38. 描述器(Descriptors)

描述器决定了对象属性是如何被访问的。描述器的作用是定制当你想引用一个属性时所发生的操作。

构建描述器的方法是至少定义以下三个方法中的一个。需要注意,下文中的instance是包含被访问属性的对象实例,而owner则是被描述器修辞的类。

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get(self, instance, owner) – 这个方法是当属性被通过(value = obj.attr)的方式获取时调用,这个方法的返回值将被赋给请求此属性值的代码部分。 set(self, instance, value) – 这个方法是当希望设置属性的值(obj.attr = ‘value’)时被调用,该方法不会返回任何值。 delete(self, instance) – 当从一个对象中删除一个属性时(del obj.attr),调用此方法。 译者注:对于instance和owner的理解,考虑以下代码:

class Celsius(object):
def __init__(self, value=0.0):
self.value = float(value)
def __get__(self, instance, owner):
return self.value
def __set__(self, instance, value):
self.value = float(value)

class Temperature(object):
celsius = Celsius()

temp=Temperature()
temp.celsius #calls Celsius.__get__

39. Zipping and unzipping lists and iterables

>>> a = [1, 2, 3]
>>> b = ['a', 'b', 'c']
>>> z = zip(a, b)
>>> z
[(1, 'a'), (2, 'b'), (3, 'c')]
>>> zip(*z)
[(1, 2, 3), ('a', 'b', 'c')]

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40. Grouping adjacent list items using zip

>>> a = [1, 2, 3, 4, 5, 6]

>>> # Using iterators

>>> group_adjacent = lambda a, k: zip(*([iter(a)] * k))
>>> group_adjacent(a, 3)
[(1, 2, 3), (4, 5, 6)]
>>> group_adjacent(a, 2)
[(1, 2), (3, 4), (5, 6)]
>>> group_adjacent(a, 1)
[(1,), (2,), (3,), (4,), (5,), (6,)]


>>> # Using slices

>>> from itertools import islice
>>> group_adjacent = lambda a, k: zip(*(islice(a, i, None, k) for i in range(k)))
>>> group_adjacent(a, 3)
[(1, 2, 3), (4, 5, 6)]
>>> group_adjacent(a, 2)
[(1, 2), (3, 4), (5, 6)]
>>> group_adjacent(a, 1)
[(1,), (2,), (3,), (4,), (5,), (6,)]

41. Sliding windows (n-grams) using zip and iterators

>>> from itertools import islice
>>> def n_grams(a, n):
...     z = (islice(a, i, None) for i in range(n))
...     return zip(*z)
...
>>> a = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
>>> n_grams(a, 3)
[(1, 2, 3), (2, 3, 4), (3, 4, 5), (4, 5, 6)]
>>> n_grams(a, 2)
[(1, 2), (2, 3), (3, 4), (4, 5), (5, 6)]
>>> n_grams(a, 4)
[(1, 2, 3, 4), (2, 3, 4, 5), (3, 4, 5, 6)]

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42. Inverting a dictionary using zip

>>> m = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4}
>>> m.items()
[('a', 1), ('c', 3), ('b', 2), ('d', 4)]
>>> zip(m.values(), m.keys())
[(1, 'a'), (3, 'c'), (2, 'b'), (4, 'd')]
>>> mi = dict(zip(m.values(), m.keys()))
>>> mi
{1: 'a', 2: 'b', 3: 'c', 4: 'd'}

43. Flattening lists

>>> a = [[1, 2], [3, 4], [5, 6]]
>>> list(itertools.chain.from_iterable(a))
[1, 2, 3, 4, 5, 6]

>>> sum(a, [])
[1, 2, 3, 4, 5, 6]

>>> [x for l in a for x in l]
[1, 2, 3, 4, 5, 6]

>>> a = [[[1, 2], [3, 4]], [[5, 6], [7, 8]]]
>>> [x for l1 in a for l2 in l1 for x in l2]
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]

>>> a = [1, 2, [3, 4], [[5, 6], [7, 8]]]
>>> flatten = lambda x: [y for l in x for y in flatten(l)] if type(x) is list else [x]
>>> flatten(a)
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]

44. Dictionary comprehensions

>>> m = {x: x ** 2 for x in range(5)}
>>> m
{0: 0, 1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16}

>>> m = {x: 'A' + str(x) for x in range(10)}
>>> m
{0: 'A0', 1: 'A1', 2: 'A2', 3: 'A3', 4: 'A4', 5: 'A5', 6: 'A6', 7: 'A7', 8: 'A8', 9: 'A9'}

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45. 常犯错误,滥用表达式作为函数参数默认值

Python允许开发者指定一个默认值给函数参数,虽然这是该语言的一个特征,但当参数可变时,很容易导致混乱,例如,下面这段函数定义:

>>> def foo(bar=[]):        # bar is optional and defaults to [] if not specified

...    bar.append("baz")    # but this line could be problematic, as we'll see...

...    return bar

在上面这段代码里,一旦重复调用foo()函数(没有指定一个bar参数),那么将一直返回’bar’,因为没有指定参数,那么foo()每次被调用的时候,都会赋予[]。下面来看看,这样做的结果:

>>> foo()
["baz"]
>>> foo()
["baz", "baz"]
>>> foo()
["baz", "baz", "baz"]

解决方案:

>>> def foo(bar=None):
...    if bar is None:      # or if not bar:

...        bar = []
...    bar.append("baz")
...    return bar
...
>>> foo()
["baz"]
>>> foo()
["baz"]
>>> foo()
["baz"]

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46. 误解Python规则范围

Python的作用域解析是基于LEGB规则,分别是Local、Enclosing、Global、Built-in。实际上,这种解析方法也有一些玄机,看下面这个例子:

>>> x = 10
>>> def foo():
...     x += 1
...     print x
...
>>> foo()
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
  File "", line 2, in foo
UnboundLocalError: local variable 'x' referenced before assignment

许多人会感到惊讶,当他们在工作的函数体里添加一个参数语句,会在先前工作的代码里报UnboundLocalError错误( 点击这里查看更详细描述)。 在使用列表时,开发者是很容易犯这种错误的,看看下面这个例子:

>>> lst = [1, 2, 3]
>>> def foo1():
...     lst.append(5)   # This works ok...
...
>>> foo1()
>>> lst
[1, 2, 3, 5]
>>> lst = [1, 2, 3]
>>> def foo2():
...     lst += [5]      # ... but this bombs!
...
>>> foo2()
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
  File "", line 2, in foo
UnboundLocalError: local variable 'lst' referenced before assignment

为什么foo2失败而foo1运行正常? 答案与前面那个例子是一样的,但又有一些微妙之处。foo1没有赋值给lst,而foo2赋值了。lst += [5]实际上就是lst = lst + [5],试图给lst赋值(因此,假设Python是在局部作用域里)。然而,我们正在寻找指定给lst的值是基于lst本身,其实尚未确定。

47. 修改遍历列表

>>> odd = lambda x : bool(x % 2)
>>> numbers = [n for n in range(10)]
>>> for i in range(len(numbers)):
...     if odd(numbers[i]):
...         del numbers[i]  # BAD: Deleting item from a list while iterating over it

...
Traceback (most recent call last):
      File "", line 2, in 
IndexError: list index out of range

在遍历的时候,对列表进行删除操作,这是很低级的错误。稍微有点经验的人都不会犯。 对上面的代码进行修改,正确地执行:

>>> odd = lambda x : bool(x % 2)
>>> numbers = [n for n in range(10)]
>>> numbers[:] = [n for n in numbers if not odd(n)]  # ahh, the beauty of it all

>>> numbers
[0, 2, 4, 6, 8]

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48. 合理使用copy与deepcopy

对于dict和list等数据结构的对象,直接赋值使用的是引用的方式。而有些情况下需要复制整个对象,这时可以使用copy包里的copy和deepcopy,这两个函数的不同之处在于后者是递归复制的。效率也不一样:(以下程序在ipython中运行)

timeit后面的-n表示运行的次数,后两行对应的是两个timeit的输出,下同。由此可见后者是一个数量级。

import copy
a = range(100000)
%timeit -n 10 copy.copy(a) # 运行10次 copy.copy(a)

%timeit -n 10 copy.deepcopy(a)
10 loops, best of 3: 1.55 ms per loop
10 loops, best of 3: 151 ms per loop

49. 合理使用生成器(generator)和yield

%timeit -n 100 a = (i for i in range(100000))
%timeit -n 100 b = [i for i in range(100000)]
100 loops, best of 3: 1.54 ms per loop
100 loops, best of 3: 4.56 ms per loop

使用()得到的是一个generator对象,所需要的内存空间与列表的大小无关,所以效率会高一些。在具体应用上,比如set(i for i in range(100000))会比set([i for i in range(100000)])快。

但是对于需要循环遍历的情况:

%timeit -n 10 for x in (i for i in range(100000)): pass
%timeit -n 10 for x in [i for i in range(100000)]: pass
10 loops, best of 3: 6.51 ms per loop
10 loops, best of 3: 5.54 ms per loop

后者的效率反而更高,但是如果循环里有break,用generator的好处是显而易见的。yield也是用于创建generator:

50. 使用级联比较x < y < z

x, y, z = 1,2,3
%timeit -n 1000000 if x < y < z:pass
%timeit -n 1000000 if x < y and y < z:pass
1000000 loops, best of 3: 101 ns per loop
1000000 loops, best of 3: 121 ns per loop

x < y < z效率略高,而且可读性更好。

51. while 1 比 while True 更快

def while_1():
    n = 100000
    while 1:
        n -= 1
        if n  0: break
def while_true():
    n = 100000
    while True:
        n -= 1
        if n  0: break    

m, n = 1000000, 1000000 
%timeit -n 100 while_1()
%timeit -n 100 while_true()
100 loops, best of 3: 3.69 ms per loop
100 loops, best of 3: 5.61 ms per loop

while 1 比 while true快很多,原因是在python2.x中,True是一个全局变量,而非关键字。

52. 使用**而不是pow

%timeit -n 10000 c = pow(2,20)
%timeit -n 10000 c = 2**20
10000 loops, best of 3: 284 ns per loop
10000 loops, best of 3: 16.9 ns per loop

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53. 使用 cProfile, cStringIO 和 cPickle等用c实现相同功能(分别对应profile, StringIO, pickle)的包

import cPickle
import pickle
a = range(10000)
%timeit -n 100 x = cPickle.dumps(a)
%timeit -n 100 x = pickle.dumps(a)
100 loops, best of 3: 1.58 ms per loop
100 loops, best of 3: 17 ms per loop

由c实现的包,速度快10倍以上!

54. 使用最佳的反序列化方式

下面比较了eval, cPickle, json方式三种对相应字符串反序列化的效率,可见json比cPickle快近3倍,比eval快20多倍。

import json
import cPickle
a = range(10000)
s1 = str(a)
s2 = cPickle.dumps(a)
s3 = json.dumps(a)
%timeit -n 100 x = eval(s1)
%timeit -n 100 x = cPickle.loads(s2)
%timeit -n 100 x = json.loads(s3)
100 loops, best of 3: 16.8 ms per loop
100 loops, best of 3: 2.02 ms per loop
100 loops, best of 3: 798 µs per loop

55. 怎么才算精通python

这个问题比较难回答,我是看 怎么样才算是精通 Python 这个知乎问答,按照自己的看法整理了一些观点。不要问我是按什么标准整理的,我只能说,整理的这些点,第一,在我看来都说得不错;第二,我自己都会去按照这些点来看看自己离 “精通” python还有多远。

  • 熟悉语法以及原生数据结构
  • 熟悉基本实现中的性能特点,就是知道什么操作会慢
  • 会使用profile以及基于profile的性能分析工具
  • 会使用运行时编译和静态编译的工具。pypy,numba,cython,ctypes,original C/C++ extension
  • 熟悉你所在领域的拓展库,比如我,科学计算方面的库不要太多,numpy衍生出来的一大堆大堆
  • 了解基本的编译过程,基本的操作系统知识(只要你C、C++学的还行就可以了)
  • 要想精通python,写的代码首先得pythonic
  • 研读牛B的开源代码,在这过程中会遇到python的许多高阶用法
  • 理解装饰器,生成器,描述符,元类
  • 掌握list comprehension,
  • 多用内置函数:map,reduce,filter,iter,range,divmod,round,chr,enumerate,all,any,slice,zip+

56. python 猴子补丁相关

python里有一个很奇妙的monkey patch,中文叫做猴子补丁,是指的是在运行时动态替换某些已加载的模块的实现。第一次了解这个概念是在使用gevent的时候,需要把python自带的socket,os等相关模块的实现改变成异步形式,但同时不改动python的源代码。