Python的精髓居然是方括号、花括号和圆括号!

上一篇 / 下一篇  2020-08-20 09:38:14

  和其他编程语言相比,什么才是Python独一无二的特色呢?很多程序员会说,缩进。的确,缩进是Python语言的标志性特点,但这只是外在的、形式上的。从语言特性层面讲,Python的特点是什么呢?我尝试着在知乎上搜索了一下,最具代表性的答案分别是语法简洁、简单易学、代码高效、功能强大等四项。仔细品味这四项,我还是觉得,这是Python语言表现出来的使用效果或用户感受,仍然不是语言特性层面的特色。
  换个说法,究竟是Python的哪些语言特性使得人们普遍认为Python具有语法简洁、简单易学、代码高效、功能强大的特点呢?我个人认为,这要归功于列表(list)、字典(dict)、元组(tuple)和集合(set)这“四大金刚”。尽管整型(int)、浮点型(float)和字符串(str)也很重要,但这三种对象相对于其他编程语言来说,差异并不像“四大金刚”那样明显。可以毫不夸张地说,列表、字典、元组和集合代表了Python语言的核心和基础,同时也是Python的精髓所在。学会使用列表、字典、元组和集合,就意味着掌握了Python这门编程语言。
  如果认可这个观点,那么,Python的精髓就从列表、字典、元组和集合等“四大金刚”,演变成由方括号、花括号和圆括号组成的“括号族”。
  1. 方括号
  方括号几乎是所有编程语言的第一符号。这里的第一,并不是指使用频率,而是指这个符号展现出的编程语言的内涵和创造力。事实上,就符号的使用频率而言,方括号也可能排在首位——只是我的直觉,并没有统计数据支持。
  1.1 创建列表
  对于初学者来说,创建列表最常用方法的就是用一对方括号。
  >>> a = []
  >>> a
  []
  >>> b = [3.14, False, 'x', None]
  >>> b
  [3.14, False, 'x', None]
  即便是老鸟,也会大量使用方括号创建列表,尤其是使用推导式创建列表的情况下。
  >>> c = [i**2 for i in range(5)]
  >>> c
  [0, 1, 4, 9, 16]
  但我一直觉得,方括号就像口语或俚语,太过随便。我更喜欢使用严谨的list()来创建列表。使用list()创建列表,是list类的实例化的标准方法,可以体会list类的构造函数如何适应不同类型的参数。
  >>> a = list()
  >>> a
  []
  >>> b = list((3.14, False, 'x', None))
  >>> b
  [3.14, False, 'x', None]
  >>> c = list({1,2,3})
  >>> c
  [1, 2, 3]
  >>> d = list({'x':1,'y':2,'z':3})
  >>> d
  ['x', 'y', 'z']
  >>> e = list(range(5))
  >>> e
  [0, 1, 2, 3, 4]
  >>> f = list('*'*i for i in range(5))
  >>> f
  ['', '*', '**', '***', '****']
  1.2 列表的索引
  方括号可以创建列表,但方括号并不等同于列表,因为方括号还用来索引。
  >>> [3.14, False, 'x', None][2]
  'x'
  >>> [3.14, False, 'x', None][-2]
  'x'
  >>> [3.14, False, 'x', None][1:]
  [False, 'x', None]
  >>> [3.14, False, 'x', None][:-1]
  [3.14, False, 'x']
  >>> [3.14, False, 'x', None][::2]
  [3.14, 'x']
  >>> [3.14, False, 'x', None][::-1]
  [None, 'x', False, 3.14]
  列表的索引非常灵活,尤其是引入了负数索引,用-1表示最后一个元素或逆序,实属喜大普奔。上面的操作,属于常用索引方式,如果能读懂下面的代码,说明你已经具备了足够深的功力。
  >>> a = [3.14, False, 'x', None]
  >>> a[2:2] = [1,2,3]
  >>> a
  [3.14, False, 1, 2, 3, 'x', None]
  1.3 列表的方法
  对于列表对象的方法如果能信手拈来,那就是Python高手了。
  >>> a = [3.14, False, 'x', None]
  >>> a.index('x')
  2
  >>> a.append([1,2,3])
  >>> a
  [3.14, False, 'x', None, [1, 2, 3]]
  >>> a[-1].insert(1, 'ok')
  >>> a
  [3.14, False, 'x', None, [1, 'ok', 2, 3]]
  >>> a.remove(False)
  >>> a
  [3.14, 'x', None, [1, 'ok', 2, 3]]
  >>> a.pop(1)
  'x'
  >>> a
  [3.14, None, [1, 'ok', 2, 3]]
  >>> a.pop()
  [1, 'ok', 2, 3]
  >>> a
  [3.14, None]
  2. 花括号
  花括号代表字典对象,大多数初学者都这样认为。然而,这是错误的,至少是片面的。下面的代码中,a和b都是用花括号创造出来的对象,却一个是字典,一个是集合。
  >>> a = {}
  >>> a
  {}
  >>> b = {'x','y','z'}
  >>> b
  {'y', 'z', 'x'}
  >>> type(a)
  <class 'dict'>
  >>> type(b)
  <class 'set'>
  原来,Python用花括号表示字典和集合两种对象:花括号内是空的,或者是键值对的,表示字典;花括号内是无重复元素的,表示集合。为了不引起误会,我习惯用dict()来生成字典,用set()来生成集合。
  >>> dict()
  {}
  >>> dict({'x':1, 'y':2, 'z':3})
  {'x': 1, 'y': 2, 'z': 3}
  >>> dict((('x',1), ('y',2), ('z',3)))
  {'x': 1, 'y': 2, 'z': 3}
  >>> dict.fromkeys('xyz')
  {'x': None, 'y': None, 'z': None}
  >>> dict.fromkeys('abc', 0)
  {'a': 0, 'b': 0, 'c': 0}
  >>> set((3,4,5))
  {3, 4, 5}
  >>> set({'x':1, 'y':2, 'z':3})
  {'y', 'z', 'x'}
  >>> set([3,3,4,4,5,5])
  {3, 4, 5}
  编码实践中,虽然在某些情况下集合是无可替代的,但集合的使用频率是“四大金刚”中最低的,我们这里不展开讨论,只说说字典的使用技巧。
  2.1 判断一个键是否存在于字典中
  Py2时代,dict对象曾经有has_key()的方法,用来判断是否包含某个键。py3舍弃了这个方法,判断一个键是否存在于字典中,只能使用in这样的方法了。
  >>> a = dict({'x':1, 'y':2, 'z':3})
  >>> 'x' in a
  True
  >>> 'v' in a
  False
  2.2 向字典中添加一个新键或更新键值
  很多人喜欢用对字典的一个键赋值的方法,实现向字典中添加一个新键或更新键值。
  >>> a = dict()
  >>> a['name'] = 'xufive'
  >>> a
  {'name': 'xufive'}
  我不推荐这样的方式,使用update()才更有仪式感,还可以一次添加或修改多个键。
  >>> a = dict()
  >>> a.update({'name':'xufive', 'gender':'男'})
  >>> a
  {'name': 'xufive', 'gender': '男'}
  2.3 从字典中获取一个键值
  a[‘age’]是最常用的方式,但是也还会遇到键不存在的异常。下面的方法值得推荐。
  >>> a.get('age', 18)
  18
  2.4 获取字典的全部键、全部值、全部键值对
  dict类提供了keys()、values()和items()等三个方法分别返回字典的全部键、全部值和全部键值对。需要注意的是,返回结果并非列表,而是迭代器。如果你需要列表形式的返回结果,请使用list()转换。
  >>> a = dict()
  >>> a.update({'name':'xufive', 'gender':'男'})
  >>> list(a.keys())
  ['name', 'gender']
  >>> list(a.values())
  ['xufive', '男']
  >>> list(a.items())
  [('name', 'xufive'), ('gender', '男')]
  2.5 遍历字典
  遍历字典的时候,很多同学或写成遍历字典的keys()。其实,不需要这么麻烦,可以像下面这样直接遍历。
  >>> a = dict([('name', 'xufive'), ('gender', '男')])
  >>> for key in a:
  print(key, a[key])
  
  name xufive
  gender 男
  3. 圆括号
  圆括号代表元组对象,这么说应该没有问题吧?的确,听起来没有问题,但在元组的使用上,我相信每个初学者都会跌进同一个深坑至少一次。
  3.1 必入之浅坑
  元组不用于列表的最显著的特点,就是无法更新元素的值。忘记或者忽略这一点,就会入坑。
  >>> a = (3, 4)
  >>> a[0] = 5
  Traceback (most recent call last):
    File "<pyshell#14>", line 1, in <module>
      a[0] = 5
  TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
  3.2 必入之深坑
  使用了多年Python之后,我曾经写出的最糟糕的bug,就是下面这一段代码。
  >>> import threading
  >>> def do_something(name):
  print('My name is %s.'%name)
  
  >>> th = threading.Thread(target=do_something, args=('xufive'))
  >>> th.start()
  Exception in thread Thread-1:
  Traceback (most recent call last):
    File "C:\Users\xufive\AppData\Local\Programs\Python\Python37\lib\threading.py", line 926, in _bootstrap_inner
      self.run()
    File "C:\Users\xufive\AppData\Local\Programs\Python\Python37\lib\threading.py", line 870, in run
      self._target(*self._args, **self._kwargs)
  TypeError: do_something() takes 1 positional argument but 6 were given
  我分明只提供了1个参数,却提示说给出了6个参数,为什么呢?原来,元组初始化时,如果只有单个参数,则必须在单个参数之后增加一个逗号(,),否则,初始化结果仅返回原参数。
  >>> a = (5)
  >>> a
  5
  >>> type(a)
  <class 'int'>
  >>> b = ('xyz')
  >>> b
  'xyz'
  >>> type(b)
  <class 'str'>
  >>> a, b = (5,), ('xyz',)
  >>> a, b
  ((5,), ('xyz',))
  >>> type(a), type(b)
  (<class 'tuple'>, <class 'tuple'>)
  3.3 单星号解包元组
  格式化输出字符串时,C语言风格是我的最爱。当有多个%需要匹配时,下面也许是最自然而然的写法。
  >>> args = (95,99,100)
  >>> '%s:语文%d分,数学%d分,英语%d分'%('天元浪子', args[0], args[1], args[2])
  '天元浪子:语文95分,数学99分,英语100分'
  正确固然正确,但不够精彩。满分写法应该是这样的。
  >>> args = (95,99,100)
  >>> '%s:语文%d分,数学%d分,英语%d分'%('天元浪子', *args)
  '天元浪子:语文95分,数学99分,英语100分'
  3.4 为什么要使用元组?
  既然元组的元素不可改变,那为什么还要使用元组呢?使用列表代替元组不是更方便吗?诚然,在多数情况下,可以使用列表代替元组,但下面的例子却可以证明,列表无法代替元组。
  >>> s = {1,'x',(3,4,5)}
  >>> s
  {1, (3, 4, 5), 'x'}
  >>> s = {1,'x',[3,4,5]}
  Traceback (most recent call last):
    File "<pyshell#32>", line 1, in <module>
      s = {1,'x',[3,4,5]}
  TypeError: unhashable type: 'list'
  我们可以将元组加到集合中,但列表不行,因为列表是不可哈希(unhashable)的。理解这一点并不困难:列表元素可以被动态改变,所以没有一个固定不变的哈希值——这与集合要求的元素唯一性冲突;而元组的元素被禁止更新,其哈希值在整个生命周期都不会变化,因此可以成为集合的元素。
  显然,元组和列表有者完全不同的存储方式。因为不用考虑更新问题,元组的速度性能要远优于列表。优先使用元组,应该成为Python程序员遵循的一条基本原则。

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  • 更新时间: 2021-02-26

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