如何在 Python 中检查字符串是否为回文

简介

在这个实验中，你将学习如何使用 Python 检查一个字符串是否为回文。回文是指一个字符序列，无论从前往后读还是从后往前读，内容都是一样的，例如 "madam" 或 "racecar"。

本实验将指导你创建一个 Python 脚本，该脚本定义了一个名为 is_palindrome 的函数来识别回文。这包括对输入文本进行处理，将其转换为小写并去除空格，然后将处理后的文本与其反转版本进行比较。你还将学习如何使用示例单词来测试该函数。

Skills Graph

定义回文

在这一步中，我们将探讨回文的概念，以及如何使用 Python 来识别回文。回文是指一个单词、短语、数字或其他字符序列，无论从前往后读还是从后往前读，内容都是一样的。例如 "madam"、"racecar" 和 "level"。

首先，让我们创建一个 Python 脚本来定义什么是回文。

1. 在 LabEx 环境中打开 VS Code 编辑器。

2. 在 ~/project 目录下创建一个名为 palindrome.py 的新文件。

   你可以通过在资源管理器面板（通常在左侧）中右键单击，然后选择「新建文件」来创建新文件。确保将文件保存为 palindrome.py 并放在 ~/project 目录下。

3. 在 palindrome.py 文件中添加以下 Python 代码：

   def is_palindrome(text):
       processed_text = ''.join(text.lower().split())
       return processed_text == processed_text[::-1]
   
   ## Example usage
   word = "madam"
   if is_palindrome(word):
       print(f"'{word}' is a palindrome")
   else:
       print(f"'{word}' is not a palindrome")

   让我们来分析一下这段代码：

   • def is_palindrome(text):：这行代码定义了一个名为 is_palindrome 的函数，它接受一个字符串 text 作为输入。
   • processed_text = ''.join(text.lower().split())：这行代码为回文检查准备输入文本。它首先使用 .lower() 方法将文本转换为小写，然后使用 .split() 方法将字符串拆分为单词列表，再使用 ''.join() 方法将这些单词重新组合成一个没有空格的字符串。
   • return processed_text == processed_text[::-1]：这行代码将处理后的文本与其反转版本进行比较。processed_text[::-1] 创建了一个字符串的反转副本。如果处理后的文本与其反转版本相同，函数返回 True（即它是回文）；否则，返回 False。
   • 函数定义后面的代码是示例用法。它调用 is_palindrome 函数并传入单词 "madam"，然后打印该单词是否为回文。

4. 现在，让我们运行这个脚本。在 WebIDE 中打开一个终端。你通常可以在 VS Code 界面的底部找到终端标签，或者通过菜单「终端」->「新建终端」来打开一个新的终端。

5. 在终端中，导航到 ~/project 目录（如果你还不在该目录下）：

   cd ~/project

6. 执行 Python 脚本：

   python palindrome.py

7. 你应该会看到以下输出：

   'madam' is a palindrome

   这证实了我们的脚本能够正确识别 "madam" 为回文。

反转并比较

在这一步中，我们将更深入地探讨 is_palindrome 函数的工作原理，具体方法是显式地反转输入字符串，然后将其与原始字符串进行比较。这将让你更清楚地理解回文识别的过程。

1. 在 VS Code 编辑器中打开 palindrome.py 文件。这就是你在上一步中创建的文件。

2. 修改 palindrome.py 中的 is_palindrome 函数，以显式地反转字符串：

   def is_palindrome(text):
       processed_text = ''.join(text.lower().split())
       reversed_text = processed_text[::-1]  ## Explicitly reverse the string
       return processed_text == reversed_text
   
   ## Example usage
   word = "madam"
   if is_palindrome(word):
       print(f"'{word}' is a palindrome")
   else:
       print(f"'{word}' is not a palindrome")
   
   word2 = "hello"
   if is_palindrome(word2):
       print(f"'{word2}' is a palindrome")
   else:
       print(f"'{word2}' is not a palindrome")

   以下是修改的内容：

   • reversed_text = processed_text[::-1]：这行代码创建了 processed_text 字符串的反转副本，并将其赋值给变量 reversed_text。
   • return processed_text == reversed_text：这行代码现在将原始处理后的文本与显式反转后的文本进行比较。
   • 增加了第二个示例，使用单词 "hello" 来展示非回文的情况。

3. 保存对 palindrome.py 文件所做的更改。

4. 在终端中再次运行脚本：

   python palindrome.py

5. 你现在应该会看到以下输出：

   'madam' is a palindrome
   'hello' is not a palindrome

   这个输出证实了脚本能够正确识别回文和非回文。通过显式地反转字符串，我们让 is_palindrome 函数的逻辑更加清晰易懂。

忽略大小写和空格

在这一步中，我们将改进 is_palindrome 函数，使其能够处理包含空格和大小写字母混合的回文短语。例如，如果忽略空格、标点符号和大小写，“A man, a plan, a canal: Panama”就是一个回文。

1. 在 VS Code 编辑器中打开 palindrome.py 文件。

2. 修改 palindrome.py 中的 is_palindrome 函数，使其忽略大小写和空格：

   import re
   
   def is_palindrome(text):
       processed_text = re.sub(r'[^a-zA-Z]', '', text).lower()
       reversed_text = processed_text[::-1]
       return processed_text == reversed_text
   
   ## Example usage
   word1 = "A man, a plan, a canal: Panama"
   if is_palindrome(word1):
       print(f"'{word1}' is a palindrome")
   else:
       print(f"'{word1}' is not a palindrome")
   
   word2 = "Racecar"
   if is_palindrome(word2):
       print(f"'{word2}' is a palindrome")
   else:
       print(f"'{word2}' is not a palindrome")
   
   word3 = "hello"
   if is_palindrome(word3):
       print(f"'{word3}' is a palindrome")
   else:
       print(f"'{word3}' is not a palindrome")

   让我们来分析一下这些修改：

   • import re：这行代码导入了 re 模块，该模块提供了正则表达式操作功能。
   • processed_text = re.sub(r'[^a-zA-Z]', '', text).lower()：这行代码现在使用正则表达式从输入文本中移除所有非字母（a - z、A - Z）的字符。re.sub(r'[^a-zA-Z]', '', text) 将所有非字母字符替换为空字符串，从而有效地移除它们。然后，.lower() 将结果字符串转换为小写。
   • 我们添加了“A man, a plan, a canal: Panama”、“Racecar”和“hello”作为示例用法，以测试更新后的函数。

3. 保存对 palindrome.py 文件所做的更改。

4. 在终端中再次运行脚本：

   python palindrome.py

5. 你现在应该会看到以下输出：

   'A man, a plan, a canal: Panama' is a palindrome
   'Racecar' is a palindrome
   'hello' is not a palindrome

   这个输出证实了脚本现在能够正确识别包含空格、标点符号和大小写字母混合的回文。正则表达式有效地清理了输入文本，从而实现了准确的回文检测。

总结

在这个实验中，我们首先探讨了回文（palindromes）的概念，回文是指那些正读和反读都相同的字符串。然后，我们创建了一个名为 palindrome.py 的 Python 脚本，其中包含一个用于识别回文的函数 is_palindrome(text)。

is_palindrome 函数首先对输入文本进行预处理，将其转换为小写并去除空格。然后，它将处理后的文本与其反转版本进行比较，以确定它是否为回文。如果是回文，则返回 True；否则返回 False。该脚本还包含示例用法，展示了如何调用该函数并打印结果。