Python深入学习之《Fluent Python》 Part 1

Posted 2020-11-05 Roarcantprogramming

Python深入学习之《Fluent Python》 Part 1

从上个周末开始看这本《流畅的蟒蛇》，技术是慢慢积累的，Python也是慢慢才能写得优雅(pythonic)的。

数据模型

python纸牌

import collections

# 用来构建一个只有属性，没有方法的简单类，来代表扑克牌的号码和花色。
Card = collections.namedtuple('Card', ['rank', 'suit'])

class FrenchDeck:
    # 扑克牌的号码
    ranks = [str(n) for n in range(2,11) + list('JQKA')]
    # 扑克牌的花色，分别是黑桃，方块，梅花，红桃
    suits = 'spades diamonds clubs hearts'.split()

    def __init__(self):
        # 单下划线表示私有变量，不希望被外界更改
        self._cards = [Card(rank, suit) for suit in self.suits for rank in self.ranks]

    def __len__(self):
        return len(self._cards)

    def __getitem__(self, item):
        return self._cards[item]

重点在于其中的__len__方法和__getitem__方法，这是系统方法的重载，python这样可以增加灵活性。

需要指出的是遍历操作并不总是显式的。如果一个集合没有实现?contains?方法，则?in?操作就会进行顺序遍历操作。

其中用到了namedtuple简单记录下:

namedtuple

我们知道tuple可以表示不变集合，例如，一个点的二维坐标就可以表示成：

>>> p = (1, 2)

但是，看到(1, 2)，很难看出这个tuple是用来表示一个坐标的。

定义一个class又小题大做了，这时，namedtuple就派上了用场：

>>> from collections import namedtuple
>>> Point = namedtuple('Point', ['x', 'y'])
>>> p = Point(1, 2)
>>> p.x
1
>>> p.y
2

namedtuple是一个函数，它用来创建一个自定义的tuple对象，并且规定了tuple元素的个数，并可以用属性而不是索引来引用tuple的某个元素。

这样一来，我们用namedtuple可以很方便地定义一种数据类型，它具备tuple的不变性，又可以根据属性来引用，使用十分方便。

可以验证创建的Point对象是tuple的一种子类：

>>> isinstance(p, Point)
True
>>> isinstance(p, tuple)
True

类似的，如果要用坐标和半径表示一个圆，也可以用namedtuple定义：

# namedtuple('名称', [属性list]):
Circle = namedtuple('Circle', ['x', 'y', 'r'])

From 廖雪峰的官方网站

顺便贴上其他的collections模块内的类备忘：

deque

使用list存储数据时，按索引访问元素很快，但是插入和删除元素就很慢了，因为list是线性存储，数据量大的时候，插入和删除效率很低。

deque是为了高效实现插入和删除操作的双向列表，适合用于队列和栈：

>>> from collections import deque
>>> q = deque(['a', 'b', 'c'])
>>> q.append('x')
>>> q.appendleft('y')
>>> q
deque(['y', 'a', 'b', 'c', 'x'])

deque除了实现list的append()和pop()外，还支持appendleft()和popleft()，这样就可以非常高效地往头部添加或删除元素。

defaultdict

使用dict时，如果引用的Key不存在，就会抛出KeyError。如果希望key不存在时，返回一个默认值，就可以用defaultdict：

>>> from collections import defaultdict
>>> dd = defaultdict(lambda: 'N/A')
>>> dd['key1'] = 'abc'
>>> dd['key1'] # key1存在
'abc'
>>> dd['key2'] # key2不存在，返回默认值
'N/A'

注意默认值是调用函数返回的，而函数在创建defaultdict对象时传入。

除了在Key不存在时返回默认值，defaultdict的其他行为跟dict是完全一样的。

OrderedDict

使用dict时，Key是无序的。在对dict做迭代时，我们无法确定Key的顺序。

如果要保持Key的顺序，可以用OrderedDict：

>>> from collections import OrderedDict
>>> d = dict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)])
>>> d # dict的Key是无序的
{'a': 1, 'c': 3, 'b': 2}
>>> od = OrderedDict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)])
>>> od # OrderedDict的Key是有序的
OrderedDict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)])

注意，OrderedDict的Key会按照插入的顺序排列，不是Key本身排序：

>>> od = OrderedDict()
>>> od['z'] = 1
>>> od['y'] = 2
>>> od['x'] = 3
>>> list(od.keys()) # 按照插入的Key的顺序返回
['z', 'y', 'x']

OrderedDict可以实现一个FIFO（先进先出）的dict，当容量超出限制时，先删除最早添加的Key：

from collections import OrderedDict

class LastUpdatedOrderedDict(OrderedDict):

    def __init__(self, capacity):
        super(LastUpdatedOrderedDict, self).__init__()
        self._capacity = capacity

    def __setitem__(self, key, value):
        containsKey = 1 if key in self else 0
        if len(self) - containsKey >= self._capacity:
            last = self.popitem(last=False)
            print('remove:', last)
        if containsKey:
            del self[key]
            print('set:', (key, value))
        else:
            print('add:', (key, value))
        OrderedDict.__setitem__(self, key, value)

Counter

Counter是一个简单的计数器，例如，统计字符出现的个数：

>>> from collections import Counter
>>> c = Counter()
>>> for ch in 'programming':
...     c[ch] = c[ch] + 1
...
>>> c
Counter({'g': 2, 'm': 2, 'r': 2, 'a': 1, 'i': 1, 'o': 1, 'n': 1, 'p': 1})

Counter实际上也是dict的一个子类，上面的结果可以看出，字符‘g‘、‘m‘、‘r‘各出现了两次，其他字符各出现了一次。

数学类型

基本的矢量操作包括，矢量相加，矢量求模，矢量和标量相乘等等。然而我们希望用我们习惯的内置操作?+?abs?*来进行这些运算，所以需要我们自定义的数据模型实现一些特殊方法。

from math import hypot
class Vector:
    def __init__(self, x=0, y=0):
        self.x = x
        self.y = y
    def __repr__(self):
        return 'Vector(%r, %r)' % (self.x, self.y)
    def __abs__(self):
        return hypot(self.x, self.y)
    def __bool__(self):
        return bool(abs(self))
    def __add__(self, other):
        x = self.x + other.x
        y = self.y + other.y
        return Vector(x, y)
    def __mul__(self, scalar):
        return Vector(self.x * scalar, self.y * scalar)

实现了这些特殊方法后，就可以直接使用运算符对我们的数据模型进行操作了。

example:

v1 = Vector(2,4)
v2 = Vector(2,1)
v1 + v2 # Vector(4,5)
v = Vector(3,4)
abs(v) # 5.0
v * 3 # Vector(9, 12)
abs(v * 3) # 15.0

值得指出的是 repr 方法，如果不实现这个方法的话。直接打印一个 Vector 对象可能会输出

<Vector object at 0x10e100070>.

而定义了这个方法后，输出就变得相当易读

Vector(3,4)

当然，还可以定义 str 来自定义str(x)的行为。如果只想实现一个函数的话，建议实现 repr 函数，因为当没有 str，会调用__repr__作为备用。