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python3语法糖

发布时间:2023-04-18 18:50:57

‘壹’ lua和python哪个适合小白

python更适合小白,python方便好用的slice操作,lua就没有。
lua的初衷本就是是作为一个嵌入式语言,为了这个目的,它的一切都是减无可减,拿来写大点儿的东西,就会感觉老是要自己发明轮子。比如,python方便好用的slice操作,lua就没有。python3的好处就是轮子基本上都发明好了,而且语言本身也有一堆语法糖让你用起来方便快捷。但是如果项目需要一个嵌入式脚本引擎的话,我还是会选择lua的。

‘贰’ Python 有哪些好玩的语法糖

当然是函数式那一套黑魔法啦,且听我细细道来。
lambda表达式
也就是匿名函数。
用法:lambda 参数列表 : 返回值
例:
+1函数
f=lambda x:x+1

max函数(条件语句的写法如下)
f_max=lambda x,y:x if x>y else y

上述定义的函数与用def定义的函数没有区别,而且左边的f=在某些情况下并不是必要的。
filter,map,rece
filter函数接受两个参数,第一个是过滤函数,第二个是可遍历的对象,用于选择出所有满足过滤条件的元素,不同版本的filter的返回值稍有区别,我用的是python3.5,filter返回的是经过过滤的可遍历对象。
例:
去除小写字母
s=filter(lambda x:not str(x).islower(),"asdasfAsfBsdfC")
for ch in s:
print(ch)

map函数接受的参数类型与filter类似,它用于把函数作用于可遍历对象的每一个元素。类似于数学中映射的概念。
例:
求y=2x+1(偷偷用了一下range函数生成定义域)
s=map(lambda x:2*x+1,range(6))
for x in s:
print(x)

rece函数对每个元素作累计操作,它接受的第一个参数必须是有两个参数的函数。
例:
求和
from functools import rece
s=rece(lambda x,y:x+y,range(1,6))
print(s)

求乘积(第三个可选参数表示累计变量的初值)
from functools import rece
s=rece(lambda x,y:x*y,range(1,6),1)
print(s)

柯里化(curry)函数
如果一个函数需要2个参数,而你只传入一个参数,那么你就可以得到一个柯里化的函数,这是函数式编程语言的重要特性之一,遗憾的是,python并不能在语法层面支持柯里化调用,但它在库中提供了接口。
例:
*3函数
f_mul=lambda x,y:x*y
from functools import partial
mul3=partial(f_mul,3)
print(mul3(1))
print(mul3(6))

打包与解包
有点类似于函数式中的模式匹配,略牵强。
t=(1,2,3)
x,y,z=t

列表生成式
这个也有点牵强,不知道严格意义上讲属不属于函数式风格。
例:生成奇数序列
l=[2*x+1 for x in range(10)]
for i in l:
print(i)

最后来一个彩蛋(以前某答主提到的用调分函数来美颜的算法,忘了出处了,侵删)
from PIL import Image
from math import sqrt

im = Image.open("a.jpg")
ret= im.convert(mode="RGB")
ret = ret.point(lambda x:sqrt(x)*sqrt(255))
ret.save("b.jpg")

‘叁’ Python 里为什么函数可以返回一个函数内部定义的函数

“在Python中,函数本身也是对象”
这一本质。那不妨慢慢来,从最基本的概念开始,讨论一下这个问题:
1. Python中一切皆对象
这恐怕是学习Python最有用的一句话。想必你已经知道Python中的list, tuple, dict等内置数据结构,当你执行:
alist = [1, 2, 3]

时,你就创建了一个列表对象,并且用alist这个变量引用它:
当然你也可以自己定义一个类:
class House(object):
def __init__(self, area, city):
self.area = area
self.city = city

def sell(self, price):
[...] #other code
return price

然后创建一个类的对象:
house = House(200, 'Shanghai')

OK,你立马就在上海有了一套200平米的房子,它有一些属性(area, city),和一些方法(__init__, self):

2. 函数是第一类对象
和list, tuple, dict以及用House创建的对象一样,当你定义一个函数时,函数也是对象:
def func(a, b):
return a+b

在全局域,函数对象被函数名引用着,它接收两个参数a和b,计算这两个参数的和作为返回值。
所谓第一类对象,意思是可以用标识符给对象命名,并且对象可以被当作数据处理,例如赋值、作为参数传递给函数,或者作为返回值return 等
因此,你完全可以用其他变量名引用这个函数对象:
add = func

这样,你就可以像调用func(1, 2)一样,通过新的引用调用函数了:
print func(1, 2)
print add(1, 2) #the same as func(1, 2)

或者将函数对象作为参数,传递给另一个函数:
def caller_func(f):
return f(1, 2)

if __name__ == "__main__":
print caller_func(func)

可以看到,

函数对象func作为参数传递给caller_func函数,传参过程类似于一个赋值操作f=func;

于是func函数对象,被caller_func函数作用域中的局部变量f引用,f实际指向了函数func;cc

当执行return f(1, 2)的时候,相当于执行了return func(1, 2);

因此输出结果为3。
3. 函数对象 vs 函数调用
无论是把函数赋值给新的标识符,还是作为参数传递给新的函数,针对的都是函数对象本身,而不是函数的调用。
用一个更加简单,但从外观上看,更容易产生混淆的例子来说明这个问题。例如定义了下面这个函数:
def func():
return "hello,world"

然后分别执行两次赋值:
ref1 = func #将函数对象赋值给ref1
ref2 = func() #调用函数,将函数的返回值("hello,world"字符串)赋值给ref2

很多初学者会混淆这两种赋值,通过Python内建的type函数,可以查看一下这两次赋值的结果:
In [4]: type(ref1)
Out[4]: function

In [5]: type(ref2)
Out[5]: str

可以看到,ref1引用了函数对象本身,而ref2则引用了函数的返回值。通过内建的callable函数,可以进一步验证ref1是可调用的,而ref2是不可调用的:
In [9]: callable(ref1)
Out[9]: True

In [10]: callable(ref2)
Out[10]: False

传参的效果与之类似。
4. 闭包&LEGB法则
所谓闭包,就是将组成函数的语句和这些语句的执行环境打包在一起时,得到的对象
听上去的确有些复杂,还是用一个栗子来帮助理解一下。假设我们在foo.py模块中做了如下定义:
#foo.py
filename = "foo.py"

def call_func(f):
return f() #如前面介绍的,f引用一个函数对象,然后调用它

在另一个func.py模块中,写下了这样的代码:
#func.py
import foo #导入foo.py

filename = "func.py"
def show_filename():
return "filename: %s" % filename

if __name__ == "__main__":
print foo.call_func(show_filename) #注意:实际发生调用的位置,是在foo.call_func函数中

当我们用python func.py命令执行func.py时输出结果为:
chiyu@chiyu-PC:~$ python func.py
filename:func.py

很显然show_filename()函数使用的filename变量的值,是在与它相同环境(func.py模块)中定义的那个。尽管foo.py模块中也定义了同名的filename变量,而且实际调用show_filename的位置也是在foo.py的call_func内部。
而对于嵌套函数,这一机制则会表现的更加明显:闭包将会捕捉内层函数执行所需的整个环境:
#enclosed.py
import foo
def wrapper():
filename = "enclosed.py"
def show_filename():
return "filename: %s" % filename
print foo.call_func(show_filename) #输出:filename: enclosed.py

实际上,每一个函数对象,都有一个指向了该函数定义时所在全局名称空间的__globals__属性:
#show_filename inside wrapper
#show_filename.__globals__

{
'__builtins__': <mole '__builtin__' (built-in)>, #内建作用域环境
'__file__': 'enclosed.py',
'wrapper': <function wrapper at 0x7f84768b6578>, #直接外围环境
'__package__': None,
'__name__': '__main__',
'foo': <mole 'foo' from '/home/chiyu/foo.pyc'>, #全局环境
'__doc__': None
}

当代码执行到show_filename中的return "filename: %s" % filename语句时,解析器按照下面的顺序查找filename变量:

Local - 本地函数(show_filename)内部,通过任何方式赋值的,而且没有被global关键字声明为全局变量的filename变量;

Enclosing - 直接外围空间(上层函数wrapper)的本地作用域,查找filename变量(如果有多层嵌套,则由内而外逐层查找,直至最外层的函数);

Global - 全局空间(模块enclosed.py),在模块顶层赋值的filename变量;

Builtin - 内置模块(__builtin__)中预定义的变量名中查找filename变量;
在任何一层先找到了符合要求的filename变量,则不再向更外层查找。如果直到Builtin层仍然没有找到符合要求的变量,则抛出NameError异常。这就是变量名解析的:LEGB法则。
总结:

闭包最重要的使用价值在于:封存函数执行的上下文环境;

闭包在其捕捉的执行环境(def语句块所在上下文)中,也遵循LEGB规则逐层查找,直至找到符合要求的变量,或者抛出异常。

5. 装饰器&语法糖(syntax sugar)
那么闭包和装饰器又有什么关系呢?
上文提到闭包的重要特性:封存上下文,这一特性可以巧妙的被用于现有函数的包装,从而为现有函数更加功能。而这就是装饰器。
还是举个例子,代码如下:
#alist = [1, 2, 3, ..., 100] --> 1+2+3+...+100 = 5050
def lazy_sum():
return rece(lambda x, y: x+y, alist)

我们定义了一个函数lazy_sum,作用是对alist中的所有元素求和后返回。alist假设为1到100的整数列表:
alist = range(1, 101)

但是出于某种原因,我并不想马上返回计算结果,而是在之后的某个地方,通过显示的调用输出结果。于是我用一个wrapper函数对其进行包装:
def wrapper():
alist = range(1, 101)
def lazy_sum():
return rece(lambda x, y: x+y, alist)
return lazy_sum

lazy_sum = wrapper() #wrapper() 返回的是lazy_sum函数对象

if __name__ == "__main__":
lazy_sum() #5050

这是一个典型的Lazy Evaluation的例子。我们知道,一般情况下,局部变量在函数返回时,就会被垃圾回收器回收,而不能再被使用。但是这里的alist却没有,它随着lazy_sum函数对象的返回被一并返回了(这个说法不准确,实际是包含在了lazy_sum的执行环境中,通过__globals__),从而延长了生命周期。
当在if语句块中调用lazy_sum()的时候,解析器会从上下文中(这里是Enclosing层的wrapper函数的局部作用域中)找到alist列表,计算结果,返回5050。
当你需要动态的给已定义的函数增加功能时,比如:参数检查,类似的原理就变得很有用:
def add(a, b):
return a+b

这是很简单的一个函数:计算a+b的和返回,但我们知道Python是 动态类型+强类型 的语言,你并不能保证用户传入的参数a和b一定是两个整型,他有可能传入了一个整型和一个字符串类型的值:
In [2]: add(1, 2)
Out[2]: 3

In [3]: add(1.2, 3.45)
Out[3]: 4.65

In [4]: add(5, 'hello')
---------------------------------------------------------------------------
TypeError Traceback (most recent call last)
/home/chiyu/<ipython-input-4-f2f9e8aa5eae> in <mole>()
----> 1 add(5, 'hello')

/home/chiyu/<ipython-input-1-02b3d3d6caec> in add(a, b)
1 def add(a, b):
----> 2 return a+b

TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

于是,解析器无情的抛出了一个TypeError异常。
动态类型:在运行期间确定变量的类型,python确定一个变量的类型是在你第一次给他赋值的时候;
强类型:有强制的类型定义,你有一个整数,除非显示的类型转换,否则绝不能将它当作一个字符串(例如直接尝试将一个整型和一个字符串做+运算);
因此,为了更加优雅的使用add函数,我们需要在执行+运算前,对a和b进行参数检查。这时候装饰器就显得非常有用:
import logging

logging.basicConfig(level = logging.INFO)

def add(a, b):
return a + b

def checkParams(fn):
def wrapper(a, b):
if isinstance(a, (int, float)) and isinstance(b, (int, float)): #检查参数a和b是否都为整型或浮点型
return fn(a, b) #是则调用fn(a, b)返回计算结果

#否则通过logging记录错误信息,并友好退出
logging.warning("variable 'a' and 'b' cannot be added")
return
return wrapper #fn引用add,被封存在闭包的执行环境中返回

if __name__ == "__main__":
#将add函数对象传入,fn指向add
#等号左侧的add,指向checkParams的返回值wrapper
add = checkParams(add)
add(3, 'hello') #经过类型检查,不会计算结果,而是记录日志并退出

注意checkParams函数:

首先看参数fn,当我们调用checkParams(add)的时候,它将成为函数对象add的一个本地(Local)引用;

在checkParams内部,我们定义了一个wrapper函数,添加了参数类型检查的功能,然后调用了fn(a, b),根据LEGB法则,解释器将搜索几个作用域,并最终在(Enclosing层)checkParams函数的本地作用域中找到fn;

注意最后的return wrapper,这将创建一个闭包,fn变量(add函数对象的一个引用)将会封存在闭包的执行环境中,不会随着checkParams的返回而被回收;

当调用add = checkParams(add)时,add指向了新的wrapper对象,它添加了参数检查和记录日志的功能,同时又能够通过封存的fn,继续调用原始的add进行+运算。
因此调用add(3, 'hello')将不会返回计算结果,而是打印出日志:
chiyu@chiyu-PC:~$ python func.py
WARNING:root:variable 'a' and 'b' cannot be added

有人觉得add = checkParams(add)这样的写法未免太过麻烦,于是python提供了一种更优雅的写法,被称为语法糖:
@checkParams
def add(a, b):
return a + b

这只是一种写法上的优化,解释器仍然会将它转化为add = checkParams(add)来执行。
6. 回归问题
def addspam(fn):
def new(*args):
print "spam,spam,spam"
return fn(*args)
return new

@addspam
def useful(a,b):
print a**2+b**2

首先看第二段代码:

@addspam装饰器,相当于执行了useful = addspam(useful)。在这里题主有一个理解误区:传递给addspam的参数,是useful这个函数对象本身,而不是它的一个调用结果;

再回到addspam函数体:

return new 返回一个闭包,fn被封存在闭包的执行环境中,不会随着addspam函数的返回被回收;

而fn此时是useful的一个引用,当执行return fn(*args)时,实际相当于执行了return useful(*args);

最后附上一张代码执行过程中的引用关系图,希望能帮助你理解:

‘肆’ Python协程之asyncio

asyncio 是 Python 中的异步IO库,用来编写并发协程,适用于IO阻塞且需要大量并发的场景,例如爬虫、文件读写。

asyncio 在 Python3.4 被引入,经过几个版本的迭代,特性、语法糖均有了不同程度的改进,这也使得不同版本的 Python 在 asyncio 的用法上各不相同,显得有些杂乱,以前使用的时候也是本着能用就行的原则,在写法上走了一些弯路,现在对 Python3.7+ 和 Python3.6 中 asyncio 的用法做一个梳理,以便以后能更好的使用。

协程,又称微线程,它不被操作系统内核所管理,而完全是由程序控制,协程切换花销小,因而有更高的性能。

协程可以比作子程序,不同的是,执行过程中协程可以挂起当前状态,转而执行其他协程,在适当的时候返回来接着执行,协程间的切换不需要涉及任何系统调用或任何阻塞调用,完全由协程调度器进行调度。

Python 中以 asyncio 为依赖,使用 async/await 语法进行协程的创建和使用,如下 async 语法创建一个协程函数:

在协程中除了普通函数的功能外最主要的作用就是:使用 await 语法等待另一个协程结束,这将挂起当前协程,直到另一个协程产生结果再继续执行:

asyncio.sleep() 是 asyncio 包内置的协程函数,这里模拟耗时的IO操作,上面这个协程执行到这一句会挂起当前协程而去执行其他协程,直到sleep结束,当有多个协程任务时,这种切换会让它们的IO操作并行处理。

注意,执行一个协程函数并不会真正的运行它,而是会返回一个协程对象,要使协程真正的运行,需要将它们加入到事件循环中运行,官方建议 asyncio 程序应当有一个主入口协程,用来管理所有其他的协程任务:

在 Python3.7+ 中,运行这个 asyncio 程序只需要一句: asyncio.run(main()) ,而在 Python3.6 中,需要手动获取事件循环并加入协程任务:

事件循环就是一个循环队列,对其中的协程进行调度执行,当把一个协程加入循环,这个协程创建的其他协程都会自动加入到当前事件循环中。

其实协程对象也不是直接运行,而是被封装成一个个待执行的 Task ,大多数情况下 asyncio 会帮我们进行封装,我们也可以提前自行封装 Task 来获得对协程更多的控制权,注意,封装 Task 需要 当前线程有正在运行的事件循环 ,否则将引 RuntimeError,这也就是官方建议使用主入口协程的原因,如果在主入口协程之外创建任务就需要先手动获取事件循环然后使用底层方法 loop.create_task() ,而在主入口协程之内是一定有正在运行的循环的。任务创建后便有了状态,可以查看运行情况,查看结果,取消任务等:

asyncio.create_task() 是 Python3.7 加入的高层级API,在 Python3.6,需要使用低层级API asyncio.ensure_future() 来创建 Future,Future 也是一个管理协程运行状态的对象,与 Task 没有本质上的区别。

通常,一个含有一系列并发协程的程序写法如下(Python3.7+):

并发运行多个协程任务的关键就是 asyncio.gather(*tasks) ,它接受多个协程任务并将它们加入到事件循环,所有任务都运行完成后会返回结果列表,这里我们也没有手动封装 Task,因为 gather 函数会自动封装。

并发运行还有另一个方法 asyncio.wait(tasks) ,它们的区别是:

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