unit也添加到list列表。
3、认识序列对象
字符串也可以使用for……in……循环来遍历字符串中的所有字符，字符串和列表、元组一样都属于序列对象，序列对象都有索引，通过索引可以访问序列对象的元素，序列对象都可以使用for……in……循环来遍历序列对象中的全部元素。
序列是按照一定的顺序将元素排成一列，元素的数据类型没有限制，可以是任意类型的数据，如数字类型、字符串、布尔型、结构化数据（如列表）等。
对象是指一个事务，这个事务有属性和行为，事务的属性和行为被封装到一起。例如人也可以是一个对象，人有年龄、性别、体重等属性，也有跑步、吃饭、骑自行车等行为。
Python的列表、元组、字典、字符串等都是对象，它们不仅是一种数据结构，而且也封装了对该数据结构的属性和行为，对象中的行为也被称为方法，方法类似于函数，用于完成对象自身的部分功能。
例如在列表中添加元素的append()方法，完成列表对象的元素添加功能。列表、元组、字典、字符串这些对象还有很多方法，在以后的学习和编程过程中会逐渐用到。
4、程序数据结构的设计
在编写程序的过程中，程序数据结构的好坏，直接影响到程序的质量和代码的优化。
程序数据结构是指程序用来存储和组织数据的方式，好的数据结构可以提高程序的质量，能够简化代码，提高代码的运行效率。
在本编程案例中，编程需求是学生输入一个带单位的长度，程序输出换算成其它单位的长度。支持的长度单位有：米、分米、厘米、毫米。
程序需要存储单位间的进率，要存储长度单位米与分米、厘米、毫米间的进率，也要存储分米与米、厘米、毫米间的进率等，同理还要存储厘米、毫米与其它单位间的进率。
程序从学生的输入中获取了数值和单位后，需要获取该单位和其它单位间的进率，并将数值乘以进率进行单位换算，最后将换算结果输出到Shell窗口。
程序如何根据已有的单位来获取和其它单位间的进率？用什么样的数据结构实现？这是我们要重点考虑的。
可以考虑用字典数据结构来存储单位与其它单位间的进率。
在上面的数据结构中，单位“米”是字典的key，字典的value是一个字典，该字典存储了单位“米”与其它长度单位的进率。
当学生输入的单位是“米”时，可以通过key“米”获取字典的value，value也是一个字典，字典存储了“米”与其它单位的进率，遍历字典即可将“米”换算成其它单位。
例如：
学生输入12米，调用cut函数将12米分割为数值12和“米”，用“米”作为key获取字典的value，value也是字典，程序遍历value。
在遍历value的过程中，获取字典每个元素的key和value，key是单位，value是米换算为该单位的进率，用数值12乘以value，就可以将12米换算为与该单位相关的长度。
程序的数据结构如下：
编写convert函数，该函数传入长度的数值和单位，应用dict字典数据，将传入的长度单位换算为其它长度单位。
convert函数流程图如下：
函数首先创建一个空的列表，用于存储换算后的单位和数值，然后函数会判断传入的key是否在dict字典中，如果不在字典中直接返回空的list。
如果key在字典中，从字典中取出key的value并赋值给subdict，value也是一个字典，该字典存储了key表示的单位与其它单位的换算进率。
遍历subdict字典，在遍历字典的过程中完成单位换算。遍历完成，函数返回list列表。
在单位换算处理过程中，subdict字典元素的key是单位，进率是value。unit（单位）是key，通过key获取该value（单位的进率）。然后计算num（函数传入的参数，为长度数值）与value的乘积，最后以“单位：数值”方式添加到list列表。
convert函数代码如下：
def convert(num,key): # 创建空列表 list = [] # 判断key是否在dict if key in dict: # 获取key对应的字典 subdict = dict[key] # 遍历subdict for unit in subdict: value = subdict[unit] # 计算单位换算后的数值 newnum = num * value # 以“1分米=10厘米”类似方式添加到list list.append(str(num)+ key + "=" + str(newnum) + unit) return list
代码解读
函数传入的参数为num和key，num是整数类型，表示长度的数值（例如12），key是字符串类型，表示长度的单位（例如米）。
函数会把转换后的长度数值与单位，添加到list列表，并返回列表。
例如当函数传入的参数num为12，key为米时，转换后的列表内容：
['12米=120分米', '12米=1200厘米', '12米=12000毫米']
函数执行步骤如下：
（1）函数首先创建一个空列表list，然后判断传入的参数key是否在dict字典中，如果不在直接返回空列表；
（2）从dict字典中获取key对应的子字典，并赋值给subdict；
（3）遍历subdict字典，获取对应的key和value，此时key为要换算的单位，value为该单位的换算进率；
（4）计算单位换算后的数值；
（5）以“1分米=10厘米”类似方式添加到list。
5、 程序流程图
这是程序的主流程图，前面已经给出了cut函数和convert函数的流程图。
程序首先建立字典数据，然后输出提示信息，并等待学生的输入，如果学生输入的是quit，程序结束。
如果学生输入的不是quit，调用cut函数分割学生的输入，然后再调用convert函数进行单位换算，最后输出换算结果。程序流程再次回到输出提示信息步骤，等待学生的输入。
简化起见，流程图没有处理学生的输入错误。
6、程序代码及解读
程序代码如下：
'''
程序文件：main.py
功能描述：长度单位换算程序
代码编写时间：2020/04/18
作者：郎宏林
'''
# 定义字典数据
dict = {"米":{"分米":10,"厘米":100,"毫米":1000},
"分米":{"米":0.1,"厘米":10,"毫米":100},
"厘米":{"米":0.01,"分米":0.1,"毫米":10},
"毫米":{"米":0.001,"分米":0.01,"厘米":0.1}}
# 定义cut函数
def cut(instr):
# 创建一个空列表
list = []
# 创建一个空字符串num
# 用于存储数值
num = ""
# 创建一个空字符串unit
# 用于存储单位
unit = ""
# 遍历instr
for ch in instr:
# 如果ch是字符,将ch添加到num
if ch.isdigit():
num += ch
# 否则将ch添加到num
else:
unit += ch
# 添加num和unit到列表
list.append(int(num))
list.append(unit)
# 返回list
return list
# 定义convert函数
def convert(num,key):
# 创建空列表
list = []
# 判断key是否在dict
if key in dict:
# 获取key对应的字典
subdict = dict[key]
# 遍历subdict
for unit in subdict:
value = subdict[unit]
# 计算单位换算后的数值
newnum = num * value
# 以“1分米=10厘米”类似方式添加到list
list.append(str(num)+ key + "=" + str(newnum) + unit)
return list
# 程序入口
if __name__ == '__main__':
while(True):
# 输出提示信息
print("-------欢迎使用长度换算器-----\n")
print("请输入带单位的长度，例如:12分米、3米等\n")
print("换算器支持米、分米、厘米、毫米\n")
print("输入quit退出程序\n")
# 获取学生的输入
temp = input("请输入：")
# 判断学生输入的是否是quit
if temp == "quit":
break;
# 调用cut函数分隔字符串,函数返回列表
str_list = cut(temp)
# 调用convert函数进行单位换算
unit_list = convert(str_list[0],str_list[1])
# 输出unit_list
for item in unit_list:
print(item)代码解读
程序首先建立字典数据，并分别定义了cut函数和convert函数。然后进入while循环，在循环体内输出提示信息，并等待学生的输入。
学生输入后，程序先判断学生输入的是否是“quit”，如果是“quit”，则跳出循环，程序退出。
如果学生输入的不是quit，调用cut函数分隔字符串，然后再调用convert函数进行单位换算，最后遍历并输出convert函数返回的列表。
代码简化起见，程序并没有对学生的输入错误进行处理，感兴趣的同学，可以在源代码基础上添加对学生输入错误的处理代码。
