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Python学习笔记05-高级特性

Python学习笔记05-高级特性

作者: 明阳似海 | 来源:发表于2018-10-04 14:42 被阅读0次

    在Python中代码不是越多越好,而是越少越好,代码不是越复杂越好,而是越简单越好,接下来我们一起学习下Python的高级特性,让代码更简单整洁。

    切片

    取一个listtuple的部分元素,可以使用切片(slice)操作:

    >>> L = ['Michael', 'Sarah', 'Tracy', 'Bob', 'Jack']
    #取前3个元素
    >>> L[0:3]
    ['Michael', 'Sarah', 'Tracy']
    >>> L[:3]
    ['Michael', 'Sarah', 'Tracy']
    #取两个元素
    >>> L[1:3]
    ['Sarah', 'Tracy']
    #从后面开始取
    >>> L[-2:]
    ['Bob', 'Jack']
    >>> L[-2:-1]
    ['Bob']
    

    下面介绍下切片的高级用法:

    >>> L = list(range(100))
    >>> L
    [0, 1, 2, 3, ..., 99]
    #前10个数,每两个取一个:
    >>> L[:10:2]
    [0, 2, 4, 6, 8]
    #所有数,每5个取一个:
    >>> L[::5]
    [0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95]
    

    同样的,切片不仅适用于list,也适用于tuplestr

    迭代

    用于dict的迭代:

    >>> d = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
    >>> for key in d:
    ...     print(key)
    ...
    a
    c
    b
    

    默认情况下dict迭代的是key,如果要迭代value,可以用for value in d.values(),如果要迭代key和value,可以用for k,v in d.items()
    字符串也可以迭代:

    >>>for ch in 'ABC':
    ...        print(ch)
    ...
    A
    B
    C
    

    只要是可跌代的对象,都可以通过迭代的方式访问,那么如何判断对象是可迭代的呢,可以通过collections模块的Iterable类型判断:

    >>>from collections import Iterable
    >>>isinstance('abc',Iterable)
    True
    >>> isinstance([1,2,3], Iterable) # list是否可迭代
    True
    >>> isinstance(123, Iterable) # 整数是否可迭代
    False
    

    列表生成式

    列表生成式即List Comprehensions,是Python内置的非常简单却强大的可以用来创建list的生成式。如果要生成[1x1, 2x2, 3x3, ..., 10x10]怎么做?

    #方法一
    >>> L = []
    >>> for x in range(1, 11):
    ...    L.append(x * x)
    ...
    >>> L
    [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]
    #方法二
    >>> [x * x for x in range(1, 11)]
    [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]
    

    for循环后面还可以加上if判断,这样我们就可以筛选出仅偶数的平方:

    >>> [x * x for x in range(1, 11) if x % 2 == 0]
    [4, 16, 36, 64, 100]
    

    还可以使用两层循环,可以生成全排列:

    >>> [m + n for m in 'ABC' for n in 'XYZ']
    ['AX', 'AY', 'AZ', 'BX', 'BY', 'BZ', 'CX', 'CY', 'CZ']
    

    运用列表生成式,可以写出非常简洁的代码。例如,列出当前目录下的所有文件和目录名,可以通过一行代码实现:

    >>> import os # 导入os模块,模块的概念后面讲到
    >>> [d for d in os.listdir('.')] # os.listdir可以列出文件和目录
    ['.emacs.d', '.ssh', '.Trash', 'Adlm', 'Applications', 'Desktop', 'Documents', 'Downloads', 'Library', 'Movies', 'Music', 'Pictures', 'Public', 'VirtualBox VMs', 'Workspace', 'XCode']
    

    把一个list中所有的字符串变成小写:

    >>> L = ['Hello', 'World', 'IBM', 'Apple']
    >>> [s.lower() for s in L]
    ['hello', 'world', 'ibm', 'apple']
    

    生产器

    通过列表生成式,我们可以直接创建一个列表。由于内存的限制,我们并不一定需要将整个list生成,我们只需生成我们用到的一部分就好,这就有了生成器 generator
    要创建一个generator,有很多种方法。第一种方法只要把一个列表生成式的[]改成(),就创建了一个generator

    >>> L = [x * x for x in range(10)]
    >>> L
    [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
    >>> g = (x * x for x in range(10))
    >>> g
    <generator object <genexpr> at 0x1022ef630>
    

    我们可以适用next()函数获得generator的下一个返回值:

    >>> next(g)
    0
    >>> next(g)
    1
    >>> next(g)
    4
    >>> next(g)
    9
    >>> next(g)
    16
    >>> next(g)
    25
    >>> next(g)
    36
    >>> next(g)
    49
    >>> next(g)
    64
    >>> next(g)
    81
    >>> next(g)
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    StopIteration
    

    每次调用next(g),就计算出g的下一个元素的值,直到计算到最后一个元素,没有更多的元素时,抛出StopIteration的错误。
    当然,上面这种不断调用next(g)实在是太变态了,正确的方法是使用for循环,因为generator也是可迭代对象:

    >>> g = (x * x for x in range(10))
    >>> for n in g:
    ...     print(n)
    ... 
    0
    1
    4
    9
    16
    25
    36
    49
    64
    81
    

    所以一般我们都是使用for循环来访问generator
    生成器不仅可以使用列表生成式定义,对于一些复杂的序列,我们可以使用函数来实现,比如著名的Fibonacci数列,实现打印Fibonacci序列如下:

    def fib(max):
        n, a, b = 0, 0, 1
        while n < max:
            print(b)
            a, b = b, a + b
            n = n + 1
        return 'done'
    

    上面的函数和generator仅一步之遥。要把fib函数变成generator,只需要把print(b)改为yield b就可以了:

    def fib(max):
        n, a, b = 0, 0, 1
        while n < max:
            yield b
            a, b = b, a + b
            n = n + 1
        return 'done'
    

    这就是定义generator的另一种方法。如果一个函数定义中包含yield关键字,那么这个函数就不再是一个普通函数,而是一个generator

    >>> f = fib(6)
    >>> f
    <generator object fib at 0x104feaaa0>
    

    这里,最难理解的就是generator和函数的执行流程不一样。函数是顺序执行,遇到return语句或者最后一行函数语句就返回。而变成generator的函数,在每次调用next()的时候执行,遇到yield语句返回,再次执行时从上次返回的yield语句处继续执行。举例:

    def odd():
        print('step 1')
        yield 1
        print('step 2')
        yield(3)
        print('step 3')
        yield(5)
    
    >>> o = odd()
    >>> next(o)
    step 1
    1
    >>> next(o)
    step 2
    3
    >>> next(o)
    step 3
    5
    >>> next(o)
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    StopIteration
    

    但是用for循环调用generator时,发现拿不到generatorreturn语句的返回值。如果想要拿到返回值,必须捕获StopIteration错误,返回值包含在StopIteration的value中:

    >>> g = fib(6)
    >>> while True:
    ...     try:
    ...         x = next(g)
    ...         print('g:', x)
    ...     except StopIteration as e:
    ...         print('Generator return value:', e.value)
    ...         break
    ...
    g: 1
    g: 1
    g: 2
    g: 3
    g: 5
    g: 8
    Generator return value: done
    

    迭代器

    可以被next()函数调用并不断返回下一个值的对象称为迭代器:Iterator。可以使用isinstance()判断一个对象是否是Iterator对象:

    >>> from collections import Iterator
    >>> isinstance((x for x in range(10)), Iterator)
    True
    >>> isinstance([], Iterator)
    False
    >>> isinstance({}, Iterator)
    False
    >>> isinstance('abc', Iterator)
    False
    

    生成器都是Iterator对象,但listdictstr虽然是Iterable,却不是Iterator
    list、dict、strIterable变成Iterator可以使用iter()函数:

    >>> isinstance(iter([]), Iterator)
    True
    >>> isinstance(iter('abc'), Iterator)
    True
    

    你可能会问,为什么list、dict、str等数据类型不是Iterator?
    这是因为Python的Iterator对象表示的是一个数据流,Iterator对象可以被next()函数调用并不断返回下一个数据,直到没有数据时抛出StopIteration错误。可以把这个数据流看做是一个有序序列,但我们却不能提前知道序列的长度,只能不断通过next()函数实现按需计算下一个数据,所以Iterator的计算是惰性的,只有在需要返回下一个数据时它才会计算。
    Iterator甚至可以表示一个无限大的数据流,例如全体自然数。而使用list是永远不可能存储全体自然数的。
    学习资料源自廖雪峰官方网站

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