Python 基础较难理解的 15 个知识

摘要：面向对象编程是一种程序设计思想，它将代码组织成可重用的对象，并通过定义类、创建对象和调用方法来实现。

1. 面向对象编程（Object-Oriented Programming, OOP）

面向对象编程是一种程序设计思想，它将代码组织成可重用的对象，并通过定义类、创建对象和调用方法来实现。

类与对象

类是一个模板，描述了对象的属性和操作。对象是类的实例，可以访问类的属性和方法。

示例：

class Dog: def __init__(self, name): self.name = name def bark(self): print(f"{self.name} is barking!")my_dog = Dog("Buddy")my_dog.bark # 输出结果: Buddy is barking!

解释：

__init__ 方法是类的构造函数，用于初始化对象的属性。

bark 方法是类的一个方法，用于执行特定的操作。

继承

继承允许创建一个新类，从现有的类中继承属性和方法。子类可以重写或扩展父类的功能。

示例：

class Animal: def eat(self): print("The animal is eating.")class Cat(Animal): def meow(self): print("Meow!")my_cat = Catmy_cat.eat # 输出结果: The animal is eating.my_cat.meow # 输出结果: Meow!

解释：

Cat 类继承了 Animal 类，因此 Cat 类的实例可以调用 eat 方法。

meow 方法是 Cat 类特有的方法。

多态

多态允许不同类的对象对相同的方法做出不同的响应。这使得代码更灵活、可扩展和可维护。

示例：

class Shape: def draw(self): raise NotImplementedErrorclass Circle(Shape): def draw(self): print("Drawing a circle.")class Rectangle(Shape): def draw(self): print("Drawing a rectangle.")def draw_shape(shape): shape.drawcircle = Circlerectangle = Rectangledraw_shape(circle) # 输出结果: Drawing a circle.draw_shape(rectangle) # 输出结果: Drawing a rectangle.

解释：

Shape 类定义了一个 draw 方法，但没有具体实现，子类必须实现这个方法。

Circle 和 Rectangle 类分别实现了 draw 方法。

draw_shape 函数接受一个 Shape 对象并调用其 draw 方法。

2. 迭代器与生成器

迭代器和生成器是 Python 中处理可迭代对象的重要概念，它们可以逐个地处理序列中的元素。

迭代器

迭代器是一个实现了 __iter__ 和 __next__ 方法的对象。它通过 __next__ 方法返回序列中的下一个元素，并在没有更多元素时引发 StopIteration 异常。

解释：

iter 函数将列表转换为迭代器。

next 函数获取迭代器的下一个元素。

生成器

生成器是一种特殊的迭代器，它使用 yield 关键字来定义。生成器函数会暂停执行并返回一个值，然后在下一次访问时继续执行。这样可以节省内存，并使代码更简洁。

示例：

def even_numbers(n): for i in range(n): if i % 2 == 0: yield ifor num in even_numbers(10): print(num) # 输出结果: 0, 2, 4, 6, 8

解释：

even_numbers 是一个生成器函数，使用 yield 关键字返回偶数。

for 循环遍历生成器，每次调用 yield 时生成一个值。

3. 异常处理

异常处理是一种捕获和处理程序中出现的错误的机制。Python 提供了 try-except-finally 语句来处理异常。

示例：

try: result = 10 / 0except ZeroDivisionError: print("除零错误！")finally: print("清理代码。")

解释：

try 块中的代码可能会引发 ZeroDivisionError 异常。

except 块捕获并处理 ZeroDivisionError 异常。

finally 块中的代码无论是否发生异常都会执行。‍

4. 并发与多线程

并发和多线程是指同时执行多个任务的能力。

并发

并发是指程序设计的一种方式，使得多个任务在同一时间段内交替执行。Python 中的 threading 模块可以用于实现并发。

示例：

import threadingdef print_numbers: for i in range(1, 6): print(i)def print_letters: for letter in ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']: print(letter)t1 = threading.Thread(target=print_numbers)t2 = threading.Thread(target=print_letters)t1.startt2.startt1.joint2.join

解释：

print_numbers 和 print_letters 是两个函数，分别打印数字和字母。

threading.Thread 创建两个线程 t1 和 t2，分别执行这两个函数。

start 方法启动线程。

join 方法等待线程执行完毕。

多线程

多线程是指在一个进程中运行多个线程的能力。Python 使用全局解释器锁（GIL）来确保同一时间只有一个线程执行 Python 字节码。因此，在 CPU 密集型任务中，多线程可能无法实现真正的并行。

5. 文件操作和异常处理

文件操作是一种常见的编程任务，而异常处理则用于在文件操作中处理潜在的错误。

示例：

try: with open("example.txt", "r") as file: contents = file.readexcept FileNotFoundError: print("文件未找到！")except PermissionError: print("权限被拒绝！")else: print(contents)finally: print("清理代码。")

解释：

with 语句确保文件在操作完成后自动关闭。

try 块中的代码尝试打开并读取文件。

except 块捕获并处理 FileNotFoundError 和 PermissionError 异常。

else 块在没有异常时执行。

finally 块中的代码无论是否发生异常都会执行。‍

6. 迭代与推导式

迭代是指遍历序列中的元素的过程。Python 提供了多种迭代方式，如 for 循环、列表推导式、生成器表达式等。

示例：

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]# 使用 for 循环迭代for fruit in fruits: print(fruit)# 使用列表推导式创建新列表upper_fruits = [fruit.upper for fruit in fruits]print("大写的水果列表:", upper_fruits) # 输出结果: ['APPLE', 'BANANA', 'CHERRY']# 使用生成器表达式计算总长度total_length = sum(len(fruit) for fruit in fruits)print("总长度:", total_length) # 输出结果: 18

解释：

for 循环遍历列表中的每个元素。

列表推导式 [fruit.upper for fruit in fruits] 创建一个新列表，其中每个元素都是原列表中对应元素的大写形式。

生成器表达式 sum(len(fruit) for fruit in fruits) 计算列表中所有元素的总长度。

7. 装饰器（Decorators）

装饰器是一种特殊类型的函数，可以修改其他函数的行为或功能，而无需改变其源代码。

示例：

def my_decorator(func): def wrapper: print("在函数之前执行的代码") func print("在函数之后执行的代码") return wrapper@my_decoratordef say_hello: print("Hello!")say_hello# 输出结果:# 在函数之前执行的代码# Hello!# 在函数之后执行的代码

解释：

my_decorator 是一个装饰器函数，它接受一个函数作为参数，并返回一个新的函数 wrapper。

@my_decorator 语法糖表示 say_hello 函数被 my_decorator 装饰。

当调用 say_hello 时，实际上是调用了 wrapper 函数。‍

8. 上下文管理器（Context Managers）

上下文管理器用于设置和清理资源，通常用于文件操作和数据库连接等场景。

示例：

class MyContextManager: def __enter__(self): print("进入上下文") return self def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb): print("退出上下文")with MyContextManager as manager: print("在上下文中执行的代码")# 输出结果:# 进入上下文# 在上下文中执行的代码# 退出上下文

解释：

MyContextManager 类实现了 __enter__ 和 __exit__ 方法。

with 语句确保在进入和退出上下文时分别调用 __enter__ 和 __exit__ 方法。

9. 闭包（Closures）

闭包是指一个函数对象，它记录了其包含的自由变量的环境。

示例：

解释：

outer_function 是一个外部函数，它定义了一个内部函数 inner_function。

inner_function 访问了外部函数的参数 msg。

outer_function 返回 inner_function，从而形成了闭包。‍

10. 属性访问（Property）

属性访问允许你控制对类属性的访问，通常用于实现数据验证和封装。

示例：

class Person: def __init__(self, name, age): self._name = name self._age = age @property def age(self): return self._age @age.setter def age(self, value): if value

解释：

@property 装饰器将 age 方法转换为只读属性。

@age.setter 装饰器允许设置 age 属性，并进行数据验证。‍

11. 类方法和静态方法（Class Methods and Static Methods）

类方法和静态方法是类中的特殊方法，用于处理类级别的操作。

示例：

class MyClass: count = 0 def __init__(self, name): self.name = name MyClass.count += 1 @classmethod def get_count(cls): return cls.count @staticmethod def info: print("这是一个静态方法")obj1 = MyClass("Obj1")obj2 = MyClass("Obj2")print(MyClass.get_count) # 输出结果: 2MyClass.info # 输出结果: 这是一个静态方法

解释：

get_count 是一个类方法，可以通过类或实例调用。

info 是一个静态方法，与类的状态无关，可以通过类调用。‍

12. 描述符（Descriptors）

描述符是一种协议类，用于管理属性的访问。描述符协议包括 __get__、__set__ 和 __delete__ 方法。

示例：

class Descriptor: def __get__(self, instance, owner): print("获取属性") return instance._value def __set__(self, instance, value): print("设置属性") instance._value = value def __delete__(self, instance): print("删除属性") del instance._valueclass MyClass: value = Descriptor def __init__(self, value): self.value = valueobj = MyClass(10)print(obj.value) # 输出结果: 获取属性\n10obj.value = 20 # 输出结果: 设置属性del obj.value # 输出结果: 删除属性

解释：

Descriptor 类实现了描述符协议。

MyClass 类中的 value 属性是一个描述符。

通过 obj.value 访问、设置和删除属性时，会调用描述符的相应方法。

13. 元类（Metaclasses）

元类是类的类，用于创建和控制类的行为。

示例：

class Meta(type): def __new__(cls, name, bases, dct): print(f"Creating class {name}") return super.__new__(cls, name, bases, dct)class MyClass(metaclass=Meta): passobj = MyClass

解释：

Meta 是一个元类，重写了 __new__ 方法。

MyClass 使用 Meta 作为元类，当创建 MyClass 时，会调用 Meta 的 __new__ 方法。

14. 递归（Recursion）

递归是一种函数调用自身的编程技术，通常用于解决分治问题。

解释：

factorial 函数是一个递归函数，计算阶乘。

基本情况是 n == 0，返回 1。

递归情况是 n > 0，返回 n * factorial(n - 1)。‍

15. 动态导入（Dynamic Import）

动态导入允许在运行时根据需要导入模块。

示例：