新手入门 Python 必读，学会少走五年弯路

知世不是芝士

已于 2024-04-09 10:24:35 修改

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分类专栏： Python入门文章标签： python 开发语言数据分析

于 2024-04-09 10:21:52 首次发布

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Python 的应用场景非常广泛，这使得它在编程社区中迅速传播。它不仅用于开发复杂的网站，还在数据科学、人工智能、机器学习、企业应用、游戏开发、软件开发等领域发挥着重要作用。它的多功能性和易用性使得从初学者到经验丰富的开发者都能够快速上手并解决各种问题。

我们可以说：Python 能够处理一切！

世界上一些最大的公司，比如英特尔（Intel）、国际商业机器公司（IBM）、美国国家航空航天局（NASA）、皮克斯动画工作室（Pixar）、奈飞（Netflix）等等，都在使用 Python。正如你所见，Python 程序员的市场永远存在，而且这个市场只会继续增长。

在这篇文章中，我将向你展示一些在使用 Python 编程时的技巧，帮助你编写出更高效的代码。

利用内置的帮助系统

Python 最有用的特性之一就是它广泛的内置帮助系统。这允许你在使用 Python 解释器时快速访问模块、类、方法等的文档。

这个帮助系统对于边学边用以及在编码时回忆语法或参数非常有价值。它适用于所有内置模块和函数，以及一旦你导入了第三方包。

花些时间使用帮助系统探索模块将在找到和理解可以帮助加速你的 Python 开发的功能方面带来丰厚的回报。

让我们来看下面的代码示例：

import math
import pydoc

# 获取数学模块的帮助
help(math)

# 获取特定函数的帮助，如 math.factorial
help(math.factorial)

# 也可以使用 pydoc 在页码界面中获取帮助
pydoc.pager("math")

# 使用 pydoc pager 获取特定函数的帮助，例如，math.阶乘
pydoc.pager("math.factorial")

导入库

Python 真正的强大之处在于其庞大的第三方库和模块生态系统，这些库和模块增强了语言本身已经相当可观的内置能力。

Python 的标准库已经为网络访问、数值处理和数据分析等提供了有用的工具。然而，开发者们还为从机器学习到音频处理再到 GUI 创建等一切事物创建了数千个更专业的库。

要访问这个附加功能的库，你需要将库导入到你的 Python 程序中。

导入库很简单——你只需在代码顶部写上import libraryname，就可以开始使用该库提供的所有内容了。

一些常见的例子包括import pandas用于数据科学工具，import matplotlib用于绘图和可视化，或者import tensorflow用于机器学习。

这些包包含了宝贵的类、函数和对象，如果你自己编写这些代码将会花费很长时间。它们不仅节省了你的时间和精力，还使你的程序变得更加健壮和强大。

通过使用这些现成的包，你可以利用已经过优化和测试的代码，避免重复造轮子。这意味着你可以专注于你的应用程序的核心功能和创新，而不是浪费时间在基础的、通用的任务上。

此外，这些包通常都有详尽的文档和活跃的社区支持，这使得学习和使用它们变得更加容易。无论你遇到什么问题，都有可能有人已经解决了类似的问题，并且分享了解决方案。

利用 Python 生态系统中的第三方库和模块，可以让你更高效地开发程序，同时也能保持代码的高质量和可维护性。这正是 Python 语言如此受欢迎和强大的原因之一。

避免使用全局变量

在编写 Python 代码时，要抵制在代码中到处使用全局变量的诱惑。虽然它们看起来很方便，但全局变量往往会制造出混乱的纠缠网络，这将在后期给你带来麻烦。

更好的做法是通过参数显式地将数据传递给函数，并让函数返回其他代码部分需要访问的值。这样可以局部化变量和输入/输出，使代码更加清晰、模块化。

当然，有些情况下你可能需要一些模块级别的常量或集中式的数据对象。但总的来说，尽可能限制全局变量的使用会迫使你对程序的架构和交互进行更彻底的思考。

遵循“最小化全局变量”的原则将在后续的调试和维护中带来好处。这样做可以减少代码中潜在的错误，使得代码更容易理解和修改。当你需要修改或扩展程序的功能时，你会发现遵循这一原则的代码更容易维护和扩展。

下面我们来看一个代码示例：

total = 0

def add_to_total(value):
    global total
    total += value

def main():
    add_to_total(5)
    add_to_total(10)
    print("Total (using global):", total)

main()

# Better practice: Using function parameters and return values
def add(a, b):
    return a + b

def main_with_parameters():
    result1 = add(5, 10)
    result2 = add(result1, 20)
    print("Result (using parameters):", result2)

main_with_parameters()

使用列表推导式

如果你在寻找一种优雅且快速生成新列表的方法，那么 Python 的列表推导式（list comprehensions）是你的不二之选。这种结构以其简洁的一行代码，将传统的 for 循环和 append 操作压缩成易于阅读且高效的表达式，深受喜爱。

在内部，列表推导式通过利用优化的代码避免了传统循环的性能损失。对于小列表来说，速度提升可能看起来微不足道，但在处理大规模数据时，这种提升就变得相当明显了。此外，列表推导式通过一次性分配列表，而不是逐步增长，因此对内存的消耗也远远小于传统方法。

在以优雅代码著称的 Python 语言中，列表推导式作为一种特别优美的构造而脱颖而出。一旦你将它加入到你的 Python 工具箱中，你会发现自己在各种场合都会倾向于使用这些快速的迭代器。

让我们来看下面的代码示例：

# 例 1：使用 for 循环创建正方形列表
squares = []
for num in range(1, 6)：
    squares.append(num ** 2)
print("square (using a for loop):", squares)

# 例 2：使用列表理解创建相同的正方形列表
squares_comprehension = [num ** 2 for num in range(1, 6)] [num ** 2 for num in range(1, 6)
print("Squares (using a list comprehension):", squares_comprehension)

# 例 3：使用 for 循环从列表中筛选偶数
numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10] 偶数
even_numbers = []
for num in numbers：
    if num % 2 == 0：
        even_numbers.append(num)
print("Even Numbers (using a for loop):", even_numbers)

# 例 4：使用列表理解从同一列表中筛选偶数
even_numbers_comprehension = [num for num in numbers if num % 2 == 0] (如果 num % 2 == 0)
print("Even Numbers (using a list comprehension):", even_numbers_comprehension)

使用生成器

对于处理超大文件或数据流等资源密集型任务，生成器可以成为 Python 开发者的得力助手。生成器会根据需求惰性地产生数据，而不是一次性实现所有内容。

当你不需要一开始就获得全部结果集时，“惰性评估”风格非常有用。例如，处理来自百万记录文件的每一行，或读取无限的网络数据流。

使用生成器时，你会使用yield关键字而不是return。每次对生成器调用next都会计算出另一个值。这种增量生成和处理大大节省了内存使用。

实现自己的生成器或使用内置的 Python 生成器，如range，可以显著提升性能。迭代变得快速且轻量，无需昂贵的一次性实现。

让我们来看下面的代码示例：

# 例 1：创建一个无限数列生成器
def infinite_numbers()：
    num = 1
    while True：
        yield num
        num += 1

# 使用无限数字生成器
numbers_gen = infinite_numbers()
for _ in range(5)：
    print(next(numbers_gen))  # 一次生成一个数字

# 例 2：创建一个生成器来读取和处理大文件中的行数
def process_large_file(file_path)：
    with open(file_path, 'r') as file：
        for line in file：
            yield line.strip() # 在不将整个文件加载到内存的情况下，一次只读取一行

# 使用 process_large_file 生成器
large_file_path = 'large_file.txt' # 使用 process_large_file 生成器
lines_gen = process_large_file(large_file_path)
for _ in range(3)：
    line = next(lines_gen)
    print("line:", line)

# 例 3：使用内置生成器 - range()
for num in range(1, 6)：
    print(num) # 一次生成一个数字，无需在内存中创建列表