03|列表和元组，到底用哪一个？
列表是动态的，长度大小不固定，可以随意地增加、删减或者改变元素（mutable）。 而元组是静态的，长度大小固定，无法增加删减或者改变（immutable）。
count(item) 表示统计列表 / 元组中 item 出现的次数。
index(item) 表示返回列表 / 元组中 item 第一次出现的索引。
list.reverse() 和 list.sort() 分别表示原地倒转列表和排序（注意，元组没有内置的这两个 函数)。
reversed() 和 sorted() 同样表示对列表 / 元组进行倒转和排序，但是会返回一个倒转后 或者排好序的新的列表 / 元组。
l = [1, 2, 3]
l.__sizeof__()
#64
tup = (1, 2, 3)
tup.__sizeof__()
#48
l = []
l.__sizeof__() // 空列表的存储空间为 40 字节
40
l.append(1)
l.__sizeof__()
72 // 加入了元素 1 之后，列表为其分配了可以存储 4 个元素的空间 (72 - 40)/8 = 4
l.append(2)
l.__sizeof__()
72 // 由于之前分配了空间，所以加入元素 2，列表空间不变
l.append(3)
l.__sizeof__()
72 // 同上
l.append(4)
l.__sizeof__()
72 // 同上
l.append(5)
l.__sizeof__()
104 // 加入元素 5 之后，列表的空间不足，所以又额外分配了可以存储 4 个元素的空间
python3 -m timeit 'x=(1,2,3,4,5,6)'
20000000 loops, best of 5: 9.97 nsec per loop
python3 -m timeit 'x=[1,2,3,4,5,6]'
5000000 loops, best of 5: 50.1 nsec per loop
04 | 字典、集合，你真的了解吗？
集合并不支持索引操作，因为集合本质上是一个哈希表，和列表不一 样。
#字典和集合的创建方式
d1 = {'name': 'jason', 'age': 20, 'gender': 'male'}
d2 = dict({'name': 'jason', 'age': 20, 'gender': 'male'})
d3 = dict([('name', 'jason'), ('age', 20), ('gender', 'male')])
d4 = dict(name='jason', age=20, gender='male')
print(d1 == d2 == d3 ==d4)
# True
s1 = {1, 2, 3}
s2 = set([1, 2, 3])
print(s2)
# {1, 2, 3}
print(s1 == s2)
# True
字典访问可以直接索引键，如果不存在，就会抛出异常；也可以使用 get(key, default) 函数来进行索引。如果键不存在，调用 get() 函数可以返回 一个默认值。
集合并不支持索引操作，因为集合本质上是一个哈希表，和列表不一 样。
想要判断一个元素在不在字典或集合内，我们可以用 value in dict/set 来判断。
插入操作
每次向字典或集合插入一个元素时，Python 会首先计算键的哈希值（hash(key)），再和 mask = PyDicMinSize - 1 做与操作，计算这个元素应该插入哈希表的位置 index = hash(key) & mask。如果哈希表中此位置是空的，那么这个元素就会被插入其中。 而如果此位置已被占用，Python 便会比较两个元素的哈希值和键是否相等。若两者都相等，则表明这个元素已经存在，如果值不同，则更新值。 若两者中有一个不相等，这种情况我们通常称为哈希冲突（hash collision），意思是两 个元素的键不相等，但是哈希值相等。这种情况下，Python 便会继续寻找表中空余的位置，直到找到位置为止。
值得一提的是，通常来说，遇到这种情况，最简单的方式是线性寻找，即从这个位置开始， 挨个往后寻找空位。当然，Python 内部对此进行了优化（这一点无需深入了解，你有兴趣 可以查看源码，我就不再赘述），让这个步骤更加高效。 查找操作 和前面的插入操作类似，Python 会根据哈希值，找到其应该处于的位置；然后，比较哈希 表这个位置中元素的哈希值和键，与需要查找的元素是否相等。如果相等，则直接返回；如 果不等，则继续查找，直到找到空位或者抛出异常为止。
删除操作
对于删除操作，Python 会暂时对这个位置的元素，赋于一个特殊的值，等到重新调整哈希 表的大小时，再将其删除。 不难理解，哈希冲突的发生，往往会降低字典和集合操作的速度。因此，为了保证其高效 性，字典和集合内的哈希表，通常会保证其至少留有 1/3 的剩余空间。随着元素的不停插 入，当剩余空间小于 1/3 时，Python 会重新获取更大的内存空间，扩充哈希表。不过，这 种情况下，表内所有的元素位置都会被重新排放。 虽然哈希冲突和哈希表大小的调整，都会导致速度减缓，但是这种情况发生的次数极少。所 以，平均情况下，这仍能保证插入、查找和删除的时间复杂度为 O(1)。
05 | 深入浅出字符串
常见的的转义字符
Python 的字符串是不可变的（immutable），Python 中字符串的改变，通常只能通过创建新的字符串来完成。
s='HKSIHh'
s = 'H' + s[1:]
s = s.replace('h', 'H'
你可能了解到，在其他语言中，如 Java，有可变的字符串类型，比如 StringBuilder，每次 添加、改变或删除字符（串），无需创建新的字符串，时间复杂度仅为 O(1)。这样就大大 提高了程序的运行效率。 但可惜的是，Python 中并没有相关的数据类型，我们还是得老老实实创建新的字符串。因 此，每次想要改变字符串，往往需要 O(n) 的时间复杂度，其中，n 为新字符串的长度。
s = ''
for n in range(0, 100000):
s += str(n)
自从 Python2.5 开始，每次处理字符串的拼接操作时（str1 += str2），Python 首先会检 测 str1 还有没有其他的引用。如果没有的话，就会尝试原地扩充字符串 buffer 的大小，而 不是重新分配一块内存来创建新的字符串并拷贝。
这样的话，上述例子中的时间复杂度就仅 为 O(n) 了。
因此，以后你在写程序遇到字符串拼接时，如果使用’+='更方便，就放心地去用吧，不用 过分担心效率问题了。 另外，对于字符串拼接问题，除了使用加法操作符，我们还可以使用字符串内置的 join 函 数。string.join(iterable)，表示把每个元素都按照指定的格式连接起来。
l = []
for n in range(0, 100000):
l.append(str(n))
l = ' '.join(l)
#由于列表的 append 操作是 O(1) 复杂度，字符串同理。因此，这个含有 for 循环例子的时
间复杂度为 n*O(1)=O(n)。
string.strip(str)，表示去掉首尾的 str 字符串； string.lstrip(str)，表示只去掉开头的 str 字符串； string.rstrip(str)，表示只去掉尾部的 str 字符串。
06 | Python “黑箱”：输入与输出
让我们来做一个简单的 NLP（自然语言处理）任务。如果你对此不太了解也没有影 响，我会带你一步步完成这个任务。
首先，我们要清楚 NLP 任务的基本步骤，也就是下面的四步： 1. 读取文件； 2. 去除所有标点符号和换行符，并把所有大写变成小写； 3. 合并相同的词，统计每个词出现的频率，并按照词频从大到小排序； 4. 将结果按行输出到文件 out.txt。 你可以自己先思考一下，用 Python 如何解决这个问题。这里，我也给出了我的代码，并附 有详细的注释。我们一起来看下这段代码。
import re
# 你不用太关心这个函数
def parse(text):
# 使用正则表达式去除标点符号和换行符
text = re.sub(r'[^\w ]', ' ', text)
# 转为小写
text = text.lower()
# 生成所有单词的列表
word_list = text.split(' ')
# 去除空白单词
word_list = filter(None, word_list)
# 生成单词和词频的字典
word_cnt = {}
for word in word_list:
if word not in word_cnt:
word_cnt[word] = 0
word_cnt[word] += 1
# 按照词频排序
sorted_word_cnt = sorted(word_cnt.items(), key=lambda kv: kv[1], reverse=True)
return sorted_word_cnt
with open('in.txt', 'r') as fin:
text = fin.read()
word_and_freq = parse(text)
with open('out.txt', 'w') as fout:
for word, freq in word_and_freq:
fout.write('{} {}\n'.format(word, freq))
07 | 修炼基本功：条件与循环
不过，切记，在实际写代码时，我们鼓励，除了 boolean 类型的数据，条件判断最好是显 性的。比如，在判断一个整型数是否为 0 时，我们最好写出判断的条件：
if i != 0:
...
#不推荐的写法：
if i:
...
l = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
for index, item in enumerate(l):
if index < 5:
print(item)
在循环语句中，我们还常常搭配 continue 和 break 一起使用。所谓 continue，就是让程 序跳过当前这层循环，继续执行下面的循环；而 break 则是指完全跳出所在的整个循环 体。在循环中适当加入 continue 和 break，往往能使程序更加简洁、易读。
range() 函数是直接由 C 语言写的，调用它速度非常快。而 while 循环中的“i += 1”这个操作，得通过 Python 的解释器间接调用底层的 C 语言；并且这个简单的操 作，又涉及到了对象的创建和删除（因为 i 是整型，是 immutable，i += 1 相当于 i = new int(i + 1)）。所以，显然，for 循环的效率更胜一筹。
08 | 异常处理：如何提高程序的稳定性？
class MyInputError(Exception):
"""Exception raised when there're errors in input"""
def __init__(self, value): # 自定义异常类型的初始化
self.value = value
def __str__(self): # 自定义异常类型的 string 表达形式
return ("{} is invalid input".format(repr(self.value)))
try:
raise MyInputError(1) # 抛出 MyInputError 这个异常
except MyInputError as err:
print('error: {}'.format(err))
异常，通常是指程序运行的过程中遇到了错误，终止并退出。我们通常使用 try except 语句去处理异常，这样程序就不会被终止，仍能继续执行。 处理异常时，如果有必须执行的语句，比如文件打开后必须关闭等等，则可以放在 finally block 中。 异常处理，通常用在你不确定某段代码能否成功执行，也无法轻易判断的情况下，比如数 据库的连接、读取等等。正常的 flow-control 逻辑，不要使用异常处理，直接用条件语 句解决就可以了。
09 | 不可或缺的自定义函数
def find_largest_element(l):
if not isinstance(l, list):
print('input is not type of list')
return
if len(l) == 0:
print('empty input')
return
largest_element = l[0]
for item in l:
if item > largest_element:
largest_element = item
print('largest element is: {}'.format(largest_element))
find_largest_element([8, 1, -3, 2, 0])
# 输出
# largest
# element is: 8
def outer():
x = "local"
def inner():
nonlocal x # nonlocal 关键字表示这里的 x 就是外部函数 outer 定义的变量 x
x = 'nonlocal'
print("inner:", x)
inner()
print("outer:", x)
outer()
# 输出
inner:
nonlocal
outer:
nonlocal
def nth_power(exponent):
def exponent_of(base):
return base ** exponent
return exponent_of # 返回值是 exponent_of 函数
square = nth_power(2) # 计算一个数的平方
cube = nth_power(3) # 计算一个数的立方
# square
# # 输出
# < function
# __main__.nth_power. < locals >.exponent(base) >
# cube
# # 输出
# < function
# __main__.nth_power. < locals >.exponent(base) >
# print(square(2)) # 计算 2 的平方
# print(cube(2)) # 计算 2 的立方
# # 输出
# 4 # 2^2
# 8 # 2^3
- Python 中函数的参数可以接受任意的数据类型，使用起来需要注意，必要时请在函数开 头加入数据类型的检查；
- .和其他语言不同，Python 中函数的参数可以设定默认值；
- 嵌套函数的使用，能保证数据的隐私性，提高程序运行效率；
- 合理地使用闭包，则可以简化程序的复杂度，提高可读性。
10 | 简约不简单的匿名函数
函数 map(function, iterable) 的第一个参数是函数对象，第二个参 数是一个可以遍历的集合，它表示对 iterable 的每一个元素，都运用 function 这个函数。
python3 -mtimeit -s'xs=range(1000000)' 'map(lambda x: x*2, xs)'
# 2000000 loops, best of 5: 171 nsec per loop
python3 -mtimeit -s'xs=range(1000000)' '[x * 2 for x in xs]'
# 5 loops, best of 5: 62.9 msec per loop
python3 -mtimeit -s'xs=range(1000000)' 'l = []' 'for i in xs: l.append(i * 2)'
# 5 loops, best of 5: 92.7 msec per loop
filter(function, iterable) 函数，它和 map 函数类似，function 同样表示一个 函数对象。filter() 函数表示对 iterable 中的每个元素，都使用 function 判断，并返回 True 或者 False，最后将返回 True 的元素组成一个新的可遍历的集合。
l = [1, 2, 3, 4, 5]
new_list = filter(lambda x: x % 2 == 0, l) # [2, 4]
最后我们来看 reduce(function, iterable) 函数，它通常用来对一个集合做一些累积操作。 function 同样是一个函数对象，规定它有两个参数，表示对 iterable 中的每个元素以及上 一次调用后的结果，运用 function 进行计算，所以最后返回的是一个单独的数值。
l = [1, 2, 3, 4, 5]
product = reduce(lambda x, y: x * y, l) # 1*2*3*4*5 = 120