挑战不再写Python for 循环
自从我开始探索 Python 中惊人的语言功能已经有一段时间了。一开始,我给自己一个挑战,目的是让我练习更多的 Python 语言功能,而不是使用其他编程语言的编程经验。这让事情变得越来越有趣!代码变得越来越简洁,代码看起来更加结构化和规范化。下面我将会介绍这些好处。
通常如下使用场景中会用到 for 循环:
- 在一个序列来提取一些信息。
- 从一个序列生成另一个序列。
- 写 for 已成习惯。
幸运的是,Python 已经有很多工具可以帮助你完成这些工作,你只需要转移你的思路,并以不同的角度来思考它。
通过避免编写 for 循环,你可以获得什么好处:
- 较少的代码量
- 更好的代码可读性
- 更少的缩进(对 Python 还是很有意义的)
我们来看一下下面的代码结构:
# 1 with ...: for ...: if ...: try: except: else:
在这个例子中,我们正在处理多层嵌套的代码,这很难阅读。这个例子使用了多层嵌套的代码。我在这段代码中发现它无差别使用缩进把管理逻辑(with, try-except)和业务逻辑(for, if)混在一起。如果你遵守只对管理逻辑使用缩进的规范,那么核心业务逻辑应该立刻脱离出来。
- "扁平结构比嵌套结构更好" - The Zen of Python
可以使用的已有的工具来替换 for 循环
1. List Comprehension / Generator 表达式
我们来看一个简单的例子。如果你想将一个数组转换为另一个数组:
result = [] for item in item_list: new_item = do_something_with(item) result.append(item)
如果你喜欢 MapReduce,你也可以使用 map,或者 Python 中的 List Comprehension:
result = [do_something_with(item) for item in item_list]
同样,如果您只想迭代数组中
的元素,也可以使用一样的代码 Generator Expression。
result = (do_something_with(item) for item in item_list)
2. 函数
如果您想要将一个数组映射成另外数组,只需调用 map 函数,就可以用一个更高级、更实用的编程方式解决这个问题。
doubled_list = map(lambda x: x * 2, old_list)
如果要将序列减少为单个,请使用 reduce
from functools import reduce summation = reduce(lambda x, y: x + y, numbers)
另外,许多 Python 内置函数都会使用 iterables:
>>> a = list(range(10)) >>> a [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] >>> all(a) False >>> any(a) True >>> max(a) 9 >>> min(a) 0 >>> list(filter(bool, a)) [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] >>> set(a) {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} >>> dict(zip(a,a)) {0: 0, 1: 1, 2: 2, 3: 3, 4: 4, 5: 5, 6: 6, 7: 7, 8: 8, 9: 9} >>> sorted(a, reverse=True) [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0] >>> str(a) '[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]' >>> sum(a) 45
3. Extract Functions or Generators
上述两种方法是很好地处理更简单的逻辑。更复杂的逻辑怎么样?作为程序员,我们编写函数来抽离出复杂的业务。相同的想法适用于此。如果你是这样写的:
results = [] for item in item_list: # setups # condition # processing # calculation results.append(result)
显然你对一个代码块添加了太多的责任。相反,我建议你做:
def process_item(item): # setups # condition # processing # calculation return result results = [process_item(item) for item in item_list]
如果换成嵌套函数会如何
results = [] for i in range(10): for j in range(i): results.append((i, j))
换成 List Comprehension 来实现是这样的:
results = [(i, j) for i in range(10) for j in range(i)]
如果你的代码块需要记录一些内部状态
# finding the max prior to the current item a = [3, 4, 6, 2, 1, 9, 0, 7, 5, 8] results = [] current_max = 0 for i in a: current_max = max(i, current_max) results.append(current_max) # results = [3, 4, 6, 6, 6, 9, 9, 9, 9, 9]
我们使用 generator 来实现这一点:
def max_generator(numbers): current_max = 0 for i in numbers: current_max = max(i, current_max) yield current_max a = [3, 4, 6, 2, 1, 9, 0, 7, 5, 8] results = list(max_generator(a))
- 读者可能要问 “等等!你在 generator 中用到 for 循环,作弊啊!别急,再看看下面的代码。
不要自己写。itertools 会帮你实现了
这个模块很简单。我相信这个模块在大多数场景中可以替换你原先的 for 循环。例如,最后一个例子可以重写为:
from itertools import accumulate a = [3, 4, 6, 2, 1, 9, 0, 7, 5, 8] resutls = list(accumulate(a, max))
另外,如果要迭代组合序列,则需要使用product(), permutations(), combinations()。
结论
- 在大多数情况下,您都不需要编写 for 循环。
- 你应该避免编写 for 循环,这样会有更好的代码可读性。
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