Python高级技巧

news2024/11/15 7:58:59

十三、Python高级技巧

1. 闭包

解决全局变量问题：

  • 代码在命名空间上（变量定义）不够干净、整洁
  • 全局变量又被修改的风险

  • 定义：

    ​ 在函数嵌套的前提下，内部函数使用了外部函数的变量，并且外部函数返回了内部函数，我们把这个使用外部函数变量的内部函数称为闭包。

  • 简单闭包

    def outer(logo: str):
    def inner(msg: str):
        print(f"<{logo}><{msg}><{logo}>")

    return inner


fn1 = outer('稀土掘金') 
fn1('xzq')  # <稀土掘金><xzq><稀土掘金>
fn1('XZQ0723')  # <稀土掘金><XZQ0723><稀土掘金>

  • nonlocal关键字

    在闭包函数（内部函数中）想要修改外部函数的变量值，需要用nonlocal声明这个外部变量

    def outer(num1):
def inner(num2):
    nonlocal num1
    num1 += num2
    print(num1)

return inner


fn = outer(10)
fn(10)  # 20
fn(10)  # 30
fn(10)  # 40

  • 优点：

    • 无需定义全局变量即可实现通过函数，持续的访问、修改某个值
    • 闭包使用的变量的所用于在函数内，难以被错误的调用修改

  • 缺点：

    • 由于内部函数持续引用外部函数的值，所以会导致这一部分内存空间不被释放，一直占用内存

2. 装饰器

装饰器其实也是一种闭包， 其功能就是在不破坏目标函数原有的代码和功能的前提下，为目标函数增加新功能。

  • 装饰器的一般写法

    • 希望给sleep函数，增加一个功能
      • 在调用sleep前输出：我要睡觉了
      • 在调用sleep后输出：我起床了
    # 装饰器的一般写法（闭包）
def sleep():
    import random
    import time
    print('睡眠中...')
    time.sleep(random.randint(1, 5))


def outer(func):
    def inner():
        print('我睡了')
        func()
        print('我醒了')

    return inner


fn = outer(sleep)
fn()

  • 装饰器的语法糖写法

    使用@outer定义在目标函数sleep之上

    • 和上方同样的功能

      # 装饰器的语法糖写法
def outer(func):
    def inner():
        print('我睡了')
        func()
        print('我醒了')

    return inner


@outer
def sleep():
    import random
    import time
    print('睡眠中...')
    time.sleep(random.randint(1, 5))


sleep()

3. 多线程

  • 进程和线程

    ​ 进程：是操作系统中正在运行的程序的实例。每个进程都有自己的内存空间、代码、数据等等。进程之间是独立的，它们无法互相访问对方的内存空间，只有通过进程间通信才能实现数据的共享。

    ​ 线程：相对于进程而言，线程的开销更小，调度更快捷。另外，线程的并发能力更强，对于多核CPU来说也更加高效，因为不同的线程可以在不同的CPU内核上同时执行。但是，线程之间的共享变量可能会导致线程安全问题，需要加锁保护。

    在这里插入图片描述

  • 多线程网络编程

    Python的多线程可以通过threading模块来实现。

    • 语法

      thread_obj = threading.Thread([group [, target [, name [, args [，kwargs]]]]])
# group:暂时无用，未来功能的预留参数
# target:执行的目标任务名
# args:以元组的方式给执行任务传参
# kwargs:以字典方式给执行任务传参
# name:线程名，一般不用设置
# 启动线程，让线程开始工作
thread_obj.start()

    • 示例：

    import threading
import time


def sing(msg):
    while True:
        print(msg)
        time.sleep(1)


def dance(msg):
    while True:
        print(msg)
        time.sleep(1)


if __name__ == '__main__':
    t1 = threading.Thread(target=sing, args=('啦啦啦',))
    t2 = threading.Thread(target=dance, kwargs={"msg": "舞舞舞"})
    t1.start()
    t2.start()

4. Socket网络编程

​ socket (简称 套接字) 是进程之间通信一个工具，好比现实生活中的插座，所有的家用电器要想工作都是基于插座进行，进程之间想要进行网络通信需要Socket。Socket负责进程之间的网络数据传输，好比数据的搬运工。
在这里插入图片描述

  • 2个进程之间通过Socket进行相互通讯，就必须有服务端和客户端

    • Socket服务端：等待其它进程的连接、可接受发来的消息、可以回复消息

    • Socket客户端：主动连接服务端、可以发送消息、可以接收回复

  • 服务端示例

    import socket

# 1.创建Socket对象
socket_server = socket.socket()

# 2.绑定ip地址和端口 服务端bind
socket_server.bind(("localhost", 8888))

# 3.监听端口
# listen方法内的参数表示可以链接的次数
socket_server.listen(1)

# 4.等待客户端连接
# result为一个元组 ,accept()方法是阻塞的方法，等待客户端的连接如果没有连接，卡在这一行，就不会往下执行
# result = socket_server.accept()
# conn = result[0]  # 客户端的连接对象
# address = result[1]  # 客户端的地址信息
conn, address = socket_server.accept()

print(f'接收到客户端的链接，客户端的信息是：{address}')
while True:
    # 5.接收客户端的信息，要使用客户端和服务端的本次连接对象，而非socket_server对象
    # recv的接收的参数事缓冲区大小，一般是1024即可，
    # 返回值是一个字节数组，也就是bytes对象，不是字符串，可以通过decode方法通过UTF-8编码，将字节数组转换为字符串对象
    #
    data: str = conn.recv(1024).decode('UTF-8')
    print(f'客户端发来的消息是:{data}')

    # 6. 发送回复信息
    # encode可以将字符串编码为字节数组
    msg = input('请输入你要和客户端回复的消息：')
    if msg == 'exit':
        break
    conn.send(msg.encode('UTF-8'))

# 7.关闭连接
conn.close()
socket_server.close()

  • 客户端示例

    import socket

# 1.创建Socket对象
socket_client = socket.socket()

# 2.连接到服务端ip地址和端口 客户端connect
socket_client.connect(("localhost", 8888))
while True:
    msg = input('请输入要给服务端发送的信息：')
    if msg == 'exit':
        break
    # 3.发送消息
    socket_client.send(msg.encode("UTF-8"))

    # 4.接收返回消息
    recv_data = socket_client.recv(1024)
    print(f'服务端返回的消息是: {recv_data.decode("UTF-8")}')

# 5.关闭连接
socket_client.close()

5. 正则表达式

​ 正则表达式，又称规则表达式（Regular Expression），是使用单个字符串来描述、匹配某个句法规则的字符串，常被用来检索、替换那些符合某个模式（规则）的文本。简单来说，正则表达式就是使用：字符串定义规则，并通过规则去验证字符串是否匹配。

  • 基本匹配

    import re

s = 'xzq python xzq python xzq python'
# match 从头匹配
result1 = re.match('xzq', s)
print(F'match 结果:{result1}')
# print(result1.span())
# print(result1.group())

# search 搜索匹配 从前向后，找到第一个就停止
result2 = re.search('python', s)
print(F'search 结果:{result2}')
# print(result2.span())
# print(result2.group())

# findall 搜索全部匹配
result3 = re.findall('python', s)
print(F'search 结果:{result3}')

  • 元字符匹配

    • 单字符匹配

      字符功能
      .匹配任意1个字符(除了\n)，.匹配点本身
      []匹配[]中列举的字符
      \d匹配数字0-9
      \D匹配非数字
      \s匹配空白，即空格、tab键
      S\匹配非空白
      \w匹配单词字符，即a-z、A-Z、0-9、_
      \W匹配非单词字符

    • 数量匹配

      字符功能
      *匹配前一个规则的字符出现0-无数次
      +匹配前一个规则的字符出现1-无数次
      ?匹配前一个规则的字符出现0次或1次
      {m}匹配前一个规则的字符出现m次
      {m,}匹配前一个规则的字符出现至少m次
      {m,n}匹配前一个规则的字符出现m-n次次

    • 边界匹配

      字符功能
      ^匹配字符串开头
      $匹配字符串结尾
      \b匹配一个单词的边界
      \B匹配非单词的边界

    • 分组匹配

      字符功能
      |匹配左右任意一个表达式
      ()将括号中字符作为一个分组

    示例：

    import re

s = "!!xzq %^$&*xzq 22311 xzq_666 @@ ll"
result = re.findall(r'[a-zA-Z0-9]', s)  # 字符串前带r，表示字符串中转义字符无效
print(result)
# 匹配账号，只能由字母和数字组成，长度限制6到10位
result1 = re.findall(r'^[a-zA-Z0-9]{6,10}$', '4556xzq')
print(result1)
# 匹配QQ号，要求纯数字，长度5-11，第一位不为0
result2 = re.findall(r'^[1-9][0-9]{4,10}$', '710675281')
print(result2)

# 匹配邮箱地址，只允许qq、163、gmail这三种邮箱地址
result3 = re.match(r'(^[\w-]+(\.[\w-]+)*@(qq|163|gmail)(\.[\w-]+)+$)', '710.675281@qq.com')
print(result3)

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