Встроенные функции Python: какие нужно знать и на какие не стоит тратить время
В статье расскажем про стандартные встроенные функции Python: какие используются часто, а какие вам, вероятно, не пригодятся никогда.
210К открытий223К показов
В Python существуют десятки встроенных функций и классов, сотни инструментов, входящих в стандартную библиотеку Python, и тысячи сторонних библиотек на PyPI. Держать всё в голове начинающему программисту нереально. В статье расскажем про стандартные встроенные функции Python: какие используются часто, а какие вам, вероятно, не пригодятся никогда.
Чтобы разобраться, на какие функции стоит обратить внимание, их следует разделить на группы:
- общеизвестные: почти все новички используют эти функции и довольно часто;
- неочевидные для новичков: об этих функциях полезно знать, но их легко пропустить, когда вы новичок в Python;
- понадобятся позже: об этих встроенных функциях полезно помнить, чтобы найти их потом, когда/если они понадобятся;
- можно изучить когда-нибудь: это может пригодиться, но только при определённых обстоятельствах;
- скорее всего, они вам не нужны: они вряд ли понадобятся, если вы не занимаетесь чем-то достаточно специализированным.
Встроенные функции в первых двух категориях являются основными. Они в конечном итоге будут нужны почти всем начинающим программистам на Python. Встроенные модули в следующих двух категориях являются специализированными, но потребности в них будут варьироваться в зависимости от вашей специализации. Категория 5 — это скрытые встроенные функции. Они очень полезны, когда в них есть необходимость, но многим программистам Python они, вероятно, никогда не понадобятся.
Общеизвестные функции
Если вы уже писали код на Python, эти модули должны быть вам знакомы.
Вряд ли найдётся разработчик, даже начинающий, который не знает эту функцию вывода. Как минимум реализация «Hello, World!» требует использования данного метода. Но вы можете не знать о различных аргументах, которые можно передавать в print
.
len
В Python нет синтаксиса вроде my_list.length()
или my_string.length
, вместо этого используются поначалу непривычные конструкции len(my_list)
и len(my_string)
.
Нравится вам такая реализация или нет, другой альтернативы не предусмотрено, поэтому к ней нужно привыкнуть.
str
К сожалению, в отличие от многих других языков программирования, в Python нельзя объединять строки и числа.
Python отказывается приводить целое число 3 к типу строка, поэтому нужно сделать это самостоятельно, используя встроенную функцию str
(технически это класс, но с целью уменьшить количество ненужной информации будем принимать все методы за функции).
int
Если нужно пользовательский ввод преобразовать в integer
, эта функция незаменима. Она может преобразовывать строки в целые числа.
Эту функцию также можно использовать для отсечения дробной части у числа с плавающей точкой.
Обратите внимание, если нужно обрезать дробную часть при делении, оператор «//
» более уместен (с отрицательными числами это работает иначе).
float
Если строка, которую надо конвертировать в число, не является целым числом, здесь поможет метод float
.
Float
также можно использовать для преобразования целых чисел в числа с плавающей запятой.
В Python 2 такое преобразование необходимо, но в Python 3 целочисленное деление больше не является чем-то особенным (если вы специально не используете оператор «//
»). Поэтому больше не нужно использовать float
для этой цели, теперь float(x)/y
можно легко заменить на x/y
.
list
Эта функция может очень облегчить задачу, если вы хотите составить список из итераций цикла.
При работе со списком метод copy
позволяет создать его копию.
Если вы не знаете, с какими элементами работаете, функция list
является более общим способом перебора элементов и их копирования.
Также можно использовать списковое включение, но делать это не рекомендуется.
Обратите внимание, когда вы хотите создать пустой список, следует использовать буквальный синтаксис списка («[ ]
»).
Использование «[ ]
» считается более идиоматическим, так как эти скобки на самом деле выглядят как список Python.
tuple
Эта функция во многом похожа на функцию list
, за исключением того, что вместо списков она создает кортежи.
Если вы пытаетесь создать хешируемую коллекцию (например, ключ словаря), стоит отдать предпочтению кортежу вместо списка.
dict
Эта функция создаёт новый словарь.
Подобно спискам и кортежам, dict
эквивалентна проходу по массиву пар «ключ-значение» и созданию из них словаря.
Дан список кортежей, по два элемента в каждом.
Выведем его на экран с помощью цикла.
То же самое, но с использованием dict
.
Функция dict
может принимать 2 типа аргументов:
- другой словарь: в этом случае этот словарь будет скопирован;
- список кортежей «ключ-значение»: в этом случае из этих слов будет создан новый словарь.
Поэтому следующий код также будет работать.
Функция dict
также может принимать ключевые слова в качестве аргументов для создания словаря со строковыми ключами.
Но рекомендуется всё же использовать литералы вместо ключевых слов.
Такой синтаксис более гибок и немного быстрее. Но самое главное он более чётко передаёт факт того, что вы создаёте именно словарь.
Как в случае со списком и кортежем, пустой словарь следует создавать с использованием буквального синтаксиса («{ }
»).
Использование «{ }
» более идиоматично и эффективно с точки зрения использования процессора. Обычно для создания словарей используются фигурные скобки, dict
встречается гораздо реже.
set
Функция set
создаёт новый набор. Она принимает итерации из хешируемых значений (строк, чисел или других неизменяемых типов) и возвращает set
.
Создать пустой набор с «{ }
» нельзя (фигурные скобки создают пустой словарь). Поэтому функция set
— лучший способ создать пустой набор.
Можно использовать и другой синтаксис.
Такой способ имеет недостаток — он сбивает с толку (он основан на редко используемой функции оператора *
), поэтому он не рекомендуется.
range
Эта функция создаёт объект range
, который представляет собой диапазон чисел.
Результирующий диапазон чисел включает начальный номер, но исключает конечный (range(0, 10)
не включает 10).
Данная функция полезна при переборе чисел.
Обычный вариант использования — выполнить операцию n
раз.
Функция range
в Python 2 возвращает список. Это означает, что примеры кода выше будут создавать очень большие списки. Range
в Python 3 работает как xrange
в Python 2. Числа вычисляются «более лениво» при проходе по диапазону.
Функции, неочевидные для новичков
bool
Эта функция проверяет достоверность (истинность) объектов Python. Относительно чисел будет выполняться проверка на неравенство нулю.
Применяя bool
к коллекциям, будет проверяться их длина (больше 0 или нет).
Проверка истинности очень важна в Python. Вместо того, чтобы задавать вопросы о длине контейнера, многие новички задают проверку истинности.
Данная функция используется редко. Но, если нужно привести значение к логическому типу для проверки его истинности, bool
вам необходима.
enumerate
Если нужно в цикле посчитать количество элементов (по одному элементу за раз), эта функция может быть очень полезной. Такая задача может показаться специфической, но она бывает нужна довольно часто.
Например, если нужно отслеживать номер строки в файле.
Enumerate
также часто используется для отслеживания индекса элементов в последовательности.
Также следует обратить внимание, что новички в Python часто используют range(len(sequence))
. Если вы когда-нибудь встретите конструкции типа range(len(...))
, лучше заменить её на enumerate
. Она поможет упростить конструкцию операторов.
zip
Эта функция ещё более специализирована, чем enumerate
. Zip
используется для перебора сразу нескольких объектов одновременно.
По сравнению с enumerate
, последняя функция удобна, когда нужна индексация во время цикла. Если нужно обрабатывать несколько объектов одновременно, zip
предпочтительнее enumerate
.
reversed
Функция reversed
, как enumerate
и zip
, возвращает итератор.
Единственное, что можно сделать с этим итератором, пройтись по нему (но только один раз).
Подобно enumerate
и zip
, reversed
является своего рода вспомогательной функцией в циклах. Её использование можно увидеть исключительно в цикле for
.
Есть несколько и других способов перевернуть списки в Python.
Данная функция, как правило, является лучшим способом «перевернуть» любой список (а также набор, массив и т. д.) в Python.
В отличие от numbers.reverse()
, reversed
не изменяет список, а возвращает итератор перевёрнутых элементов.
reversed(numbers)
(в отличие от numbers [:: - 1]
) не создает новый список. Возвращаемый им итератор извлекает следующий элемент в обратном порядке при проходе по циклу. Также синтаксис reversed(numbers)
намного более читабелен, чем numbers [:: - 1]
.
Можно использовать факт, что reversed
не копирует список. Если объединить его с функцией zip
, можно переписать функцию palindromic
(из раздела enumerate
), не занимая дополнительной памяти (не копируя объект).
sum
Эта функция берёт набор чисел и возвращает их сумму.
В Python есть много вспомогательных функций, которые выполняют циклы за вас (отчасти потому, что они хорошо сочетаются с генератор-выражениями).
min и max
Эти функции выдают минимальное и максимальное число из набора соответственно.
Данные методы сравнивают элементы, используя оператор <
. Поэтому, все передаваемые в них значения должны быть упорядочены и сопоставимы друг с другом.
Min
и max
также принимают key
-свойство, позволяющее настроить, что на самом деле означают «минимум» и «максимум» для конкретных объектов.
sorted
Эта функция принимает любой набор элементов и возвращает новый список всех значений в отсортированном порядке.
Данная функция (как min
и max
) сравнивает элементы, используя оператор <
, поэтому все значения, переданные ей, должны быть упорядочены.
Sorted
также позволяет настраивать сортировку с помощью key
-свойства.
any и all
Эти функции могут быть использованы в паре с генератор-выражениями, чтобы определить соответствие элементов заданному условию.
Используя all
, можно переписать функцию palindromic
следующим образом.
Отрицание условия и возвращаемого значения позволит также использовать any
в этом примере точно также (что усложнит конструкцию, но вполне сойдёт в качестве примера использования).
5 функций для отладки
Эти функции часто игнорируются, но будут полезны для отладки и устранения неисправностей кода.
breakpoint
Если нужно приостановить выполнение кода и перейти в командную строку Python, эта функция вам пригодится. Вызов breakpoint
перебросит вас в отладчик Python.
Эта встроенная функция была добавлена в Python 3.7, но если вы работаете в более старых версиях, можете получить тот же результат с помощью import pdb; pdb.set_trace()
.
dir
Эта функция может использоваться в двух случаях:
- просмотр списка всех локальных переменных;
- просмотр списка всех атрибутов конкретного объекта.
Из примера можно увидеть локальные переменные сразу после запуска и после создания новой переменной x
.
Если в dir
передать созданный список x
, на выходе можно увидеть все его атрибуты.
В выведенном списке атрибутов можно увидеть его типичные методы (append
, pop
, remove
и т. д.) , а также множество более сложных методов для перегрузки операторов.
vars
Эта функция является своего рода смесью двух похожих инструментов: locals()
и __dict__
.
Когда vars
вызывается без аргументов, это эквивалентно вызову locals()
, которая показывает словарь всех локальных переменных и их значений.
Когда вызов происходит с аргументом, vars
получает доступ к атрибуту __dict__
, который представляет собой словарь всех атрибутов экземпляра.
Перед использованием vars
было бы неплохо сначала обратиться к dir
.
type
Эта функция возвращает тип объекта, который вы ей передаете.
Тип экземпляра класса есть сам класс.
Тип класса — это его метакласс, обычно это type
.
Атрибут __class__
даёт тот же результат, что и функция type
, но рекомендуется использовать второй вариант.
Функция type
, кроме отладки, иногда полезна и в реальном коде (особенно в объектно-ориентированном программировании с наследованием и пользовательскими строковыми представлениями).
Обратите внимание, что при проверке типов обычно вместо type
используется функция isinstance
. Также стоит понимать, что в Python обычно не принято проверять типы объектов (вместо этого практикуется утиная типизация).
help
Если вы находитесь в Python Shell или делаете отладку кода с использованием breakpoint
, и хотите знать, как работает определённый объект, метод или атрибут, функция help
поможет вам.
В действительности вы, скорее всего, будете обращаться за помощью к поисковой системе. Но если вы уже находитесь в Python Shell, вызов help(list.insert)
будет быстрее, чем поиск документации в Google.
Функции, которые пригодятся позже
В начале изучения Python эти функции вам по большей части будут не нужны, но в конечном итоге они вам понадобятся.
open
Эта функция служит для открытия файла и последующей работы с ним. Но, если вы не работаете с файлами напрямую, то она вам может и не пригодиться.
Несмотря на то, что работа с файлами очень распространена, далеко не все программисты Python работают с файлами через open
. Например, разработчики Django могут не использовать её вообще.
input
Эта функция запрашивает у пользователя ввод, ждёт нажатия клавиши Enter, а затем возвращает набранный текст.
Чтение из стандартного ввода — это один из способов получить входные данные в программе. Но есть и много других способов: аргументы командной строки, чтение из файла, чтение из базы данных и многое другое.
repr
Эта функция необходима для представления объекта в читабельном виде.
Для многих объектов функции str
и repr
работают одинаково.
Но есть объекты, для которых их применение различается.
Строковое представление, которое вы видите в Python Shell, использует repr
, тогда как функция print
использует str
.
Также repr
используется при ведении лог-журнала, обработке исключений и реализации более сложных методов.
super
Эта функция очень важна, если используется наследование одного класса от другого.
Многие пользователи Python редко создают классы. Они не являются важной частью Python, хоть для многих типов программирования они необходимы. Например, вы не можете использовать веб-фреймворк Django без создания классов.
property
Эта функция является декоратором и дескриптором.
Декоратор позволяет создать атрибут, который всегда будет содержать возвращаемое значение конкретного вызова функции. Это проще всего понять на примере.
Пример класса, который использует property
.
Здесь вы можете увидеть доступ к атрибуту diameter
объекта Circle
.
Если вы занимаетесь объектно-ориентированным программированием на Python, вам, вероятно, захочется узнать о property
больше в какой-то момент. В отличие от других объектно-ориентированных языков, в Python property
используется вместо методов getter
и setter
.
issubclass и isinstance
Функция issubclass
проверяет, является ли класс подклассом одного или нескольких других классов.
Функция isinstance
проверяет, является ли объект экземпляром одного или нескольких классов.
Функция isinstance
может быть представлена как делегирование в issubclass
.
Если вы перегружаете операторы, вам может понадобиться использование isinstance
, но в целом в Python стараются избегать строгой проверки типов, поэтому особой нужды в данных функциях нет.
hasattr, getattr, setattr и delattr
Если нужно работать с атрибутами объекта, но имя атрибутов является динамическим и постоянно меняется, данные функции вам будут необходимы.
Например, есть объект thing
, который нужно проверить на конкретное значение.
Функция hasattr
позволяет проверить, имеет ли объект определённый атрибут.
Функция getattr
позволяет получить значение атрибута (с необязательным значением по умолчанию, если атрибут не существует).
Функция setattr
позволяет установить значение атрибута.
И delattr
соответственно удаляет атрибут.
classmethod и staticmethod
Если у вас есть метод, который должен вызываться в экземпляре или в классе, вам нужен декоратор classmethod
. Фабричные методы (альтернативные конструкторы) являются распространённым случаем для этого.
Немного сложнее придумать хорошее использование staticmethod
, так как всегда можно использовать функцию уровня модуля вместо статического метода.
Функция roman_to_int
не требует доступа к экземпляру или классу, поэтому ей не нужно быть @classmethod
. Фактически нет необходимости делать эту функцию staticmethod
(вместо classmethod
). staticmethod
является просто более сдерживающим, чтобы сигнализировать о том факте, что функция не зависима от класса, в котором она находится.
next
Данная функция возвращает следующий элемент в итераторе.
Она может работать со следующими видами итераторов:
- объекты
enumerate
; - объекты
zip
; - возвращаемые значения функции
reversed
; - файлы
- объекты
csv.reader
; - генератор-выражения;
- генератор-функции;
Функция next
может быть представлена как способ вручную перебрать набор, чтобы получить один единственный элемент, а затем выйти из перебора.
Функции, которые когда-нибудь можно выучить
Следующие встроенные функции Python определённо не бесполезны, но они более специализированы.
Эти функции вам, возможно, будут нужны, но также есть шанс, что вы никогда не прибегнете к ним в своём коде.
- iter: возвращает итератор (список, набор и т. д.);
- callable: возвращает
True
, если аргумент является вызываемым; - filter and map: вместо них рекомендуется использовать генератор-выражения;
- Round: округляет число;
- divmod: эта функция выполняет деление без остатка (
//
) и операцию по модулю (%
) одновременно; - bin, oct и hex: служат для отображения чисел в виде строки в двоичной, восьмеричной или шестнадцатеричной форме;
- abs: возвращает абсолютное значение числа (аргумент может быть целым или числом с плавающей запятой, если аргумент является комплексным числом, его величина возвращается);
- hash;
- object.
Прочие специфические функции
- ord и chr: могут пригодиться при изучении ASCII или Unicode;
- exec и eval: для исполнения строки;
- compile;
- slice: если вы реализуете
__getitem__
для создания пользовательской последовательности, это может вам понадобиться; - bytes, bytearray и memoryview: если вы часто работаете с байтами;
- ascii: похож на
repr
, но возвращает представление объекта только в ASCII; - frozenset: как
set
, но он неизменен (и хешируемый); - __import__: лучше использовать
importlib
; - format: вызывает метод
__format__
, который используется для форматирования строк; - pow: оператор возведения в степень (
**
); - complex: если вы не используете комплексные числа (
4j + 3
), она вам не понадобится.
Заключение
Если вы только начинаете свой путь в изучении Python, нет необходимости изучать все встроенные функции сейчас. Не торопитесь, сосредоточьтесь на первых двух пунктах (общеизвестные и упускаемые из виду), а после можете перейти и к другим, если/когда они вам понадобятся.
210К открытий223К показов