新手請進:每個Python程式設計師都應該知道的10個縮寫詞

2020-12-24 讀芯術

全文共6398字，預計學習時長16分鐘

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Python是許多編程初學者的首選語言，它的語法非常直觀，並且具有支持動態類型的靈活性；此外，它還是一種解釋性語言，可以使用交互式控制臺進行學習。基本上，只使用命令行工具（例如Mac中的Terminal）就能夠開始學習Python，如今macOS系統已經附帶了Python。

學習過程中，我們會逐漸熟悉它的數據結構、控制流、類、函數和其他基本知識。還有一件有趣的事人們不常提起：我們時不時就會遇到Python中的各種首字母縮寫詞。

本文將回顧十個這樣的縮寫詞，包括通用的編程原理以及特定的Python編碼，每個詞都有自己有用有趣的方面。

1. OOP（面向對象編程）

要介紹的第一個縮寫是OOP——面向對象編程，這就是Python所基於的設計。

大家都知道編程本身是關於編碼的，但是程序本身應該是關於數據的。程序需要獲取輸入數據、處理數據和輸出數據。請注意，此處討論的數據是最一般意義上的數據，可以包括表格數、字符串、用戶操作（例如單擊按鈕）、圖像以及任何形式的具有信息的數據。代碼的工作就是處理各種形式的數據，並以所需的方式呈現它們。

為了完成工作，人們需要能夠處理這些數據的代碼，而現代程式語言（包括Python）中的一種常見設計模式就是採用OOP範例。這個想法非常直觀——我們用特定的對象包裝數據。

更具體來講，對象可以保存數據（例如屬性）並且可以操作數據（例如方法）。例如，如果開發一個賽車遊戲，那麼我們可以構建汽車對象，並且每個對象都可以具有特定的屬性，如顏色、最大速度和重量。此外，這些對象還可以進行制動和加速等操作。這些數據的邏輯組織以對象（汽車）為中心。

下面來看一下Python中的特定示例。可以使用內置的str類包裝字符串數據，人們不僅可以使用字符串對象傳遞字符串數據，還可以改變字符串的表示方式。請看一個非常瑣碎的示例。

>>># Create avariable of str type

... hello ="HelloPython!"

...

... # Send the data toa function call

... print(hello)

...

... # Manipulate thestring data with string methods

... hello_lower = hello.lower()

... hello_upper = hello.upper()

... print('lowercased:', hello_lower)

... print('uppercased:', hello_upper)

...

HelloPython!

lowercased: hello python!

uppercased: HELLOPYTHON!

字符串數據處理

2.DRY（不要重複自己）

DRY（不要重複自己）的原理是每個程式設計師都應該實踐的最基本的規則之一。其含義很簡單：如果發現代碼中有任何重複，那麼就表明需要進行一些重構，以實現最大程度地減少重複代碼，或在可能的情況下完全刪除任何重複信號。

以下示例通過應用DRY原理展示了一些代碼的重構：

defdo_something(item):

pass

# Repetativework

do_something(item0)

do_something(item1)

do_something(item2)

# Apply DRY

for item in (item0, item1,item3):

do_something(item)

不要重複自己

代碼重構的另一種可能情況是：發現自己要處理一堆具有相同結構的數據。應該考慮使用自己的類來處理這些數據，而不是使用一系列的字典、列表或元組來存儲每個人的數據。這不僅可以使程式設計師本人的代碼不易出現錯誤，而且對代碼長期可維護性也很有益處。

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3. PIP（Python包安裝和管理工具）

Python受歡迎的最重要因素是其開放原始碼的特性，這種特性帶來了大量免費的Python軟體包。根據維基百科介紹，在Python軟體包索引（PyPI）中索引了235000多個軟體包。

我們可以使用pip工具從PyPI安裝任何軟體包。該安裝過程非常輕鬆，只需在命令或終端中使用一行代碼即可。以下代碼段總結了一些常用用法。想要了解有關pip工具用法的更多信息，可以訪問其官方網站：https://pip.pypa.io/en/stable/user_guide/。

# install latest version

pip install package_name

# install aparticular version

pip install package_name==version_number

# to uninstall apackage

pip uninstall package_name

# to show installedpackages

pip list

# to show theinformation about a particular package

pip show package_name

# to install alist of dependencies, such as to clone a virtual environment

pip install -rrequirements.txt

PIP 使用示例

4. LEGB（函數內部作用域，函數內部與內嵌函數之間，全局作用域和內置作用域）

LEGB規則指的是Python中的變量查找順序，如下圖所示。具體來說，當解釋器嘗試解析變量時，Python具有四層作用域——了解將哪些值綁定到變量。

首先從內部範圍開始，該範圍可以是函數或類。如果解釋器為該變量找到了相應的綁定值，那麼它將停止查找並使用具有該特定值的變量。

可變解析度規則

否則，它將在更高層次上查找——函數內部與內嵌函數之間。這一範圍僅存在於函數的嵌套結構中。當在另一個函數中聲明一個函數時，我們將內部函數稱為內部函數，將外部函數稱為外部函數。當解釋器嘗試解析內部函數範圍內使用的變量時，如果無法在局部範圍內解析，它將進入封閉範圍，即外部函數的局部範圍。

如果仍然無法解析封閉範圍內的變量，它將轉到全局範圍。全局作用域通常是模塊級別，通常是獨立的Python文件。值得注意的是，將包導入當前文件時，導入中的函數和類也將成為全局範圍的一部分。內置作用域是啟動解釋器時要加載的函數、類和其他模塊，以使這些最基本的對象始終可用（例如print和其他內置函數）。

5. MRO（方法解析順序）

方法解析順序表示Python或程式語言通常如何解析方法或屬性。上面討論的LEGB規則關注的是解決變量，而MRO不同，它關注的是對象以及對象的方法調用或特定屬性的獲取如何解決。

MRO主要是在多繼承的上下文中討論的——從多個類（即超類）和/或繼承的多層繼承的類（即子類）。因為子類和超類都共享一些具有可能不同實現的通用方法，所以Python解釋器需要一種機制來確定在特定調用中應使用哪種方法或屬性，而這正是MRO負責的。

>>>classX:

... defbin(self):

... print(f"bin called in X")

...

... classY(X):

... defgo(self):

... print(f"go called Y")

...

... classZ(X):

... defgo(self):

... print(f"go called Z")

...

... classW(Y, Z):

... defbin(self):

... super().bin()

... print(f"bin called W")

...

... defbingo(self):

... self.bin()

... self.go()

...

... w =W()

... w.bingo()

...

bin called inX

bin called W

go called Y

方法解析順序

對於W類的實例（第22行），當我們調用bingo()方法時，此方法在其自己的類中解析，因為它是在類中定義的（第18-20行）。但是，此方法將進一步調用bin()和go()方法。

以類似的方式，bin()方法在其自己的類中得到解析，但它調用超類的bin()方法，如第15行所示。但是在其直接超類（即Y和Z）中，都未實現 bin()方法，因此Python會比超類的超類（如X）高一個級別，在該超類中實現並調用bin()方法。

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值得注意的是，對於W的go()方法，其兩個超類都實現了此方法，但是如你所見，這僅調用了Y類中使用的實現。因為當定義W類時，繼承順序為Y和Z，這將使MRO遵循相同的順序。

與此相關的是，可以使用特殊方法__mro__找出特定類的MRO。另外，為了展示類繼承順序的重要性，我們創建了另一個類，其中Z類位於Y類之前，這會更改W_類的MRO。

>>>print('W Class MRO:', W.__mro__)

...

... classW_(Z, Y):

... pass

...

... print('W_ Class MRO:', W_.__mro__)

...

WClassMRO: (<class '__main__.W'>, <class '__main__.Y'>, <class '__main__.Z'>, <class '__main__.X'>, <class 'object'>)

W_ClassMRO: (<class '__main__.W_'>, <class '__main__.Z'>, <class '__main__.Y'>, <class '__main__.X'>, <class 'object'>)

特殊方法 __mro__

6.＆7. EAFP（請求寬恕比許可更容易）和LBYL（事先檢查）

EAFP（請求寬恕比許可更容易）編碼風格是Python賴以生存的基礎。由於Python是一種動態程式語言，因此在運行時可以實現對現有實例對象，類甚至模塊的實現以及修改。因此，建議在假定特定屬性或功能可用的情況下編寫代碼。

換句話說，如果某些代碼可能存在特定問題，那麼就讓問題浮出水面並相應地解決它們。通過應用EAFP規則，如果我們想更進一步，就可以簡單地使用try ... except語句編寫特定代碼，以處理代碼可能引發的潛在異常。總之，宗旨就是如果發生意外情況，事後處理。

與EAFP原理相反，還有另一種稱為LBYL的編碼樣式，它代表「事先檢查」。使用這種編碼方式，程式設計師可以在運行某些代碼之前排除所有可能的不良情況。因此，就可以在更多遵循LBYL原則的項目中看到更多if語句。這種編碼樣式就是盡力以特定的方式防止一切問題。

以下代碼段顯示了使用EAFP與LBYL的可能方案。使用EAFP編碼樣式，只需將代碼和預期的可能異常包裝在try…except語句中，同時使用LBYL編碼樣式，必須使用內省法和值檢查來驗證除法之前的適用條件。

正如大家看到的，EAFP代碼看起來更乾淨，並且沒有創建嵌套結構。當然，如果願意的話，也可以在項目中應用LBYL，最終項目仍然將以類似的方式工作。

defwith_EAFP_divide_ten_by(number):

try:

print(f'10 divided by {number} is {10/ number}.')

exceptZeroDivisionError:

print("You can'tdivide zero.")

exceptTypeError:

print("You canonly divide a number.")

defwith_LBYL_divide_ten_by(number):

ifisinstance(number, int) orisinstance(number, float):

if number ==0:

print("You can'tdivide zero.")

else:

print(f'10 divided by {number} is {10/ number}.')

else:

print("You canonly divide a number.")

EAFP vs. LBYL

8. PEP（Python增強建議書）

上一節大體討論了編碼樣式，但是最有影響力的Python編碼風格指南之一就是PEP 8——Python增強建議書＃8，由BDFL（將在下文討論）和其他幾個Python核心維護者編寫。

PEP涵蓋了很多內容——所有與Python相關的內容，可以在官方網站上找到整個列表（https://www.python.org/dev/peps/。這裡列出了一些著名的文章：

· PEP 8: Style Guide for Python Code

· PEP 257: Docstring Conventions

· PEP 20: The Zen of Python

· PEP 498: Literal String Interpolation

· PEP 202: List Comprehensions

· PEP 405: Python Virtual Environment

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9. BDFL（仁慈的獨裁者）

什麼是BDFL？以下是維基百科的定義：仁慈的獨裁者（BDFL）是少數開源軟體開發領導者的頭銜，他們通常是在社區中的爭端或爭論中保留最終決定權的項目創始人。

儘管這個定義通常適用於開源軟體開發，但它最初是在Python社區中使用的，是指代Python程式語言的創建者Guido van Rossum（GvR）的一種方式。他在擔任BDFL角色20多年之後，於2018年卸任，你可以在維基百科上找到更多關於BDFL的故事。

10. REPL（「讀取-求值-輸出」循環）

在筆者看來，REPL（「讀取-求值-輸出」循環）正是使學習Python如此輕鬆的便捷工具。我們可以像使用命令或終端窗口一樣開始簡單地學習Python編碼，可以使用pip工具如前所示安裝軟體包。更重要的是，無需編寫任何其他程式語言可能需要的IDE工具即可立即編寫Python代碼的第一行（例如可能應該是這行代碼：print(「Hello World!」)）。

來快速看一下它的樣子吧：

>>>print("HelloWorld!")

HelloWorld!

>>>3*2

6

>>>type(5)

<class'int'>

REPL示例

REPL工作流程非常簡單——閱讀代碼，對其進行評估，並在控制臺中列印評估中的所有適用結果，然後循環重複這三個步驟以探索Python的各種功能。REPL在標準Python或其他常見的Python開發工具（例如ipython）中作為默認模式實現，這也是著名的Python學習和編碼工具——Jupiter Notebook的基礎。

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Python是一種由BDFL GvR創建的靈活而強大的OOP語言。利用PIP，我們可以輕鬆地管理Python軟體包，並通過REPL在控制臺中學習語言和各種軟體包。使用Python進行編碼時，我們希望遵循PEP 8中概述的樣式。其他重要的編碼原理包括DRY和EAFP。如果願意的話，也可以在編碼中做一些LBYL。LEGB規則和MRO將幫助大家了解如何解析變量、屬性和函數以使你的代碼按預期運行。

這些Python「黑話」，你學會了嗎？

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