面试问题--python

Q1：Python有哪些特点和优点？

作为一门编程入门语言，Python主要有以下特点和优点：

可解释、具有动态特性、面向对象、简明简单、开源、具有强大的社区支持

Q2：深拷贝和浅拷贝之间的区别是什么？

答：深拷贝就是将一个对象拷贝到另一个对象中，这意味着如果你对一个对象的拷贝做出改变时，不会影响原对象。在Python中，我们使用函数deepcopy()执行深拷贝，导入模块copy，如下所示：

import copy
b=copy.deepcopy(a)

图片.png

而浅拷贝则是将一个对象的引用拷贝到另一个对象上，所以如果我们在拷贝中改动，会影响到原对象。我们使用函数function()执行浅拷贝，使用如下所示：

b=copy.copy(a)

图片.png

Q3：Python 列表和元组的区别与联系

相同点：都是序列类型，list 与 tuple 都是序列类型的容器对象，可以存放任何类型的数据、支持切片、迭代等操作。

不同点一：两种类型除了字面上的区别(括号与方括号)之外，最重要的一点是tuple是不可变类型，大小固定，而 list 是可变类型、数据可以动态变化。

不同点二：tuple 用于存储异构(heterogeneous)数据，当做没有字段名的记录来用，比如用 tuple 来记录一个人的身高、体重、年龄。而列表一般用于存储同构数据(homogenous)，同构数据就是具有相同意义的数据，比如下面的都是字符串类型

Q4. 解释一下Python中的三元运算子

[on true] if [expression] else [on false]

Q5. 在Python中如何实现多线程？

https://blog.csdn.net/daiyu__zz/article/details/81912018

多线程类似于同时执行多个不同程序，多线程运行有如下优点：

• 使用线程可以把占据长时间的程序中的任务放到后台去处理。
• 用户界面可以更加吸引人，这样比如用户点击了一个按钮去触发某些事件的处理，可以弹出一个进度条来显示处理的进度
• 程序的运行速度可能加快
• 在一些等待的任务实现上如用户输入、文件读写和网络收发数据等，线程就比较有用了。在这种情况下我们可以释放一些珍贵的资源如内存占用等等。

线程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的进程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。

每个线程都有他自己的一组CPU寄存器，称为线程的上下文，该上下文反映了线程上次运行该线程的CPU寄存器的状态。

指令指针和堆栈指针寄存器是线程上下文中两个最重要的寄存器，线程总是在进程得到上下文中运行的，这些地址都用于标志拥有线程的进程地址空间中的内存。

• 线程可以被抢占（中断）。
• 在其他线程正在运行时，线程可以暂时搁置（也称为睡眠） -- 这就是线程的退让。

线程模块

Python通过两个标准库thread和threading提供对线程的支持。thread提供了低级别的、原始的线程以及一个简单的锁。

threading 模块提供的其他方法：

• threading.currentThread(): 返回当前的线程变量。
• threading.enumerate(): 返回一个包含正在运行的线程的list。正在运行指线程启动后、结束前，不包括启动前和终止后的线程。
• threading.activeCount(): 返回正在运行的线程数量，与len(threading.enumerate())有相同的结果。

除了使用方法外，线程模块同样提供了Thread类来处理线程，Thread类提供了以下方法:

• run(): 用以表示线程活动的方法。
• start():启动线程活动。
• join([time]): 等待至线程中止。这阻塞调用线程直至线程的join() 方法被调用中止-正常退出或者抛出未处理的异常-或者是可选的超时发生。
• isAlive(): 返回线程是否活动的。
• getName(): 返回线程名。
• setName(): 设置线程名。

线程同步

如果多个线程共同对某个数据修改，则可能出现不可预料的结果，为了保证数据的正确性，需要对多个线程进行同步。

使用Thread对象的Lock和Rlock可以实现简单的线程同步，这两个对象都有acquire方法和release方法，对于那些需要每次只允许一个线程操作的数据，可以将其操作放到acquire和release方法之间。如下：

多线程的优势在于可以同时运行多个任务（至少感觉起来是这样）。但是当线程需要共享数据时，可能存在数据不同步的问题。

考虑这样一种情况：一个列表里所有元素都是0，线程"set"从后向前把所有元素改成1，而线程"print"负责从前往后读取列表并打印。

那么，可能线程"set"开始改的时候，线程"print"便来打印列表了，输出就成了一半0一半1，这就是数据的不同步。为了避免这种情况，引入了锁的概念。

锁有两种状态——锁定和未锁定。每当一个线程比如"set"要访问共享数据时，必须先获得锁定；如果已经有别的线程比如"print"获得锁定了，那么就让线程"set"暂停，也就是同步阻塞；等到线程"print"访问完毕，释放锁以后，再让线程"set"继续。

经过这样的处理，打印列表时要么全部输出0，要么全部输出1，不会再出现一半0一半1的尴尬场面。

线程优先级队列（Queue）

Python的Queue模块中提供了同步的、线程安全的队列类，包括FIFO（先入先出)队列Queue，LIFO（后入先出）队列LifoQueue，和优先级队列PriorityQueue。这些队列都实现了锁原语，能够在多线程中直接使用。可以使用队列来实现线程间的同步。

Queue模块中的常用方法:

• Queue.qsize() 返回队列的大小
• Queue.empty() 如果队列为空，返回True,反之False
• Queue.full() 如果队列满了，返回True,反之False
• Queue.full 与 maxsize 大小对应
• Queue.get([block[, timeout]])获取队列，timeout等待时间
• Queue.get_nowait() 相当Queue.get(False)
• Queue.put(item) 写入队列，timeout等待时间
• Queue.put_nowait(item) 相当Queue.put(item, False)
• Queue.task_done() 在完成一项工作之后，Queue.task_done()函数向任务已经完成的队列发送一个信号
• Queue.join() 实际上意味着等到队列为空，再执行别的操作

Q6. 解释一下Python中的继承

当一个类继承自另一个类，它就被称为一个子类/派生类，继承自父类/基类/超类。它会继承/获取所有类成员（属性和方法）。

继承能让我们重新使用代码，也能更容易的创建和维护应用。Python支持如下种类的继承：

• 单继承：一个类继承自单个基类
• 多继承：一个类继承自多个基类
• 多级继承：一个类继承自单个基类，后者则继承自另一个基类
• 分层继承：多个类继承自单个基类
• 混合继承：两种或多种类型继承的混合 更多关于继承的内容。

Q7. Python如何进行内存管理

Python引入了一个机制：引用计数。

python内部使用引用计数，来保持追踪内存中的对象，Python内部记录了对象有多少个引用，即引用计数，当对象被创建时就创建了一个引用计数，当对象不再需要时，这个对象的引用计数为0时，它被垃圾回收。

总结一下对象会在一下情况下引用计数加1：

1.对象被创建：x=4

2.另外的别人被创建：y=x

3.被作为参数传递给函数：foo(x)

4.作为容器对象的一个元素：a=[1,x,'33']

引用计数减少情况

1.一个本地引用离开了它的作用域。比如上面的foo(x)函数结束时，x指向的对象引用减1。

2.对象的别名被显式的销毁：del x ；或者del y

3.对象的一个别名被赋值给其他对象：x=789

4.对象从一个窗口对象中移除：myList.remove(x)

5.窗口对象本身被销毁：del myList，或者窗口对象本身离开了作用域。

垃圾回收

1、当内存中有不再使用的部分时，垃圾收集器就会把他们清理掉。它会去检查那些引用计数为0的对象，然后清除其在内存的空间。当然除了引用计数为0的会被清除，还有一种情况也会被垃圾收集器清掉：当两个对象相互引用时，他们本身其他的引用已经为0了。

2、垃圾回收机制还有一个循环垃圾回收器, 确保释放循环引用对象(a引用b, b引用a, 导致其引用计数永远不为0)。

在Python中，许多时候申请的内存都是小块的内存，这些小块内存在申请后，很快又会被释放，由于这些内存的申请并不是为了创建对象，所以并没有对象一级的内存池机制。这就意味着Python在运行期间会大量地执行malloc和free的操作，频繁地在用户态和核心态之间进行切换，这将严重影响Python的执行效率。为了加速Python的执行效率，Python引入了一个内存池机制，用于管理对小块内存的申请和释放。

内存池机制

Python提供了对内存的垃圾收集机制，但是它将不用的内存放到内存池而不是返回给操作系统。

Python中所有小于256个字节的对象都使用pymalloc实现的分配器，而大的对象则使用系统的 malloc。另外Python对象，如整数，浮点数和List，都有其独立的私有内存池，对象间不共享他们的内存池。也就是说如果你分配又释放了大量的整数，用于缓存这些整数的内存就不能再分配给浮点数。

标记清除解决循环引用

Python采用了“标记-清除”(Mark and Sweep)算法，解决容器对象可能产生的循环引用问题。(注意，只有容器对象才会产生循环引用的情况，比如列表、字典、用户自定义类的对象、元组等。而像数字，字符串这类简单类型不会出现循环引用。作为一种优化策略，对于只包含简单类型的元组也不在标记清除算法的考虑之列)

跟其名称一样，该算法在进行垃圾回收时分成了两步，分别是：

A）标记阶段，遍历所有的对象，如果是可达的（reachable），也就是还有对象引用它，那么就标记该对象为可达；

B）清除阶段，再次遍历对象，如果发现某个对象没有标记为可达，则就将其回收。

分代回收

在循环引用对象的回收中，整个应用程序会被暂停，为了减少应用程序暂停的时间，Python 通过“分代回收”(Generational Collection)以空间换时间的方法提高垃圾回收效率。

分代回收是基于这样的一个统计事实，对于程序，存在一定比例的内存块的生存周期比较短；而剩下的内存块，生存周期会比较长，甚至会从程序开始一直持续到程序结束。生存期较短对象的比例通常在 80%～90% 之间，这种思想简单点说就是：对象存在时间越长，越可能不是垃圾，应该越少去收集。这样在执行标记-清除算法时可以有效减小遍历的对象数，从而提高垃圾回收的速度。

Q9. 解释Python中的help()和dir()函数

Help()函数是一个内置函数，用于查看函数或模块用途的详细说明。

Dir()函数也是Python内置函数，dir() 函数不带参数时，返回当前范围内的变量、方法和定义的类型列表；带参数时，返回参数的属性、方法列表。

Q10. 当退出Python时，是否释放全部内存?

答案是No。循环引用其它对象或引用自全局命名空间的对象的模块，在Python退出时并非完全释放。另外，也不会释放C库保留的内存部分。

Q11. 请解释使用args和*kwargs的含义

当我们不知道向函数传递多少参数时，比如我们向传递一个列表或元组，我们就使用*args。

def func(*args):
    for i in args:
        print(i)

func(3,2,1,4,7)

运行结果为：

3
2
1
4
7

在我们不知道该传递多少关键字参数时，使用**kwargs来收集关键字参数。

def func(**kwargs):
     for i in kwargs:
         print(i,kwargs[i])

func(a=1,b=2,c=7)

运行结果为：

a.1
b.2
c.7

Q12. 讲讲Python中的位运算符

1. 与（&），按位与运算符：参与运算的两个值,如果两个相应位都为1,则该位的结果为1,否则为0

0b110 & 0b010

2. 或（|），按位或运算符：只要对应的二个二进位有一个为1时，结果位就为1。

3|2

3. 异或（^），按位异或运算符：当两对应的二进位相异时，结果为1

3^2

4. 取反（~），按位取反运算符：对数据的每个二进制位取反,即把1变为0,把0变为1

~2
-3

5.左位移（<<），运算数的各二进位全部左移若干位，由 << 右边的数字指定了移动的位数，高位丢弃，低位补0

1<<2
4

6. 右位移（>>），把">>"左边的运算数的各二进位全部右移若干位，>> 右边的数字指定了移动的位数

4>>2
1

Q13. 在Python中如何使用多进制数字？

1. 二进制数字由0和1组成，我们使用 0b 或 0B 前缀表示二进制数。

>>> int(0b1010)

10

2.使用bin()函数将一个数字转换为它的二进制形式。

>>> bin(0xf)

‘0b1111’

3.八进制数由数字 0-7 组成，用前缀 0o 或 0O 表示 8 进制数。

>>> oct(8)

‘0o10’

4.十六进数由数字 0-15 组成，用前缀 0x 或者 0X 表示 16 进制数。

>>> hex(16)

‘0x10’

类的专有方法：

• init : 构造函数，在生成对象时调用
• del : 析构函数，释放对象时使用
• repr : 打印，转换
• setitem : 按照索引赋值
• getitem: 按照索引获取值
• len: 获得长度
• cmp: 比较运算
• call: 函数调用
• add: 加运算
• sub: 减运算
• mul: 乘运算
• truediv: 除运算
• mod: 求余运算
• pow: 乘方

图片.png

迭代器和生成器

迭代器是一个可以记住遍历的位置的对象。

迭代器对象从集合的第一个元素开始访问，直到所有的元素被访问完结束。迭代器只能往前不会后退。

迭代器有两个基本的方法：iter() 和 next()。

字符串，列表或元组对象都可用于创建迭代器：

iter() 方法返回一个特殊的迭代器对象， 这个迭代器对象实现了 next() 方法并通过 StopIteration 异常标识迭代的完成。

next() 方法（Python 2 里是 next()）会返回下一个迭代器对象。

创建一个返回数字的迭代器，初始值为 1，逐步递增 1：

StopIteration 异常用于标识迭代的完成，防止出现无限循环的情况，在 next() 方法中我们可以设置在完成指定循环次数后触发 StopIteration 异常来结束迭代。

在 Python 中，使用了 yield 的函数被称为生成器（generator）。

跟普通函数不同的是，生成器是一个返回迭代器的函数，只能用于迭代操作，更简单点理解生成器就是一个迭代器。

在调用生成器运行的过程中，每次遇到 yield 时函数会暂停并保存当前所有的运行信息，返回 yield 的值, 并在下一次执行 next() 方法时从当前位置继续运行。

调用一个生成器函数，返回的是一个迭代器对象。

以下实例使用 yield 实现斐波那契数列：