Python 二十三大實踐、編碼建議和技巧

• 2020 年 2 月 19 日
• 筆記

一、開篇

2020年，你又立了什麼新的 Flag？新一年，我為大家準備 23 個非常優秀的 Python 實踐技巧。希望這些訣竅能在實際工作中幫助大家，並且學到一些有用的知識。

二、技巧篇

1、檢查並使用滿足需求的最小Python版本

你可以在程式碼中檢查Python 版本，以確保你的程式碼使用者沒有使用不兼容的版本運行腳本。使用以下程式碼進行簡單的檢查：

import sys    if not sys.version_info > (2, 7):      print('當前Python版本低於2.7')  elif (2, 7) <= sys.version_info <= (3, 8):      print('當前Python版本大於或等於2.7但小於3.8')  else:      print('其它版本')

2、列表解析式

列表解析式可以用來替換通過循環來填充列表的醜陋方法，其基本語法是：

[ expression for item in list if conditional ]

一個非常基礎的例子，用於生成包含連續數字的列表：

mylist = [i for i in range(10)]    print(mylist)  # [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

由於可以使用表達式，因此可以通過更複雜的數學方法來生成列表：

squares = [x**2 for x in range(10)]    print(squares)  # [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

甚至也可以調用外部函數：

def some_function(a):      return (a + 5) / 2    my_function = [some_function(i) for i in range(10)]  print(my_function)  # [2, 3, 3, 4, 4, 5, 5, 6, 6, 7]

最後，也可以用if作為生成條件來對列表進行過濾。在下面的例子中，只有偶數被保留：

filtered = [i for i in range(20) if i%2==0]    print(filtered)  # [0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18]

3、檢查對象的記憶體佔用情況

通過sys.getsizeof(object)命令可以查看任何對象的記憶體使用情況：

import sys  mylist=range(0, 1000000)  print(sys.getsizeof(mylist))

因為range函數返回的是一個類對象，這個類對象表現為一個列表。因此使用range函數比使用實際的包含一萬個數字的列表要更加節省記憶體。

4、'==' VS 'is'用法

等於（==）和 is 是 Python 中對象比較常用的兩種方式。簡單來說，'=='操作符比較對象之間的值是否相等，比如下面的例子，表示比較變數 a 和 b 所指向的值是否相等。

a == b

而'is'操作符比較的是對象的身份標識是否相等，即它們是否是同一個對象，是否指向同一個記憶體地址。在 Python 中，每個對象的身份標識，都能通過函數 id(object) 獲得。因此，'is'操作符，相當於比較對象之間的 ID 是否相等。

a = 10  b = 10    a == b  True    id(a)  4427562448    id(b)  4427562448    a is b  True

不過，需要注意，對於整型數字來說，以上a is b為 True 的結論，只適用於 -5 到 256 範圍內的數字。比如下面這個例子：

a = 257  b = 257    a == b  True    id(a)  4473417552    id(b)  4473417584    a is b  False

這裡我們把 257 同時賦值給了 a 和 b，可以看到a == b仍然返回 True，因為 a 和 b 指向的值相等。但奇怪的是，a is b返回了 false，並且我們發現，a 和 b 的 ID 不一樣了，這是為什麼呢？

這是由於Python出於對性能優化的考慮，Python 內部會對 -5 到 256 的整型維持一個數組，起到一個快取的作用。這樣，每次你試圖創建一個 -5 到 256 範圍內的整型數字時，Python 都會從這個數組中返回相對應的引用，而不是重新開闢一塊新的記憶體空間。但是，如果整型數字超過了這個範圍，比如上述例子中的 257，Python 則會為兩個 257 開闢兩塊記憶體區域，因此 a 和 b 的 ID 不一樣，a is b就會返回 False 了。

通常來說，在實際工作中，當我們比較變數時，使用'=='的次數會比'is'多得多，因為我們一般更關心兩個變數的值，而不是它們內部的存儲地址。但是，當我們比較一個變數與一個單例（singleton）時，通常會使用'is'。

5、返回多個值

Pyhon中的函數都可以返回多個變數，而不需要字典，列表或者類作為返回對象。方法如下：

def get_user(id):      # fetch user from database      # ....      return name, birthdate    name, birthdate = get_user(4)

對於有限數量的返回值，這是可以的。但是任何超過3個值的內容都應該放到一個(data)類中。

6、使用 data 類

從3.7版本開始，Python提供了 data 類。與常規類或其他替代方法(如返回多個值或字典)相比，有以下幾個優點：

• 數據類需要至少一定數量的程式碼
• 可以通過 __eq__ 方法來比較不同的data類對象
• 可以 __repr__ 通過很容易地列印一個數據類來進行調試
• 數據類需要類型提示，因此減少了 bug

一個data類的例子如下：

from dataclasses import dataclass    @dataclass  class Card:      name: str      sex: str    card = Card("MikeZhou", "Man")  print(card.name)  # 'Mikezhou'  print(card.sex)  # 'Man'    print(card)

詳細教程參見：

https://realpython.com/python-data-classes/

7、字典合併（Python 3.5+）

從Python 3.5開始，字典的合併變得更簡單了：

dict1 = { 'a': 1, 'b': 2 }  dict2 = { 'b': 3, 'c': 4 }  merged = { **dict1, **dict2 }    print (merged)  # {'a': 1, 'b': 3, 'c': 4}

8、將字元串轉化為標題格式

在標題格式中，非介詞的首字母會大寫。可以通過.title()方法實現：

mystring = "awesome python tricks"  print(mystring.title())  'Awesome Python Tricks'

9、將列表中的字元串合併到一起

從列表中創建字元串，並在兩個單詞間插入空格：

mylist = ['mikezhou_talk', '中文名是:', '測試開發技術']  mystring = " ".join(mylist)  print(mystring)  # 'mikezhou_talk 中文名是: 測試開發技術'

也許你會疑惑，為什麼不使用mylist.join(" ")呢？歸根結底，String.join()函數不僅可以連接列表，還可以連接任何可迭代的列表。將它放在String中會阻止在多個位置實現相同的功能。

10、Emoji表情

這些表情具有很強的表達能力，能給人留下深刻印象。更重要的是，這在分析社交媒體數據時尤其有用。

首先通過以下命令安裝emoji模組：

pip3 install emoji

可以按照以下方法使用表情：

import emoji  result = emoji.emojize('Python is :thumbs_up:')  print(result)  # 'Python is ?'    # You can also reverse this:  result = emoji.demojize('Python is ?')  print(result)  # 'Python is :thumbs_up:'

更多複雜的例子以及文檔，參見：

https://pypi.org/project/emoji/

11、翻轉字元串和列表

可以用切片操作來翻轉列表或字元串，將step設置為負值即可實現：

revstring = "abcdefg"[::-1]  print(revstring)  # 'gfedcba'    revarray = [1, 2, 3, 4, 5][::-1]  print(revarray)  # [5, 4, 3, 2, 1]

12、圖片顯示

可以通過Pillow模組來顯示圖片，首先安裝python圖片庫：

pip3 install Pillow

然後下載你要顯示的圖片，並重命名。然後可以通過以下命令來顯示圖片：

from PIL import Image    im = Image.open("mikezhou.jpg")  im.show()  print(im.format, im.size, im.mode)  # JPEG (1920, 1357) RGB

Pillow的功能遠不止顯示圖片。它可以對圖片進行分析，調整大小，濾波，增強，變形等等。更多資料詳見文檔：

https://pillow.readthedocs.io/en/stable/。

13、從列表或字元串中獲取唯一元素

通過set()函數可以將列表或字元串轉換為集合，集合中的不含重複元素：

mylist = [1, 1, 2, 3, 4, 5, 5, 5, 6, 6]  print (set(mylist))  # {1, 2, 3, 4, 5, 6}    print (set("aaabbbcccdddeeefff"))  # {'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'}

14、找出最常出現的值

查找列表或字元串中最常出現的值：

test = [1, 2, 3, 4, 2, 2, 3, 1, 4, 4, 4]  print(max(set(test), key = test.count))  # 4

你可以嘗試自行理解上述程式碼。好吧，也許你並沒有嘗試。上述程式碼的工作原理如下：

• max()將返回列表中的最大值。key參數接受單個參數函數確定訂製排序順序，在本例中，它是test.count，該函數應用於iterable對象中的每個元素。
• .count()是列表的一個內建函數，該函數接收一個參數，並計算該參數的出現次數。因此在本例中，test.count(1)返回2，testcount(4)返回4。
• set(test)返回test列表中的所有唯一值，因此是{1,2,3,4}。

因此在上面的這行語句中我們首先找出了test列表的所有獨特值，即{1,2,3,4}。接著，將.count函數應用於set中的每個值，得到一個數量列表，然後通過max找出數量最大的值。

15、創建進度條

可以自行創建進度條，但也可以通過progress模組來快速創建：

pip3 install progress

然後通過以下程式碼來創建進度條：

from progress.bar import Bar    bar = Bar('Processing', max=20)  for i in range(20):      # Do some work      bar.next()  bar.finish()

16、快速創建web伺服器

您可以快速啟動web伺服器，來提供當前工作目錄的內容：

python3 -m http.server

如果您想與同事共享一些內容，或者想測試一個簡單的HTML站點，這是非常有用的。

17、用於條件賦值的三元運算符

這是另一種使你程式碼變得簡潔，同時保持可讀性的方法：

[on_true] if [expression] else [on_false]

一個簡單的例子如下：

x = "Success!" if (y == 2) else "Failed!"

18、統計元素的出現次數

可以使用Collections依賴包中的Counter方法來獲得一個包含列表中所有惟一元素計數的字典：

from collections import Counter    mylist = [1, 1, 2, 3, 4, 5, 5, 5, 6, 6]  c = Counter(mylist)  print(c)  # Counter({1: 2, 2: 1, 3: 1, 4: 1, 5: 3, 6: 2})    print(Counter("aaaaabbbbbccccc"))  # Counter({'a': 5, 'b': 5, 'c': 5})

19、加入色彩

通過 Colorama 依賴包，可以在終端中添加更多色彩：

from colorama import Fore, Back, Style  print(Fore.RED + 'some red text')  print(Back.GREEN + 'and with a green background')  print(Style.DIM + 'and in dim text')  print(Style.RESET_ALL)  print('back to normal now')

關於Colorama依賴包的更多資訊，參見：

https://pypi.org/project/colorama/

20、日期處理

python-dateutil模組為標準的datetime模組提供了強大的擴展。首先安裝該模組：

pip3 install python-dateutil 

你可以用這個庫做很多很酷的事情。我講把我認為特別有用的一個功能作為示例：日誌文件中日期的模糊解析等。如下：

from dateutil.parser import parse  logline = 'INFO 2020-01-01T00:00:01 Happy new year, human.'  timestamp = parse(log_line, fuzzy=True)  print(timestamp)  # 2020-01-01 00:00:01

只要記住，如果datatime不具備某個功能，那datautil一定有該功能，datautil是datatime功能的延續。

21、通過chardet檢測字符集合

可以使用chardet模組來檢測文件中的字符集合。這在分析大量隨機文本時非常有用。安裝chardet模組：

pip install chardet

現在你有了一個額外的命令行工具chardetect，它可以這樣使用：

chardetect somefile.txt  somefile.txt: ascii with confidence 1.0

你也可以通過編程的方式來使用這個依賴包，詳見文檔：

https://chardet.readthedocs.io/en/latest/usage.html

22、用 cProfile 進行性能分析

日常工作中，我們常常會遇到這樣的問題：在線上，產品的某個功能模組效率低下，延遲（latency）高，佔用的資源多，但卻不知道是哪裡出了問題。

如果能對程式碼的每個部分進行動態的分析，比如準確計算出每個模組消耗的時間等。這樣就可以知道程式的瓶頸所在，從而對其進行修正或優化。在 Python 中，這些需求用 cProfile 就可以實現。

舉個例子，比如我想計算斐波拉契數列，運用遞歸思想，我們很容易就能寫出下面這樣的程式碼：

def fib(n):      if n == 0:          return 0      elif n == 1:          return 1      else:          return fib(n-1) + fib(n-2)    def fib_seq(n):      res = []      if n > 0:          res.extend(fib_seq(n-1))      res.append(fib(n))      return res    fib_seq(30)

接下來，我想要測試一下這段程式碼總的效率以及各個部分的效率。那麼，我就只需在開頭導入 cProfile 這個模組，並且在最後運行 cProfile.run() 就可以了：

import cProfile  # def fib(n)  # def fib_seq(n):  cProfile.run('fib_seq(30)')

或者更簡單一些，直接在運行腳本的命令中，加入選項「-m cProfile」也很方便：

python3 -m cProfile xxx.py

運行完畢後，我們可以看到下面這個輸出介面：

23、合理利用assert

Python 的 assert 語句，可以說是一個 debug 的好工具，主要用於測試一個條件是否滿足。如果測試的條件滿足，則什麼也不做，相當於執行了 pass 語句；如果測試條件不滿足，便會拋出異常 AssertionError，並返回具體的錯誤資訊。

比如下面這個例子：

assert 1 == 2,  'assertion is wrong'

它相當於下面這兩行程式碼：

if __debug__:      if not expression1: raise AssertionError(expression2)

這裡的__debug__是一個常數。如果 Python 程式執行時附帶了-O這個選項，比如Python test.py -O，那麼程式中所有的 assert 語句都會失效，常數__debug__便為 False；反之__debug__則為 True。

再來看一個例子：

def apply_discount(price, discount):      updated_price = price * (1 - discount)      assert 0 <= updated_price <= price, 'price should be greater or equal to 0 and less or equal to original price'      return updated_price

我們加入了 assert 語句，規定銷售數目必須大於 0，這樣就可以防止後台計算那些還未開賣的課程的價格。

總的來說，assert 在程式中的作用，是對程式碼做一些 internal 的 self-check。使用 assert，就表示你很確定。這個條件一定會發生或者一定不會發生。如果你的程式沒有 bug，那麼 assert 永遠不會拋出異常；而它一旦拋出了異常，你就知道程式存在問題了，並且可以根據錯誤資訊，很容易定位出錯誤的源頭。

以上就是為大家整理的23個Python常用技巧，希望這些技巧能幫助你在新的一年裡有個不錯的開始。

無論是對於 Python 這門語言，還是其他語言，或是電腦的其他領域，我認為實踐永遠是至關重要的。電腦科學是一門偏向工程的學科，所以一定要多實踐，多寫程式碼，多交流，多思考。

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