十个提高Python水平的高级知识点

2023年 12月 22日 63.9k 0

本文,我们将分享一些有助于我们掌握 Python 的高级概念。如迭代器、生成器、装饰器等!

一、异常处理

异常处理是一个很重要的概念,它可以帮助我们更好地解决程序中的各种问题。

异常是在程序执行过程中发生并中断的情况。它可能由于多种原因而发生。比如:除法运算中分母为0的情况,会抛出:ZeroDivisionError;导入不存在的包时,会抛出:ImportError;列表越界时,会抛出:IndexError。python 中大约有30个内置异常。

我们使用 try 和 except 来处理 Python 中的异常。语法如下:

try:
    pass # 可能发生异常的代码
except ValueError:
    pass # 发生异常时执行的代码
except ZeroDivisionError:
    pass # 发生异常时执行的代码
else:
    pass # 其他情况时执行的代码
finally:
    pass # 最终执行的执行的代码

二、collections模块

collections 模块被称为用于存储数据的容器。例如列表、元组、集合、字典。Python 中有许多库是为了提供额外的数据结构而开发的, collections就是其中之一,旨在改进内置容器的功能。该模块中最常用的五种数据结构:

1. Counter

对可迭代对象的计数。

from collections import Counter
data = [1,1,1,2,3,4,3,3,5,6,7,7,1]
count = Counter(data)
print(count) # Counter({1: 4, 2: 1, 3: 4, 4: 1, 5: 1, 6: 1, 7: 2})

## ⚠️ Counter有几个惊艳的方法:

# 返回出现次数最多的前3个元素
print(count.most_common(3)) # [('1', 4), ('3', 4), ('2', 1)]

# 返回生成Counter对象的数据,迭代器格式。
for i in count.elements():
    print(i) # 1 1 1 2 3 4 3 3 5 6 7 7 1

2. namedtuple

给元组元素命名,并且可以通过名字访问元素。

from collections import namedtuple
User = namedtuple('User', ['name', 'sex', 'age'])
user = User(name='Runoob', sex='male', age=12)
print(user) # User(name='Runoob', sex='male', age=12)
user = User._make(['RunoX', 'Male', 13])
print(user) # User(name='RunoX', sex='Male', age=13)
print(user.name, user.sex, user.age) # RunoX Male 13
user = user._replace(age=22)
print(user) # User(name='RunoX', sex='Male', age=22)
print(user._asdict()) # {'name': 'RunoX', 'sex': 'Male', 'age': 22}

3. OrderedDict

OrderedDict 是一种可以记住它们插入顺序的字典。当然,在最新版本的 Python 中,内置的 dict 也可以记住它。

from collections import OrderedDict
dictt = OrderedDict()
dictt['a'] = 5
dictt['d'] = 2
dictt['c'] = 1
dictt['b'] = 3
print(dictt) # OrderedDict([('a', 5), ('d', 2), ('c', 1), ('b', 3)])

4. defaultdict

defaultdict 将返回字典中不存在的键的默认值,而不是显示键错误。当然新版的dict.get()方法也可以返回默认值。

# 创建一个默认值为0的字典
from collections import defaultdict
dictt = defaultdict(int)
dictt['a'] = 2
print(dictt['a']) # 2
print(dictt['b']) # 0

# 新版本的 `dict.get()` 方法
dict = {'a': 1, 'b': 2}
print(dict.get('a', 0)) # 1
print(dict.get('c', 0)) # 0
print(dict.get('c')) # None

5. deque

deque 是一个双端队列,可以从两侧添加和删除元素。

from collections import deque
queue = deque(['a', 'b', 'c'])
queue.append('d')
print(queue) # deque(['a', 'b', 'c', 'd'])
queue.appendleft('e')
print(queue) # deque(['e', 'a', 'b', 'c', 'd'])
queue.pop()
print(queue) # deque(['e', 'a', 'b', 'c'])
queue.popleft()
print(queue) # deque(['a', 'b', 'c'])

三、itertools 模块

Python itertools 模块提供了各种适用于组合计算的函数。

  • product(iterable,iterable):两个iterables的笛卡尔积
  • permutation(iterable):所有可能的排序,没有重复元素
  • combinations(iterable,n):指定长度的所有可能组合,不重复。这里 n 是组合元组的大小。
  • combinations_with_replacement(iterable,n):指定长度的所有可能的组合,重复。
  • accumlate(iterable) :返回累积iterable元素的总和。
  • groupby(iterable,key=FUNC) :返回一个迭代器,其中包含来自可迭代对象的连续键和组。
  • from itertools import product, permutations, combinations, combinations_with_replacement, accumulate, groupby
    a = [1,2,3]
    print(list(product(a,a))) # [(1, 1), (1, 2), (1, 3), (2, 1), (2, 2), (2, 3), (3, 1), (3, 2), (3, 3)]
    print(list(permutations(a))) # [(1, 2, 3), (1, 3, 2), (2, 1, 3), (2, 3, 1), (3, 1, 2), (3, 2, 1)]
    print(list(combinations(a,2))) # [(1, 2), (1, 3), (2, 3)]
    print(list(combinations_with_replacement(a,2))) # [(1, 1), (1, 2), (1, 3), (2, 2), (2, 3), (3, 3)]
    print(list(accumulate(a))) # [1, 3, 6]
    print(list(groupby(a))) # [(1, ), (2, ), (3, )]

    四、lambda 函数

    lambda 函数是一种匿名函数,它的语法只包含一个语句,即:lambda [arg1 [,arg2,.....argn]]:expression。

    even_or_odd = lambda a: a%2==0
    numbers = [1,2,3,4,5]
    even = list(map(even_or_odd,numbers))
    print(even) # [False, True, False, True, False]

    五、装饰器

    装饰器是 Python 的一个特性,它可以在不显式修改现有代码的情况下向现有代码添加一些新功能。

    有两种类型的装饰器——函数装饰器和类装饰器。装饰器函数在函数名前有一个@。

    要理解装饰器的概念,我们首先需要了解一件事——python 中的函数是类对象。与其他对象不同,它们可以在函数内部定义,在其他函数中作为参数传递,甚至作为函数返回。

    import functools
    def decorator(func):
        @functools.wraps(func)
        def wrapper(*args, **kwargs):
            a,b = args
            print(a*b)
            result = func(*args,**kwargs)
            print(a/b)
            return result
        return wrapper
    
    @decorator
    def add(x,y):
        return x+y
    result = add(5,6)
    print(result) ##

    让我们理解上面装饰器的例子:

    首先,我们有一个函数名 add,它的工作是获取两个变量并返回它们的总和。现在经过一段时间的工作后,我们意识到需要为同一个函数添加乘法和除法功能。现在我们有两个选择,第一个是在同一个 add 函数中添加乘法和除法代码。或者我们可以使用装饰器来添加功能而无需显式更改函数。

    为了使用装饰器,我们首先在第 2 行定义了一个装饰器函数。此函数将 func 作为输入。在第二行中,我们有另一个函数,因为我们知道我们可以在函数内部定义函数。它是一个具有 *args、**kwargs 函数参数的包装函数。有了这些,两者都定义为参数,现在我们可以在函数内部传递任意数量的参数。在包装函数的主体中,我们有乘法逻辑,然后仅使用加法逻辑调用实际的加法函数,最后我们有除法逻辑。当我们使用一些参数 add(5,6) 调用 add 函数时,输出将是:

    30
    0.8333333333333334
    11

    因为它首先执行乘法逻辑并打印值,然后加法逻辑并保存值,然后除法逻辑并打印值,最后返回相加的值并打印值。

    六、迭代器

    生成器是一种返回可迭代对象的函数。它至少包含一个 yield 语句。yield 是 Python 中的一个关键字,用于从函数返回值而不破坏其当前状态或对局部变量的引用。带有 yield 关键字的函数称为生成器。相对于 return 你可以把 yield 理解为不中断函数的暂停,并且返回一个值。

    生成器仅在需要时生成一次项目。它们的内存效率很高,占用的内存空间更少。

    def fibonacci(n):
        a,b = 0,1
        for i in range(n):
            a,b = b,a+b
            yield a
    
    for i in fibonacci(5):
        print(i) ## 1 1 2 3 5

    七、进程和线程

    线程和多处理都用于同时运行多个脚本。进程是程序的一个实例,线程是进程中的一个实体。

    线程化是多个线程同时运行以执行不同任务的技术,而多处理是多个进程同时运行在不同CPU上的技术。下图对进程和线程的区别进行了说明,更多的信息请参考:这儿

    八、双下划线方法

    Dunder 是 Double 和 Under 的缩写,称为双下划线方法,是python中的一种特殊方法。

    num =5
    print(num*6) ## 30
    print(num.__mul__(6)) ## 30

    这些方法主要用于重载预定义的运算符。例如,+、-、*、/ 是必须在数字对象周围使用的数字运算符,但 + 也用作两个字符串之间的连接运算符。所以我们可以说 + 运算符被重载来执行多个任务。

    a =5
    b =6
    print(a+b) ## 11
    print(a.__add__(b)) ## 11
    c = 'hello'
    d = 'world'
    print(c+d) ## helloworld
    print(c.__add__(d)) ## helloworld

    九、日志

    日志记录是在代码执行时捕获代码流的过程。日志记录有助于轻松调试代码。它通常在文件中完成,以便我们以后可以检索它。在 python 中,我们有一个库日志记录,可以帮助我们将日志写入文件。有五个级别的日志记录:

  • Debug 调试:用于诊断问题的详细信息。
  • Info 信息:成功确认。
  • Warning 警告:发生意外情况时。
  • Error 错误:由于比警告更严重的问题。
  • Critical 严重:严重错误后程序无法自行运行。
  • 这儿作者推荐大家一个简单的日志记录工具:loguru。

    十、上下文管理器

    上下文管理器是 Python 中的一个很好的工具,可以帮助进行资源管理。它们允许您在需要时分配和释放资源。上下文管理器最常用和最受认可的例子是 with 语句。with 主要用于打开和关闭文件。

    with open('./test.txt', 'w') as f:
        f.write('Hello World!')

    小节

    上面分享的10个提供python水平的高级知识点,希望在你工作或面试中有所帮助。

    在编程的路上,挑战与精进同在,尝试学习使用装饰器 、yield、itertool 之类的高级功能,可以让你的编程生活变得更加有趣!

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