Python成长之路(四)——循环设计、循环对象、函数对象、错误处理、动态类型

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循环设计

  • range()
    在Python中,for循环后的in跟随一个序列的话,循环每次使用的序列元素,而不是序列的下标。
    我们也可以使用len()函数和range()函数结合使用,以达到通过下表访问序列的效果:
    这里写图片描述

  • enumerate()
    利用enumerate函数,可以每次循环中同时得到下表和元素(即每次循环返回的是一个二元组(index,element)):
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  • zip()
    如果有多个等长的序列,然后每次循环时从各个序列分别取出一个元素,可以利用zip()实现:
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    zip()函数的功能,就是从多个列表中,依次各取出一个元素。每次取出的(来自不同列表的)元素合成一个元组,合并成的元组放入zip()返回的列表中。zip()函数起到了聚合列表的功能。
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循环对象

  • 什么是循环对象
    循环对象是这样一个对象,它包含有一个next()方法 ( next() 方法,在python 3x中 ), 这个方法的目的是进行到下一个结果,而在结束一系列结果之后,举出StopIteration错误。当一个循环结构(比如for)调用循环对象时,它就会每次循环的时候调用next()方法,直到StopIteration出现,for循环接收到,就知道循环已经结束,停止调用next()。

    这里我们创建一个文本文件:
    这里写图片描述

    然后我们手动的在python命令行中一次一次的循环,人工查看StopIteration错误:
    这里写图片描述
    注意:open()返回的实际上是一个循环对象,包含有next()方法。而该next()方法每次返回的就是新的一行的内容,到达文件结尾时举出StopIteration。这样,我们相当于手工进行了循环。

    其实在使用for循环时,在循环结束时,也会触发StopIteration错误,不过它自动判断然后结束循环:
    这里写图片描述

    相对于序列,用循环对象的好处在于:不用在循环还没有开始的时候,就生成好要使用的元素。所使用的元素可以在循环过程中逐次生成。这样,节省了空间,提高了效率,编程更灵活。

  • 迭代器
    从技术上来说,循环对象和for循环调用之间还有一个中间层,就是要将循环对象转换成迭代器(iterator)。这一转换是通过使用iter()函数实现的。但从逻辑层面上,常常可以忽略这一层,所以循环对象和迭代器常常相互指代对方。

  • 生成器
    生成器(generator)的主要目的是构成一个用户自定义的循环对象。生成器的编写方法和函数定义类似,只是在return的地方改为yield。生成器中可以有多个yield。当生成器遇到一个yield时,会暂停运行生成器,返回yield后面的值。当再次调用生成器的时候,会从刚才暂停的地方继续运行,直到下一个yield。生成器自身又构成一个循环器,每次循环使用一个yield返回的值。
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    该生成器共有4个yield,如果用作循环器时,会进行4次循环。

    再看一个例子:
    这里写图片描述
    它又可以写作生成器表达式:
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  • 表推导
    表推导(list comprehension)是快速生成表的方法。它的语法简单,很有实用价值。
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    上述生成表L的过程可以简写:
    这里写图片描述
    这与生成器表达式类似,只不过用的是中括号。其实这里写成生成器也可以完成相同的功能,只是原理是不一样的。表推导的机制实际上是利用循环对象

函数对象

  • lambda
    在展开之前,我们先提一下lambda函数。可以利用lambda函数的语法,定义函数。lambda例子如下:
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    lambda生成一个函数对象。该函数参数为x,y,返回值为x+y。函数对象赋给func。func的调用与正常函数无异,当然它可以写成正常函数的形式:

    def func(x, y):
        return x + y
  • 函数作为参数传递
    函数可以作为一个对象,进行参数传递。函数名(比如func)即该对象。比如说:
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    我们因此可以提高程序的灵活性。可以使用上面的test函数,带入不同的函数参数。比如:
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  • map()函数
    map的定义为:

    LIST = map(函数对象,[参数序列1],[参数序列2]...)

    其作用是将参数序列里的所有参数一 一传入函数对象中去,然后将每一组参数运行出来的结果返回一个链表。
    这里写图片描述
    该段代码的意思的是,将参数对(1,2)(2,3)(3,4)依次传到func的(x,y)中去,然后将运行结果[3,5,7]返回到resultList中去。

  • filter()函数
    filter函数的第一个参数也是一个函数对象。它也是将作为参数的函数对象作用于多个元素。如果函数对象返回的是True,则该次的元素被储存于返回的表中。 filter通过读入的函数来筛选数据。同样,在Python 3.X中,filter返回的不是表,而是循环对象。
    这里写图片描述
    可以看到map和filter的功能上的区别。

  • reduce()函数
    reduce函数的第一个参数也是函数,但有一个要求,就是这个函数自身能接收两个参数。reduce可以累进地将函数作用于各个参数。如下例:
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其实上述这些函数像map,reduce等等都可以自定义一个函数实现其功能,但是Python自带了这么方便的函数,我们能记住的尽量记住它们的功能和用法,省去自己编写耗费的时间。

错误处理

  • 异常处理
    在项目开发中,异常处理是不可或缺的。异常处理帮助人们debug,通过更加丰富的信息,让人们更容易找到bug的所在。异常处理还可以提高程序的容错性。无论是在JAVA还是C++中,都有异常处理。
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    首先,我们定义了一个循环对象re,该循环对象将进行5次循环,每次使用序列的一个元素。在随后的for循环中,我们手工调用next()函数。当循环进行到第6次的时候,re.next()不会再返回元素,而是抛出(raise)StopIteration的异常。整个程序将会中断。我们可以修改以上异常程序,直到完美的没有bug。但另一方面,如果我们在写程序的时候,知道这里可能犯错以及可能的犯错类型,我们可以针对该异常类型定义好“应急预案”。
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    在try程序段中,我们放入容易犯错的部分。我们可以跟上except,来说明如果在try部分的语句发生StopIteration时,程序该做的事情。如果没有发生异常,则except部分被跳过。
    随后,程序将继续运行,而不是彻底中断。
    完整的语法结构:

    try:
        ...
    except exception1:
        ...
    except exception2:
        ...
    except:
        ...
    else:
        ...
    finally:
        ...
    

    抛出的异常会从第一个except开始,逐一查找匹配的异常类型,如果except后面没有写异常类型,则匹配所有异常,因此except:一般放在最后,否则它之后的异常将永远访问不到。
    抛出的异常会随着代码结构,由异常所处的函数开始,一层一层向上查找,知道被捕捉或者造成主程序报错。
    如果try中没有异常,那么except部分将被跳过,从而执行else语句。
    finally无论无论是否有异常发生都会被执行。
    流程如下:

    try->异常->except->finally

    try->无异常->else->finally

  • 抛出异常
    我们也可以不由系统去抛出异常,而是自己抛出:
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动态类型

动态类型(dynamic typing)是Python另一个重要的核心概念。我们之前说过,Python的变量(variable)不需要声明,而在赋值时,变量可以重新赋值为任意值。这些都与动态类型的概念相关。

  • 动态类型
    对象是储存在内存中的实体。但我们并不能直接接触到该对象。我们在程序中写的对象名,只是指向这一对象的引用(reference)。
    引用和对象分离,是动态类型的核心。引用可以随时指向一个新的对象:

    a=3
    a="python"

    (说明:第一个语句中,3是储存在内存中的一个整数对象。通过赋值,引用a指向对象3。第二个语句中,内存中建立对象‘python’,是一个字符串(string)。引用a指向了’python’。此时,对象3不再有引用指向它。Python会自动将没有引用指向的对象销毁(destruct),释放相应内存。)

    可以通过一个说明图直观的显示:
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    (说明:通过前两个句子,我们让a,b指向同一个整数对象3( b = a的含义是让引用b指向引用a所指的那一个对象)。但第三个句子实际上对引用a重新赋值,让a指向一个新的对象5。此时a,b分别指向不同的对象。我们看到,即使是多个引用指向同一个对象,如果一个引用值发生变化,那么实际上是让这个引用指向一个新的引用,并不影响其他的引用的指向。从效果上看,就是各个引用各自独立,互不影响。)
    对其他的数据对象也是这样的过程。

    但是还需要注意一种不一样的情况:
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    (说明:在该情况下,我们不再改变引用a的指向,而是对a所指向的表的元素赋值。结果是,b也同时发生变化。原因何在呢?因为a,b的指向没有发生变化,依然指向那个表。表实际上是包含了多个引用的对象(每个引用是一个元素,比如a[0],b[1]…, 每个引用指向一个对象,比如1,2,3), 。而a[0] = 5这一赋值操作,并不是改变a的指向,而是对a[0], 也就是表对象的一部份(一个元素),进行操作,所以所有指向该对象的引用都受到影响。)

    列表可以通过引用其元素,改变对象自身(in-place change)。这种对象类型,称为可变数据对象(mutable object),词典也是这样的数据类型。而像之前的数字和字符串,不能改变对象本身,只能改变引用的指向,称为不可变数据对象(immutable object)。我们之前学的元组(tuple),尽管可以调用引用元素,但不可以赋值,因此不能改变对象自身,所以也算是immutable object。

  • 从动态类型看函数的参数传递
    函数的参数传递,本质上传递的是引用。
    看下面两个例子:
    这里写图片描述

    这里写图片描述

    原理和前面是一样的,其实只要明白变量名是指向一个对象的引用,我们只需要注意改变的是引用的指向还是对象本身。动态类型是Python的核心机制之一。


参考资料:
https://www.shiyanlou.com/courses/214#


注:转载请注明原文出处:
作者:CUG_UESTC
出处:http://blog.csdn.net/qq_31192383/article/details/53808805

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