如何在Python中有效编写代码?


在现代科技时代,编码已成为最流行的做法之一。它是一项必不可少的技能,在许多领域非常普遍,并且被认为是强制性的,尤其是在涉及软件开发或数据分析的领域。

编码的核心是将你的思维逻辑传达给计算机程序,使其执行特定任务。随着编程的进步,编写高效的代码变得越来越重要。这意味着不仅要创建产生预期结果的代码,还要对其进行优化,使其尽可能快且资源高效。

除了在许多行业中是一项有用的技能外,编码也是一项极具创造力和回报的追求。它允许个人创建可以帮助解决现实世界问题、自动化重复性任务并将他们的想法变为现实的程序和应用程序。

此外,学习编码还可以提高一个人的批判性思维和解决问题的能力,因为它需要将复杂的问题分解成更小、更易于管理的步骤。它还可以增强一个人协作的能力,因为编码通常涉及与其他程序员、设计师和开发人员合作完成项目。

总的来说,编码已成为现代科技不可或缺的一部分,并且预计其重要性在未来几年只会越来越高。对于那些愿意学习并投入时间和精力掌握这项宝贵技能的人来说,它提供了大量的好处和机会。

Python被广泛认为是初学者程序员学习和入门的最简单的编程语言之一。其简洁性和多功能性使其成为各种任务的有吸引力的选择,包括数据科学、人工智能、机器人技术、天文学等等。

然而,尽管它有很多优点,但程序员常常未能采用 Python 编码的最佳实践。在本文中,我们将探讨编写高效代码所需的必要要素,以及为什么要这样做至关重要。

为什么要有效编写代码?

作为一名初学者程序员,我们经常养成一些习惯,使我们能够以最简单的方式获得问题或任务的解决方案。但是,必须质疑这种简单的方法是否是计算手头任务最有效和最有效的方法。

编写有效和高效代码的重要性怎么强调都不为过。虽然在处理更简单的项目或编程的早期阶段可能看起来没有必要,但随着你的进步和经验的增长,你需要系统地调试和测试你的代码。这包括使你的代码更具 Python 风格,并确保它满足空间和时间复杂度的最佳要求。

为了说明这一点,让我们考虑一个使用 print 语句打印“TutorialsPoint”五次的简单示例。有许多方法可以实现此任务,我们将检查三种方法,以了解每种方法的有效性和差异。第一种方法只是简单地打印该语句五次。

方法 1

第一种方法是打印该语句五次。

print("TutorialsPoint \n")
print("TutorialsPoint \n")
print("TutorialsPoint \n")
print("TutorialsPoint \n")
print("TutorialsPoint"

方法 2

另一种方法是只打印该语句一次,然后应用乘法器以获得预期的输出。

print("TutorialsPoint \n"*5)

方法 3

我们将检查的最后一种方法涉及利用 for 循环来执行此操作。

for i in range(5):
 print("Hello")

很明显,有几种方法可以编写程序以实现特定目标。然而,熟练的程序员应该力求优化他们的代码,使其高效、可读并产生最佳结果。

如何有效编写代码?

在对编写高效代码的重要性有了基本的了解之后,我们现在将重点转向探讨在本节中可以帮助我们实现这一目标的方法。我们将考察编写最优代码以解决各种程序、任务和项目所需的关键要素的技术和实践方面。

增强代码的 Python 风格。

为了提高程序的性能和效率,建议使它们更具 Python 风格。这涉及采用更以 Python 为中心的编程风格,这可以增强代码的可读性、呈现方式和整体效率。

例如,与其使用特定条件对 if 语句进行硬编码,不如使用变量为该语句赋值,然后执行必要的操作。请考虑以下代码片段

示例

# Non-Pythonic
if x > 0:
	y = x * 2
else:
	y = x + 2

# Pythonic
y = x * 2 if x > 0 else x + 2

在第二个代码块中,if 语句被替换为使用三元运算符的单行代码,使代码更简洁且更易于阅读。

另一种做法是在用户不想传递任何特定命令时为函数使用默认参数,确保函数仍然返回值。此外,您可以使用下划线变量(_)作为临时变量,根据需要过滤掉不需要的元素。

还有许多其他方法可以使你的代码更具 Python 风格,关键是要专注于效率并遵守 Python 的编码规范。未来的文章可能会更详细地探讨这些概念。

避免声明不必要的变量

在 Python 中,声明不必要的变量会导致内存使用效率低下、性能下降以及代码更复杂。因此,务必仅声明给定任务所需的变量。

请考虑以下示例

a = 5
b = 7
c = a + b
print(c)

在此代码中,我们声明了三个变量:a、b 和 c。但是,a 和 b 仅用于计算 c,并且在代码中不再使用。这意味着它们是不必要的变量,占用内存而不利于程序的功能。

我们可以通过消除不必要的变量来简化此代码

c = 5 + 7
print(c)

在此代码中,我们直接计算 c 而无需声明 a 和 b。此代码更简单、更高效且更易于阅读。

声明不必要的变量也可能导致更大程序中的命名冲突和混淆。例如,请考虑以下代码

def calculate_total(items):
	total = 0
	for item in items:
    	price = item["price"]
    	total += price
	return total

def calculate_discounted_total(items):
	total = 0
	for item in items:
    	price = item["price"]
    	discount = item["discount"]
    	discounted_price = price - discount
    	total += discounted_price
	return total

在此代码中,我们声明了几个仅在各自函数中使用的变量。但是,如果我们在不同的函数中使用类似的变量名,则会导致混淆和错误。例如,如果我们在两个函数中都声明了 price 且具有不同的值,则可能不清楚正在使用哪个值。

为了避免此问题,我们可以消除不必要的变量并使用更具描述性的变量名

def calculate_total(items):
	total_price = 0
	for item in items:
    	price = item["price"]
    	total_price += price
	return total_price

def calculate_discounted_total(items):
	total_discounted_price = 0
	for item in items:
    	price = item["price"]
    	discount = item["discount"]
    	discounted_price = price - discount
    	total_discounted_price += discounted_price
	return total_discounted_price

在此代码中,我们消除了不必要的变量 total 和 discounted_price,并使用更具描述性的变量名来避免命名冲突。

总之,务必仅在 Python 中声明必要的变量,以避免内存使用效率低下、性能下降以及命名冲突。通过简化和优化代码,我们可以创建更高效且更易于阅读的程序。

使用匿名函数

函数在大多数重要的 Python 项目的开发中发挥着至关重要的作用,为你的程序提供可重复性和结构。它们使用“def”关键字定义,并且可以接受已定义或未定义的参数。当被调用时,函数的返回值由 Python 编译器解释。

在 Python 中,匿名函数,也称为 lambda 函数,是在没有名称的情况下定义的。虽然常规函数使用“def”关键字定义,但匿名函数使用“lambda”关键字定义。使用 lambda 函数的主要优点是它可以评估其表达式并自动返回结果。

请考虑以下示例,其中我们需要仅从元素列表中打印偶数。我们将演示两种方法,一种使用匿名函数,另一种不使用,并比较它们的有效性。

示例

# Without using lambda
def get_even_numbers(lst):
	even_lst = []
	for num in lst:
    	if num % 2 == 0:
        	even_lst.append(num)
	return even_lst

# Using lambda
get_even_numbers_lambda = lambda lst: [num for num in lst if num % 2 == 0]

在第一种方法中,我们定义了一个函数“get_even_numbers”,它接受一个列表并返回一个新列表,其中仅包含偶数。在第二种方法中,我们使用 lambda 函数来实现相同的结果。lambda 函数获取一个列表,并使用列表推导式返回一个仅包含偶数的新列表。

虽然这两种方法都实现了预期的结果,但 lambda 函数更简洁,并且消除了对单独函数的需求。当处理不需要常规函数全部功能的简单任务时,匿名函数的使用特别有用。

有效的文档

要开始良好的编程实践,必须记录你的代码。当你深入编码并承担许多项目时,你会意识到有效文档的重要性。在编程时,很容易迷失在编码的世界中,而且通常,重点是获得完美的解决方案,而不是对整个程序中使用的不同函数进行注释。

但是,这种对文档缺乏关注会导致在几周或几个月后重新访问项目时出现问题。如果没有适当的文档和对所用代码块的理解,就很难确定代码的目的以及如何完成任务。

有效的文档不仅在您重新访问代码时有所帮助,而且还有助于其他想要阅读和理解您代码的人。因此,添加注释来解释代码的目的是一个好习惯,尤其是在将其分享到平台供其他人查看时。

例如,假设您正在编写一个计算圆形面积的函数。记录此函数的一个好方法是在函数开头添加一个注释,解释函数的作用以及它接受什么参数。以下是如何记录函数的示例

示例

# This function calculates the area of a circle given its radius
# Parameters:
#   radius (float): the radius of the circle
# Returns:
#   area (float): the area of the circle
def calculate_area(radius):
	pi = 3.14159
	area = pi * radius ** 2
	return area

通过包含这些注释,您可以轻松理解函数的目的、它接受什么参数以及它返回什么。这使得您和其他人更容易阅读和理解代码,尤其是在一段时间后重新回到代码时。

考虑并尝试其他方案。

在程序中成功完成一项复杂任务后,您可能会感到成就感并继续执行下一项任务。但是,重要的是要退一步,反思您的代码,看看是否有任何可以改进的地方。通过更仔细地分析您的编程,您可以识别出可能使程序更有效率并更适合当前任务的潜在更改。

至关重要的是要评估您可以做出的更改,无论是由您自己、与朋友一起还是与专家一起。虽然可能很想坚持使用传统方法来节省时间,但重要的是要花时间优化您的代码以供将来参考。通过这样做,您可以提高程序的效率和功能,并确保它更适合将来执行类似的任务。

此外,测试不同的替代方案可以帮助您更好地理解手头的问题以及您的代码在不同场景下的执行情况。它还可以帮助您识别可能出现的任何潜在错误或错误,并允许您在它们成为重大问题之前修复它们。

此外,尝试不同的替代方案还可以带来您以前可能从未考虑过的新见解和想法。它可以开启新的可能性,并带来更高效和有效的解决方案。

总而言之,花时间分析您的代码并尝试不同的替代方案可以极大地提高编程的质量和效率。它可以帮助您创建更健壮、更可靠的程序,这些程序更适合解决复杂问题并实现您的目标。

严格练习

在了解了编码的基本原理和技术之后,必须不断练习并将这些方法应用于每个编码问题或项目。持续练习将帮助您磨练技能并在编写代码方面变得更高效。

此外,在学习新技术和方法时,将其融入其中至关重要。通过不断升级您的编码知识并将这些技术整合到您的项目中,您将看到您的编码风格得到显著改善。

为了更深入地探讨此主题,我写了一篇文章,解释了为什么每日编码练习对于数据科学家至关重要。这篇文章探讨了每日编码练习的好处,并提供了将其融入日常生活的实用技巧。

结论

总之,编写高效的 Python 代码不仅对程序员来说是一项宝贵的技能,还可以帮助节省时间、提高生产力并降低出错的可能性。通过遵循本文中概述的一些技术,例如优化循环、使用列表推导式、避免不必要的变量以及定期练习,程序员可以提高其代码的整体效率。

必须注意的是,编写高效的代码不是一次性任务,而是一个持续的过程。随着新的库和框架的出现,新的技术和最佳实践也将出现,程序员必须不断学习和更新他们的知识以编写更高效的代码。通过持续的练习、耐心和纪律,任何人都可以掌握编写高效 Python 代码的技巧,并成为更高效、更有效的程序员。

更新于: 2023年8月3日

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