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Python 函数进阶的10大技巧,不允许你还不会

itomcoil 2025-05-25 13:19 4 浏览

函数是Python编程的核心构建块,掌握高级函数技巧可以显著提升代码质量和开发效率。以下是Python函数编程的进阶技巧:

1. 函数参数高级用法

1.1 灵活的参数处理

# 位置参数、默认参数、可变参数
def flexible_func(a, b=2, *args, **kwargs):
    print(f"a={a}, b={b}, args={args}, kwargs={kwargs}")

flexible_func(1)                          # a=1, b=2, args=(), kwargs={}
flexible_func(1, 3, 4, 5, x=6, y=7)      # a=1, b=3, args=(4, 5), kwargs={'x':6, 'y':7}

1.2 仅关键字参数(Python 3+)

def kw_only_arg(*, name, age):
    print(f"{name} is {age} years old")

kw_only_arg(name="Alice", age=25)  # 正确
# kw_only_arg("Alice", 25)        # 错误,必须使用关键字参数

1.3 参数类型提示(Python 3.5+)

from typing import Optional, List, Union

def type_hinted_func(
    name: str,
    age: int = 18,
    hobbies: Optional[List[str]] = None
) -> Union[str, None]:
    """函数带有类型注解"""
    if hobbies is None:
        hobbies = []
    if age >= 18:
        return f"{name} likes {', '.join(hobbies)}"
    return None

2. 函数式编程技巧

2.1 Lambda函数

# 简单lambda
square = lambda x: x ** 2

# 在sorted中使用
users = [{'name': 'Alice', 'age': 25}, {'name': 'Bob', 'age': 30}]
sorted_users = sorted(users, key=lambda u: u['age'])

2.2 map/filter/reduce

from functools import reduce

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]

# map应用函数
squares = list(map(lambda x: x**2, numbers))

# filter筛选元素
evens = list(filter(lambda x: x % 2 == 0, numbers))

# reduce归约计算
sum_total = reduce(lambda x, y: x + y, numbers)

2.3 偏函数(Partial)

from functools import partial

def power(base, exponent):
    return base ** exponent

# 创建固定exponent为2的新函数
square = partial(power, exponent=2)
print(square(5))  # 25

3. 装饰器高级用法

3.1 带参数的装饰器

def repeat(num_times):
    def decorator_repeat(func):
        def wrapper(*args, **kwargs):
            for _ in range(num_times):
                result = func(*args, **kwargs)
            return result
        return wrapper
    return decorator_repeat

@repeat(num_times=3)
def greet(name):
    print(f"Hello {name}")

greet("Alice")  # 打印3次

3.2 类装饰器

class CountCalls:
    def __init__(self, func):
        self.func = func
        self.num_calls = 0
    
    def __call__(self, *args, **kwargs):
        self.num_calls += 1
        print(f"Call {self.num_calls} of {self.func.__name__}")
        return self.func(*args, **kwargs)

@CountCalls
def say_hello():
    print("Hello!")

say_hello()  # 记录调用次数

3.3 多个装饰器叠加

def decorator1(func):
    def wrapper():
        print("Decorator 1 before")
        func()
        print("Decorator 1 after")
    return wrapper

def decorator2(func):
    def wrapper():
        print("Decorator 2 before")
        func()
        print("Decorator 2 after")
    return wrapper

@decorator1
@decorator2
def my_func():
    print("Original function")

# 执行顺序:decorator1 -> decorator2 -> my_func

4. 生成器与协程

4.1 生成器函数

def countdown(n):
    print("Starting countdown")
    while n > 0:
        yield n
        n -= 1
    print("Blast off!")

for num in countdown(5):
    print(num)

4.2 协程与yield

def coroutine_example():
    print("Coroutine started")
    while True:
        x = yield
        print(f"Received: {x}")

coro = coroutine_example()
next(coro)  # 启动协程
coro.send(10)  # 发送值
coro.send(20)

4.3 yield from (Python 3.3+)

def generator1():
    yield from range(5)
    yield from 'abc'

list(generator1())  # [0,1,2,3,4,'a','b','c']

5. 闭包与作用域

5.1 闭包函数

def make_multiplier(factor):
    def multiplier(x):
        return x * factor
    return multiplier

times2 = make_multiplier(2)
times5 = make_multiplier(5)
print(times2(4))  # 8
print(times5(4))  # 20

5.2 nonlocal关键字

def counter():
    count = 0
    def increment():
        nonlocal count
        count += 1
        return count
    return increment

c = counter()
print(c(), c(), c())  # 1, 2, 3

6. 动态函数操作

6.1 动态创建函数

def create_function(name):
    def new_function():
        print(f"I am {name}")
    return new_function

func1 = create_function("Alice")
func2 = create_function("Bob")
func1()  # I am Alice
func2()  # I am Bob

6.2 函数属性

7. 函数缓存与优化

7.1 使用lru_cache

from functools import lru_cache

@lru_cache(maxsize=128)
def fibonacci(n):
    if n < 2:
        return n
    return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)

7.2 单分派泛函数

from functools import singledispatch

@singledispatch
def process(data):
    print("Processing generic data")

@process.register(str)
def _(text):
    print(f"Processing text: {text}")

@process.register(int)
def _(number):
    print(f"Processing number: {number*2}")

process("hello")  # Processing text: hello
process(10)      # Processing number: 20

8. 上下文管理器

8.1 使用生成器实现

from contextlib import contextmanager

@contextmanager
def managed_file(filename, mode):
    try:
        f = open(filename, mode)
        yield f
    finally:
        f.close()

with managed_file('test.txt', 'w') as f:
    f.write('Hello')

8.2 多个上下文管理器

with open('input.txt') as f_in, open('output.txt', 'w') as f_out:
    for line in f_in:
        f_out.write(line.upper())

9. 函数签名与内省

9.1 获取函数签名

from inspect import signature

def func(a, b=2, *args, **kwargs):
    pass

sig = signature(func)
print(str(sig))  # (a, b=2, *args, **kwargs)

9.2 参数绑定

bound_args = sig.bind(1, 2, 3, x=4)
print(bound_args.arguments)  # {'a':1, 'b':2, 'args':(3,), 'kwargs':{'x':4}}

10. 异步函数(Python 3.5+)

10.1 基本异步函数

import asyncio

async def fetch_data():
    print("Start fetching")
    await asyncio.sleep(2)
    print("Done fetching")
    return {'data': 1}

async def main():
    result = await fetch_data()
    print(result)

asyncio.run(main())

10.2 多个协程并行

async def main():
    task1 = asyncio.create_task(fetch_data())
    task2 = asyncio.create_task(fetch_data())
    
    await task1
    await task2

这些函数进阶技巧可以帮助您编写更灵活、更强大的Python代码。掌握这些概念后,您将能够更好地利用Python的函数式编程特性,构建更模块化、更高效的应用程序。

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