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          寫出漂亮 Python 代碼的 20條準(zhǔn)則

          共 6011字,需瀏覽 13分鐘

           ·

          2021-11-19 19:29








          數(shù)學(xué)算法俱樂部

          日期2021年11月18日

          正文共:4029字5

          預(yù)計(jì)閱讀時(shí)間11分鐘

          來源架構(gòu)頭條



          按照《代碼整潔之道》的說法,“花在閱讀和編碼上的時(shí)間比遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過 10:1。”
          通常,當(dāng)我們在學(xué)校學(xué)習(xí)時(shí),編程美學(xué)不是一個關(guān)鍵問題。用 Python 寫代碼時(shí),個人也會遵循自己的風(fēng)格。然而,當(dāng)我們必須花大把時(shí)間來理解一個人的隱式代碼時(shí),這項(xiàng)工作肯定不受歡迎,這種情況同樣可能發(fā)生在別人閱讀我們的代碼時(shí)。所以,讓我們聚焦 Python 之禪和一些改進(jìn)技巧,從而解決問題。

          1 Python 之禪?

          對于此前沒聽說過的人,請?jiān)?Python 解釋器中鍵入并執(zhí)行import this,會出現(xiàn)由 Tim Peters 撰寫的 19 條指導(dǎo)原則:
          1. 優(yōu)美勝于丑陋;
          2. 明了勝于晦澀;
          3. 簡單勝于復(fù)雜;
          4. 復(fù)雜勝于晦澀;
          5. 扁平勝于嵌套;
          6. 間隔勝于緊湊;
          7. 可讀性很重要;
          8. 特例不足以特殊到違背這些原則;
          9. 實(shí)用性勝過純粹;
          10. 永遠(yuǎn)不要默默地忽視錯誤;
          11. 除非明確需要這樣做;
          12. 面對模棱兩可,拒絕猜測;
          13. 解決問題最直接的方法應(yīng)該有一種,最好只有一種;
          14. 當(dāng)然這是沒法一蹴而就的,除非你是荷蘭人;
          15. 做也許好過不做;
          16. 但不想就做還不如不做;
          17. 如果方案難以描述明白,那么一定是個糟糕的方案;
          18. 如果實(shí)現(xiàn)容易描述,那可能是個好方案;
          19. 命名空間是一種絕妙的理念,多加利用!
          在這篇文章中,我將分享自己對這些格言的理解以及我學(xué)到的一些有用的 Python 技巧。

          2 優(yōu)美勝于丑陋

          Python 具有語法簡單、代碼可讀性強(qiáng)和命令類似英語等特點(diǎn),這讓編寫 Python 代碼比使用其他編程語言更容易、更高效。例如,使用or and|| &&構(gòu)建語義相同的表達(dá)式:
          # &&, ||if a == 0 && b == 1 || c == True:
          # and, orif a == 0 and b == 1 or c == True:
          # 這兩個邏輯表達(dá)式在 Python 中是相同的# 從語義的角度來看,可以使用選擇操作符來構(gòu)造完全相同的表達(dá)式。
          此外,代碼的布局和組成非常重要,有大量資源涉及這個主題。下面是最受歡迎也是我最喜歡的一個:PEP 8——Python 代碼風(fēng)格指南。
          https://www.python.org/dev/peps/pep-0008/
          瀏覽完 PEP8 后,看看下面這些文章,其中展示了一些亮點(diǎn)和應(yīng)用:
          • 如何參照 PEP 8 編寫漂亮的 Python 代碼
            https://realpython.com/python-pep8/
          • 優(yōu)雅的 Python 與 PEP8
            https://medium.com/@mariasurmenok/stylish-python-with-pep8-c3ca93531418
          • PEP-8 的陷阱
            https://medium.com/@ian.reinert/the-pitfalls-of-pep-8-b6108b006ed9
          永遠(yuǎn)不要弄亂你的代碼。要優(yōu)雅而美麗。

          3 明了勝于晦澀

          在 Python 中,良好的命名約定不僅可以提升你的課堂成績,而且還能讓你的代碼更明了。幸運(yùn)的是,你能在 PEP8 中找到一些指導(dǎo)原則,我想在下面強(qiáng)調(diào)其中的一些要點(diǎn)。
          https://www.python.org/dev/peps/pep-0008/
          • 一般來說,避免使用以下名稱:
          • 太寬泛,如my_list
          • 太冗長,如list_of_machine_learning_data_set
          • 太模糊,如“1”、“I”、“o”、“O”。
          • 包 / 模塊名應(yīng)該全部小寫:
          • 首選使用一個單詞命名;
          • 當(dāng)需要使用多個單詞時(shí),使用下劃線分割它們。
          • 類名應(yīng)遵循 UpperCaseCamelCase 規(guī)范
          • 變量方法函數(shù)應(yīng)該采用小寫(如果需要,用下劃線分割)
          • 常量名必須全大寫(如果需要,用下劃線分割)
          一切都必須清晰易懂。

          4 簡單勝于復(fù)雜

          簡單比復(fù)雜更難:你必須付出巨大艱辛,化繁為簡。但這一切到最后都是值得的,因?yàn)橐坏┠阕龅搅耍惚隳軇?chuàng)造奇跡。——喬布斯
          很多時(shí)候,在處理迭代器時(shí),我們還需要保存迭代計(jì)數(shù)。Python 通過提供一個名為enumerate()的內(nèi)置函數(shù)簡化這一任務(wù)。以下是一種不成熟的方法,然后是推薦方法:
          words = [ Hannibal , Hanny , Steeve ]# 不成熟的方法index = 0for word in words: print(index, word) index += 1
          # 推薦方法for index, word in enumerate(words): print(index, word)
          另一個示例是使用內(nèi)置的zip()函數(shù),該函數(shù)創(chuàng)建一個迭代器,對來自兩個或多個迭代器的元素進(jìn)行配對。你可以使用它來快速有效地解決常見的編程問題,比如創(chuàng)建字典。
          subjects = [ math , chemistry , biology , pyhsics ]grades = [ 100 , 83 , 90 , 92 ]grades_dict = dict(zip(subjects, grades))print(grades_dict)
          化繁為簡的能力就是消除不必要的東西,保留必要的東西。

          5 復(fù)雜勝于晦澀

          復(fù)雜(complex )和晦澀(complicated )的區(qū)別在于,復(fù)雜是指組件的系統(tǒng)層級,晦澀是指難度高。
          有時(shí)候,盡管我們試圖讓任務(wù)變得簡單和傻瓜化,結(jié)果可能仍然很糟。
          在這種情況下,編程優(yōu)化變得很有必要,我最喜歡的學(xué)習(xí)方法是完成 coding challenge websites 上的工作。你可以查看其他人的解決方案,甚至能受到更好算法的啟發(fā)。
          https://www.freecodecamp.org/news/the-10-most-popular-coding-challenge-websites-of-2016-fb8a5672d22f/
          對于入門,HackerRank 提供了適合新手程序員的各種級別任務(wù),這非常棒。之后,可以去嘗試更專業(yè)的網(wǎng)站,比如 Coderbyte 和 Topcoder。

          6 扁平勝于嵌套

          嵌套模塊在 Python 中并不常見——至少我之前沒有見過像module.class.subclass.function這樣的東西——可讀性不好。雖然在另一個子模塊中構(gòu)建子模塊可能會減少代碼行數(shù),但我們不希望用戶被不直觀的語法所困擾。

          7 間隔勝于緊湊

          不要在一行中插入太多代碼,這會給讀者帶來壓力。建議最大行長度 79 個字符。這樣,當(dāng)使用代碼評審工具時(shí),編輯器窗口寬度限制才能很好工作。

          使用 Python 從 Unsplash 下載圖片

          8 可讀性很重要

          代碼的閱讀次數(shù)比編寫次數(shù)多。考慮下縮進(jìn),它讓代碼更容易閱讀,比較下面的代碼:
          money = 10000000print("I earn", money, "dollars by writing on medium.")
          money = 10_000_000print(f"I earn {money} dollars by writing on medium.")
          在本例中,代碼結(jié)果相同,但是后一段代碼通過使用下劃線占位符和 f-string 提供了更好的可讀性。在 Python 3.6 發(fā)布后,f-string 開始讓格式化變得更簡單,并且在處理包含更多變量的更長的句子時(shí)更強(qiáng)大。
          一個作家的風(fēng)格不應(yīng)該在他的思想和讀者的思想間設(shè)置障礙。

          9 特例不足以特殊到違背這些原則

          關(guān)鍵是為一般情況提供一貫支持,嘗試將一個繁瑣的項(xiàng)目重新組織成一個簡單形式。例如,根據(jù)其功能,結(jié)構(gòu)化類的代碼或?qū)⑵浞诸惖讲煌奈募校词?Python 并不強(qiáng)迫你這樣做。由于 Python 是一種多范式編程語言,解決問題的一個強(qiáng)大方法是創(chuàng)建對象,這就是所謂的面向?qū)ο缶幊獭?/span>
          面向?qū)ο缶幊淌且环N組織程序結(jié)構(gòu)的編程范式,讓屬性和行為可以被看作是單獨(dú)對象。它的優(yōu)點(diǎn)是直觀和易于操作,許多教程都很好地解釋了這些概念。

          10 實(shí)用性勝過純粹

          這句格言與前一句相矛盾,它提醒我們保持它們之間的平衡

          11 永遠(yuǎn)不要默默地忽視錯誤

          放過錯誤最終會留下隱式 Bug,并且這些 Bug 更難被發(fā)現(xiàn)。Python 提供了健壯的錯誤處理,與其他語言相比,程序員使用該工具并不難。
          try: x = int(input("Please enter an Integer: "))except ValueError: print("Oops! This is not an Integer.")except Exception as err: print(err)else: print( You did it! Great job! )finally: print( ヽ(??▽?)ノ )
          # 1. 這段代碼可能中斷。# 2. 如果出現(xiàn)值錯誤就會觸發(fā)。# 3. 處理值錯誤之外的錯誤。# 4. 如果沒有觸發(fā)錯誤就執(zhí)行。# 5. 不管是否觸發(fā)錯誤都執(zhí)行。
          根據(jù) Python 文檔:“即使一個語句或表達(dá)式在語法上是正確的,在試圖執(zhí)行它時(shí)也可能會導(dǎo)致錯誤。”特別是對于大型項(xiàng)目,我們不希望在耗時(shí)的計(jì)算后,代碼崩潰。這就是異常管理的魅力所在。

          12 除非明確需要這樣做

          在某些情況下,小錯誤不會困擾你。不過,也許你想捕獲特定錯誤。要獲得關(guān)于特定錯誤消息的更多細(xì)節(jié),我建議閱讀官方的內(nèi)置異常文檔并找到你需要的內(nèi)容。
          https://docs.python.org/3/library/exceptions.html

          13 面對模棱兩可,拒絕猜測

          重要的是要不斷學(xué)習(xí),享受挑戰(zhàn),容忍歧義。我們都不知道最終會怎樣。——瑪?shù)倌取せ艏{
          這句話優(yōu)雅而抒情,但在編程中不是一個好的隱喻。歧義可能是指不清楚的語法、復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)或觸發(fā)錯誤消息的錯誤。例如,第一次使用numpy模塊時(shí)的一個簡單錯誤:
          import numpy as np
          a = np.arange(5)print(a < 3)if a < 3: print( smaller than 3 )
          ValueError: 具有多個元素的數(shù)組的真值不明確,請使用 a.any() 或 a.all()
          如果執(zhí)行上面代碼,你將在輸出中發(fā)現(xiàn)一個由 5 個布爾值組成的數(shù)組,表明值在 3 以下。因此,if語句不可能確定狀態(tài)。消息中顯示的內(nèi)置函數(shù).all() 和.any()用于代替 And/Or。
          import numpy as np
          a = np.array([True, True, True])b = np.array([False, True, True])c = np.array([False, False, False])
          print(a.all())print(a.any())
          print(b.all())print(b.any())
          print(c.all())print(c.any())
          輸出表明,.all()僅在所有項(xiàng)都為True時(shí)才返回True,而.any()在有一項(xiàng)為True時(shí)就返回True
          14 解決問題最直接的方法應(yīng)該有一種,最好只有一種
          想想為什么 Python 被描述為一種易于學(xué)習(xí)的編程語言。Python 具有非凡的內(nèi)置函數(shù) / 庫和高度的可擴(kuò)展性,它鼓勵程序員優(yōu)雅地編寫代碼。盡管有更多的解決方案可以提供靈活性,但對于同一個問題,它們可能會花費(fèi)更多時(shí)間。

          輸入 import antigravity 并執(zhí)行
          15 當(dāng)然這是沒法一蹴而就的,除非你是荷蘭人
          Python 之父 Guido van Rossum 是一位荷蘭程序員,他讓這句格言變得無可爭議。你不會聲稱自己比他更了解 Python……至少我不會。
          照片來自 GitHub
          16 做也許好過不做
          你可以拖延,但時(shí)間不會,失去的時(shí)間一去不復(fù)返。——本杰明·富蘭克林
          對于那些像我一樣患有拖延癥,正在尋求改變的人,看看這個,和恐慌怪獸合作。
          https://embed.ted.com/talks/tim_urban_inside_the_mind_of_a_master_procrastinator
          另一方面,這個格言的另一個方面是阻止你過度計(jì)劃,這并不比看 Netflix 更有效率。
          拖延和過度計(jì)劃的共同特征就是“什么都做不了。”
          17 不想就做還不如不做
          “做也許好過不做”并不意味著計(jì)劃沒用。把你的想法寫下來,設(shè)定一個要征服的目標(biāo),比不想就做要好。
          例如,我通常在每個星期天花一個小時(shí)來制定我的周計(jì)劃,并在睡覺前更新我明天的計(jì)劃,看看有什么需要推遲的事情。

          18 如果解決方案難以解釋清楚,那一定很糟糕

          回想一下“復(fù)雜勝于晦澀”的理念。通常,晦澀的代碼意味著弱設(shè)計(jì),特別是在像 Python 這樣的高級編程語言中。
          然而,在某些情況下,其領(lǐng)域知識的復(fù)雜性可能會讓實(shí)現(xiàn)難以解釋,而如何優(yōu)化讓其明晰易懂至關(guān)重要。這里有一個規(guī)劃項(xiàng)目指南,可以給你提供幫助。
          https://docs.python-guide.org/writing/structure/

          19 如果實(shí)現(xiàn)容易描述,那可能是個好方案

          使設(shè)計(jì)(甚至人們的生活)更容易,即使背景知識可能很深刻,這是編程的專業(yè)知識,我認(rèn)為也是編程中最困難的部分。
          利用 Python 的簡單性和可讀性來實(shí)現(xiàn)一些瘋狂的想法。

          20 命名空間是一種絕妙的理念,多加利用!

          最后但同樣重要的是,命名空間是一組符號,用于組織各種對象,以便這些對象可以通過惟一的名稱引用。在 Python 中,命名空間是由以下元素組成的系統(tǒng):
          1. 內(nèi)置命名空間:可以在不創(chuàng)建自定義函數(shù)或?qū)肽K(如print()函數(shù))的情況下調(diào)用。
          2. 全局命名空間:當(dāng)用戶創(chuàng)建一個類或函數(shù)時(shí),將創(chuàng)建一個全局命名空間。
          3. 局部命名空間:局部作用域中的命名空間。
          命名空間關(guān)系圖
          命名空間系統(tǒng)可以防止 Python 模塊名稱之間產(chǎn)生沖突。
          延展閱讀:
          https://medium.com/better-programming/how-to-make-python-programming-more-elegant-and-decent-4b5962695aa9


          —?THE END —


          ?清華大學(xué)生用微積分證明薯片掉地上可以撿起來吃……
          ?20 位百萬富翁希望自己 20 歲就明白的事
          ?群論的創(chuàng)立:兩個少年天才的接力
          ?數(shù)學(xué)是思維的科學(xué)
          ?施一公:沒有高考,就沒有一批非常優(yōu)秀的社會精英從農(nóng)村走出來
          ?知乎熱搜可以被人為控制嗎?如果可以,怎么操作
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