Как устроен Python. Как устроен Python. Харрисон. Харрисон Мэтт

• Название: Харрисон Мэтт
• Анкор: Как устроен Python
• Дата: 05.02.2022
• Размер: 5.41 Mb.
• Имя файла: Как устроен Python. Харрисон.pdf
• Тип: Документы; #352210
• страница: 13 из 21

17.1. Вызов функций
В Python функции вызываются по имени функции, за которым следуют круглые скобки. В следующем фрагменте вызывается только что опре- деленная функция add_2
:
>>> add_2(3)
5
Чтобы вызвать функцию, укажите ее имя, за которым следует открываю- щая круглая скобка, входные параметры и закрывающая круглая скобка.

156
Глава 17. Функции
Количество параметров должно соответствовать количеству параметров в объявлении функции. Обратите внимание: REPL выводит результат вызова — целое число 5 (то, что возвращает команда return
).
Функции add_2
можно передать произвольный объект. Но если этот объект не поддерживает сложение с числами, будет выдано исключение.
При передаче строки выдается исключение
TypeError
:
>>> add_2('hello')
Traceback (most recent call last):
TypeError: must be str, not int
17.2. Область видимости
Python ищет переменные в разных местах. Эти места называются обла-
стями видимости или пространствами имен. При поиске переменной (не забывайте, что функции в Python также являются переменными — как и классы, модули и т. д.), Python выполняет поиск в следующих местах и в следующем порядке:

Локальная область видимости — переменные, определенные внутри функций.

Глобальная область видимости — переменные, определяемые на гло- бальном уровне.

Встроенная область видимости — переменные, заранее определен- ные в Python.
В следующем коде поиск переменных осуществляется по всем трем об- ластям видимости:
>>> x = 2 # Глобальная
>>> def scope_demo():
... y = 4 # Локальная для scope_demo
... print("Local: {}".format(y))
... print("Global: {}".format(x))
... print("Built-in: {}".format(dir))
>>> scope_demo()
Local: 4
Global: 2
Built-in:

17.2. Область видимости
157
После вызова scope_demo локальная переменная y
уничтожается в ходе уборки мусора и становится недоступной в глобальной области види- мости:
>>> y
Traceback (most recent call last):
NameError: name 'y' is not defined
Переменные, определяемые внутри функции или метода, являются локальными. В общем случае стоит избегать глобальных переменных, потому что они усложняют понимание кода. Глобальные переменные часто встречаются в учебниках, блогах и документации, потому что их использование сокращает объем кода и помогает сосредоточиться на кон- цепциях, не отвлекаясь на упаковку переменных в функциях. Функции и классы помогают избавиться от глобальных переменных, улучшают модульность кода и упрощают его понимание.
ПРИМЕЧАНИЕ
Python позволяет замещать (переопределять) переменные в глобальной и встроенной области видимости. На глобальном уровне вы можете опре- делить собственную переменную с именем dir
. В этот момент встроенная функция dir
замещается глобальной переменной. То же самое можно сде- лать внутри функции и создать локальную переменную, которая замещает глобальную или встроенную переменную:
>>> def dir(x):
... print("Dir called")
>>> dir('')
Dir called
Команда del может использоваться для удаления переменных в локальной или глобальной области видимости. Однако на практике лучше с самого на- чала избегать замещения встроенных имен:
>>> del dir
>>> dir('')
['__add__', '__class__', '__contains__', ... ]

158
Глава 17. Функции
ПОДСКАЗКА
Функции locals и globals используются для вывода содержимого этих областей видимости. Они возвращают словари с текущим содержимым об- ласти видимости:
>>> def foo():
... x = 1
... print(locals())
>>> foo()
{'x': 1}
Переменная
__builtins__
выводит имена из встроенной области види- мости. Ее атрибут
__dict__
выдает такой же словарь, как для глобальных и локальных имен.
17.3. Множественные параметры
Функции могут получать несколько параметров. Следующая функция получает два параметра и возвращает их сумму:
>>> def add_two_nums(a, b):
... return a + b
Так как Python является динамическим языком, указывать типы пара- метров не нужно. Эта функция может суммировать два целых числа:
>>> add_two_nums(4, 6)
10
А может суммировать числа с плавающей точкой:
>>> add_two_nums(4.0, 6.0)
10.0
И строки тоже:
>>> add_two_nums('4', '6')
'46'
Обратите внимание: для строк используется операция
+
для выполнения
конкатенации (сцепления двух строк).

17.4. Параметры по умолчанию
159
Но если вы попробуете сложить строку с числом, Python сообщит об ошибке:
>>> add_two_nums('4', 6)
Traceback (most recent call last):
TypeError: Can't convert 'int' object to str implicitly
Это одна из тех ситуаций, когда Python требует более точно описать нужную операцию и не пытается угадывать за вас. Если вы хотите сло- жить строковый тип с числом, возможно, сначала нужно преобразовать их к числовому формату (при помощи float или int
). С другой стороны, если нужно выполнить операцию конкатенации, следует преобразовать числа в строки. Python не выбирает выполняемую операцию автомати- чески. Вместо этого выдается ошибка, которая заставляет программиста разрешить неоднозначность.
17.4. Параметры по умолчанию
Одна из удобных особенностей функций Python — параметры по
умолчанию. Как следует из названия, они позволяют задать значения по умолчанию для параметров функций. Параметры по умолчанию не являются обязательными, хотя при необходимости их можно пере- определить.
Следующая функция похожа на add_two_nums
, но если при вызове второе число не указано, по умолчанию прибавляется 3:
>>> def add_n(num, n=3):
... """default to
... adding 3"""
... return num + n
>>> add_n(2)
5
>>> add_n(15, -5)
10
Чтобы создать для параметра значение по умолчанию, поставьте после параметра знак равенства (
=
) и нужное значение.

160
Глава 17. Функции
ПРИМЕЧАНИЕ
Параметры по умолчанию должны объявляться после обычных параметров, в противном случае Python выдаст ошибку
SyntaxError
:
>>> def add_n(num=3, n):
... return num + n
Traceback (most recent call last):
SyntaxError: non-default argument follows default argument
Python требует, чтобы обязательные параметры были объявлены ранее не- обязательных. Приведенный выше код не будет работать для вызова вида add_n(4)
, потому что отсутствует обязательный параметр.
СОВЕТ
Не используйте изменяемые типы (списки, словари) в качестве параметров по умолчанию — разве что вы очень хорошо понимаете, что делаете. Из-за особенностей работы Python параметры по умолчанию создаются только один раз — во время определения функции, а не во время ее выполнения. Если вы используете изменяемое значение по умолчанию, то при каждом вызове функ- ции будет заново использован тот же экземпляр параметра по умолчанию:
>>> def to_list(value, default=[]):
... default.append(value)
... return default
>>> to_list(4)
[4]
>>> to_list('hello')
[4, 'hello']
Тот факт, что параметры по умолчанию создаются в момент генерирования функции, многие программисты считают дефектом. Это связано с тем, что такое поведение чревато разными неожиданностями. Обходное решение заключается в том, чтобы вынести создание значений по умолчанию из фазы определения функции (которая выполняется всего один раз) в фазу выполнения функции
(чтобы новое значение создавалось при каждом выполнении функции).
Модифицируйте изменяемые параметры по умолчанию, чтобы им присваи- валось значение
None
. Затем создайте экземпляр нужного изменяемого типа в теле функции, если значение по умолчанию равно
None
:

17.5. Правила выбора имен для функций
161
>>> def to_list2(value, default=None):
... if default is None:
... default = []
... default.append(value)
... return default
>>> to_list2(4)
[4]
>>> to_list2('hello')
['hello']
Следующий код:
... if default is None:
... default = []
можно записать в одну строку с использованием условного выражения:
... default = default if default is not None else []
17.5. Правила выбора имен для функций
Правила выбора имен функций имеют много общего с правилами выбора имен переменных (и они также находятся в документе PEP 8). В именах используется так называемый змеиный регистр, который проще читается.
Имена функций:

должны записываться в нижнем регистре;

слова_должны_разделяться_подчеркиваниями;

не должны начинаться с цифр;

не должны переопределять встроенные имена;

не должны совпадать с ключевыми словами.
В таких языках, как Java, используется так называемый «верблюжий регистр». По этой схеме создаются имена переменных вида sectionList или hasTimeOverlap
. В Python переменным были бы присвоены имена section_list и has_time_overlap соответственно. Хотя код Python должен следовать соглашениям PEP 8, в PEP 8 также принимается в расчет един- ство стиля. Если в коде, над котором вы работаете, используются разные

162
Глава 17. Функции схемы назначения имен, следуйте примеру и используйте схему, применя- емую в существующем коде. Собственно, в модуле unittest из стандартной библиотеки до сих пор применяется схема в стиле Java (потому что изна- чально этот модуль был импортирован из библиотеки Java junit
).
17.6. Итоги
Функции позволяют инкапсулировать изменения и побочные эффекты в своем теле. В этой главе вы узнали, что функции могут получать ввод и возвращать результат. Входных параметров может быть несколько, и им можно назначать значения по умолчанию.
Вспомните, что в Python нет ничего, кроме объектов, а при создании функции вы также создаете переменную с именем функции, которая указывает на эту функцию.
Функции также могут включать строку документации, которая записы- вается непосредственно после объявления. Эти строки образуют доку- ментацию, которая выводится при вызове help для функции.
17.7. Упражнения
1. Напишите функцию is_odd
, которая получает целое число и воз- вращает
True для нечетных чисел или
False для четных.
2. Напишите функцию is_prime
, которая получает целое число и воз- вращает
True для простых чисел или
False для чисел, не являющих- ся простыми.
3. Напишите функцию бинарного поиска. Функция должна получать отсортированную последовательность и искомый элемент и воз- вращать индекс найденного элемента. Если элемент не найден, функция должна возвращать –1.
4. Напишите функцию, которая получает строки в «верблюжьем ре- гистре» (
ThisIsCamelCased
) и преобразует их в «змеиный регистр»
(
this_is_camel_cased
). Измените функцию, добавив в нее аргумент separator
, чтобы функция также могла выполнять преобразование к «кебаб-регистру» (
this-is-camel-case
).

18
Индексирование и срезы
Python предоставляет две конструкции для извлечения данных из после- довательностей (списки, кортежи и даже строки). Речь идет о конструк- циях индексирования и срезах. Индексирование позволяет извлекать отдельные элементы из последовательности, а срезы предназначены для извлечения подпоследовательностей.
18.1. Индексирование
Индексирование уже было продемонстрировано ранее для списков. На- пример, если у вас имеется список с названиями животных, вы сможете выбирать элементы по индексу:
>>> my_pets = ["dog", "cat", "bird"]
>>> my_pets[0]
'dog'
СОВЕТ
Напомним, что в Python индексирование начинается с 0. Чтобы извлечь первый элемент, используйте индекс 0, а не 1.
В Python предусмотрена удобная возможность обращения к элементам по отрицательным индексам. Индекс –1 обозначает последний элемент,
–2 — предпоследний и т. д. Эта запись чаще всего используется для полу- чения последнего элемента списка:
>>> my_pets[-1]
'bird'

164
Глава 18. Индексирование и срезы
Гвидо ван Россум, создатель Python, в своем твите объяснил, как следует понимать отрицательные значения индексов:
«…Правильный подход [к отрицательному индексированию] — ин- терпретировать a[-X]
как a[len(a)-X]
»
@gvanrossum
Операции индексирования также можно выполнять с кортежами и стро- ками:
>>> ('Fred', 23, 'Senior')[1]
23
>>> 'Fred'[0]
'F'
Некоторые типы, например множества, не поддерживают операции индексирования. Если вы хотите определить собственный класс, под- держивающий операции индексирования, реализуйте метод
.__getitem__
-3
Примеры индексов
Последовательность
Индекс
0 1 2 3 4 5 6 7
d a t a . c s v
"
"
-8-7-6-5-4
-2
-3
-1
Отрицательный индекс data.csv[0]
data.csv[-3]
Рис. 18.1. Положительные и отрицательные значения индексов
18.2. Срезы
Кроме извлечения одного элемента по целочисленному индексу вы можете воспользоваться срезом (slice) для извлечения подпоследова- тельности. Срез может содержать начальный индекс, необязательный

18.2. Срезы
165
конечный индекс и необязательное приращение (все значения разделя- ются двоеточиями).
Срез для извлечения первых двух элементов списка:
>>> my_pets = ["dog", "cat", "bird"] # список
>>> print(my_pets[0:2])
['dog', 'cat']
Напомним, что в Python используются полуоткрытые интервалы. Спи- сок доходит до конечного индекса, но не включает его. Как упоминалось ранее, функция range также аналогично ведет себя со вторым параметром.
Примеры срезов
Последовательность
Индекс
0 1 2 3 4 5 6 7
d a t a . c s v
"
"
-8-7-6-5-4-3-2-1
Отрицательный индекс "data.csv"[0:4]
"data.csv"[5:8]
"data.csv"[:4]
"data.csv"[-8:-4]
"data"
"data.csv"[5:]
"data.csv"[-3:]
"csv"
Рис. 18.2. Выделение первых четырех символов строки. Показаны три варианта; предпочтительным считается последний. Нулевой индекс не указан, так как он используется по умолчанию. Решение с отрицательными индексами выглядит просто глупо. Также продемонстрирован срез трех последних символов. И снова последний вариант считается идиоматическим решением. Первые два варианта предполагают, что длина строки равна 8 символам, а последний будет работать с любой строкой, содержащей не менее 3 символов
При определении среза с двоеточием (
:
) первый индекс не является обязательным. Если первый индекс не указан, то срез по умолчанию на- чинается с первого элемента списка (нулевой элемент):

166
Глава 18. Индексирование и срезы
>>> print(my_pets[:2])
['dog', 'cat']
В срезах также могут использоваться отрицательные индексы. Отри- цательной может быть как начальная, так и конечная позиция. Индекс
–1 представляет последний элемент. Если срез распространяется до по- следнего элемента, вы получите все, кроме этого элемента:
>>> my_pets[0:-1]
['dog', 'cat']
>>> my_pets[:-1] # defaults to 0
['dog', 'cat']
>>> my_pets[0:-2]
['dog']
Последний индекс также не является обязательным. Если последний ин- декс отсутствует, срез по умолчанию распространяется до конца списка:
>>> my_pets[1:]
['cat', 'bird']
>>> my_pets[-2:]
['cat', 'bird']
Наконец, для начального и конечного индекса могут использоваться значения по умолчанию. Если оба индекса отсутствуют, то возвращае- мый срез проходит от начала до конца (и содержит копию списка). Эта конструкция может использоваться для быстрого копирования списков в Python:
>>> print(my_pets[:])
['dog', 'cat', 'bird']
18.3. Приращения в срезах
После начального и конечного индекса срез также может получать при- ращение. Если приращение не задано, по умолчанию используется зна- чение 1. Приращение 1 означает, что из последовательности извлекается каждый элемент между индексами. С приращением 2 берется каждый второй элемент, с приращением 3 — каждый третий и т. д.:

18.3. Приращения в срезах
167
>>> my_pets = ["dog", "cat", "bird"]
>>> dog_and_bird = my_pets[0:3:2]
>>> print(dog_and_bird)
['dog', 'bird']
>>> zero_three_six = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6][::3]
>>> print(zero_three_six)
[0, 3, 6]
ПРИМЕЧАНИЕ
Функция range также поддерживает третий параметр, задающий прираще- ние:
>>> list(range(0, 7, 3))
[0, 3, 6]
Приращение может быть отрицательным. Приращение –1 означает, что вы двигаетесь в обратном направлении справа налево. Чтобы использо- вать отрицательное приращение, укажите значение начального индекса больше конечного. Исключением является ситуация, в которой опущен как начальный, так и конечный индекс: приращение –1 переставляет элементы последовательности в обратном порядке:
>>> my_pets[0:2:-1]
[]
>>> my_pets[2:0:-1]
['bird', 'cat']
>>> print([1, 2, 3, 4][::-1])
[4, 3, 2, 1]
Когда в следующий раз на собеседовании вам предложат переставить символы строки в обратном порядке, это можно сделать в одной строке:
>>> 'emerih'[::-1]
'hireme'
Конечно, от вас, скорее всего, потребуют сделать это на C. Просто ска- жите, что вы хотите программировать на Python!

168
Глава 18. Индексирование и срезы
18.4. Итоги
Операции индексирования используются для извлечения отдельных значений из последовательностей. Например, они позволяют легко полу- чить символ из строки или элемент из списка либо кортежа.
Если вам нужна подпоследовательность, используйте синтаксическую конструкцию среза. Срезы соблюдают принцип полуоткрытых интерва- лов и дают последовательность до конечного индекса (не включая его).
Если вы передадите необязательное приращение, то сможете пропускать элементы при формировании среза.
В Python предусмотрена удобная возможность использования отри- цательных значений для индексирования или создания среза относи- тельно конца последовательности. Это позволяет выполнять операции относительно длины последовательности, так что вам не приходится беспокоиться о вычислении длины и вычитании смещений из получен- ного результата.
18.5. Упражнения
1. Создайте переменную с вашим именем, хранящимся в формате стро- ки. Используйте операции индексирования для получения первого символа. Извлеките последний символ. Будет ли ваш код для извле- чения последнего символа работать с именем произвольной длины?
2. Создайте переменную filename
. Предполагая, что за именем файла следует трехбуквенное расширение, найдите расширение с исполь- зованием операции среза. Так, для файла
README.txt должно быть получено расширение txt
. Будет ли ваш код работать с именами файлов произвольной длины?
3. Создайте функцию is_palindrome для проверки того, что передан- ное слово одинаково читается в обоих направлениях.