一道题让你从此真正理解Python编程

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共 3628字,需浏览 8分钟

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2021-12-30 03:29


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写下这个题目的时候,脑海里无法抑制地响起了周华健那略带沙哑的歌声:

远处传来那首熟悉的歌,
那些心声为何那样微弱。
很久不见,你现在都还好吗?
有没有那么一首歌,
会让你轻轻跟着和,
随着我们生命起伏,
一起唱的主题歌;
有没有那么一首歌,
会让你突然想起我,
让你欢喜也让你忧,
这么一个我……

音乐结束,回到正题。近日浏览LeetCode,发现了一道很有意思的小题目。当我尝试用Python解答的时候,居然动用了集合、map函数、zip函数、lambda函数、sorted函数,调试过程还涉及到了迭代器、生成器、列表推导式的概念。一个看似极为简单的题目,尽管最终的代码可以合并成一行,却几乎把Python的编程技巧用了一遍,真可谓“细微之处见精神”!通过这个题目,也许会让你从此真正理解了Python编程。


这道题,名为《列表中的幸运数》。什么是幸运数呢?在整数列表中,如果一个数字的出现频次和它的数值大小相等,我们就称这个数字为「幸运数」。例如,在列表[1, 2, 2, 3]中,数字1和数字2出现的次数分别是1和2,所以它们是幸运数,但3只出现过1次,3不是幸运数。


明白了幸运数的概念,我们就来试着找出列表[3, 5, 2, 7, 3, 1, 2 ,4, 8, 9, 3]中的幸运数吧。这个过程可以分为以下几个步骤:


  • 找出列表中不重复的数字

  • 统计每个数字在列表中出现的次数

  • 找出出现次数等于数字本身的那些数字


第1步,找出列表中不重复的数字


找出列表中不重复的数字,也就是去除列表中的重复元素,简称“去重”。去重最简洁的方法是使用集合。

>>> arr = [3,5,2,7,3,8,1,2,4,8,9,3]>>> unique = set(arr)>>> unique{1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9}


第2步,统计每个数字在列表中出现的次数


我们知道,列表对象自带一个count()方法,能返回某个元素在列表中出现的次数,具体用法如下:

>>> arr = [3,5,2,7,3,8,1,2,4,8,9,3]>>> arr.count(8) # 元素8在数组arr中出现过2次2


接下来,我们只需要遍历去重后的各个元素,逐一统计它们各自出现的次数,并保存成一个合适的数据结构,这一步工作就万事大吉了。

>>> arr = [3,5,2,7,3,8,1,2,4,8,9,3]>>> unique = set(arr) # 去除重复元素>>> pairs = list() # 空列表,用于保存数组元素和出现次数组成的元组>>> for i in unique:    pairs.append((i, arr.count(i)))
>>> pairs[(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 1), (5, 1), (7, 1), (8, 2), (9, 1)]


作为新手,代码写成这样,已经很不错了。但是,一个有追求的程序员绝对不会就此自满、裹足不前。他们最喜欢做的事情就是想尽千方百计消灭for循环,比如使用映射函数、过滤函数取代for循环;即便不能拒绝for循环,他们也会尽可能把循环藏起来,比如藏在列表推导式内。这里既然是要对每一个元素都调用列表的count()这个方法,那就最适合用map函数取代for循环了。

>>> m = map(arr.count, unique)>>> m>>> list(m) # 生成器可以转成列表[1, 2, 3, 1, 1, 1, 2, 1]>>> list(m) # 生成器只能用一次,用过之后,就自动清理了[]


map函数返回的是一个生成器(generator),可以像列表一样遍历,但无法像列表那样直观地看到各个元素,除非我们用list()把这个生成器转成列表(实际上并不需要将生成器转为列表)。请注意,生成器和迭代器不同,或者说生成器是一种特殊的迭代器,只能被遍历一次,遍历结束,就自动消失了。迭代器则可以反复遍历。比如,range()函数返回的就是迭代器:

>>> a = range(5)>>> list(a)[0, 1, 2, 3, 4]>>> list(a)[0, 1, 2, 3, 4]


说完生成器和迭代器,咱们还得回到原来的话题上。使用map映射函数,我们得到了每个元素的出现次数,还需要和对应的元素组成一个一个的元组。这时候,就用上zip()函数了。zip() 函数创建一个生成器,用来聚合每个可迭代对象(迭代器、生成器、列表、元组、集合、字符串等)的元素,元素按照相同下标聚合,长度不同则忽略大于最短迭代对象长度的元素。

>>> m = map(arr.count, unique)>>> z = zip(unique, m)>>> z>>> list(z)[(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 1), (5, 1), (7, 1), (8, 2), (9, 1)]>>> list(z)[]


很显然,zip()函数返回的也是生成器,只能用一次,过后即消失。


第3步,找出出现次数等于数字本身的那些数字


有了每个元素及其出现的次数,我们只需要循环遍历……不,请稍等,我们为什么一定要循环呢?我们只是要把每个元素过滤一遍,找出那些出现次数等于元素自身的那些元组,为什么不试试过滤函数filter()呢?

>>> def func(x): # 参数x是元组类型    if x[0] == x[1]:      return x
>>> m = map(arr.count, unique)>>> z = zip(unique, m)>>> f = filter(func, z)>>> f>>> list(f)[(1, 1), (2, 2), (3, 3)]>>> list(f)[]


过滤函数filter()接受两个参数,第1个参数是个函数,用于判断一个元素是否符合过滤条件,第2个参数就是需要过滤的可迭代对象了。filter()函数返回的也是生成器,只能用一次,过后即消失。


写这里,我们几乎要大功告成了。但是,作为一个有追求的程序员,你能容忍func()这样一个看起来怪怪的函数吗?答案是不能!你一定会用lambda函数取代它。另外,也许我们还需要对结果按照元素的大小排序。加上排序,完整代码如下:

>>> arr = [3,5,2,7,3,8,1,2,4,8,9,3]>>> unique = set(arr)>>> m = map(arr.count, unique)>>> z = zip(unique, m)>>> f = filter(lambda x:x[0]==x[1], z)>>> s = sorted(f, key=lambda x:x[0])>>> print('幸运数是:', [item[0] for item in s])幸运数是:[1, 2, 3]


终极代码,一行搞定


如果你曾经有过被那些写成一行、却能实现复杂功能的、看起来像天书一样的代码蹂躏的痛苦经历,那么,现在你也可以把上面的代码写成一行,去蹂躏别人了。

>>> arr = [3,5,2,7,3,8,1,2,4,8,9,3]>>> print('幸运数是:', [item[0] for item in sorted(filter(lambda x:x[0]==x[1], zip(set(arr), map(arr.count, set(arr)))), key=lambda x:x[0])])幸运数是:[1, 2, 3]


戏剧性反转,这次真的理解Python了!


有人说,何必那么麻烦呢?这样写不是更简单、更易读吗?果然,我真是想多了!

>>> arr = [3,5,2,7,3,8,1,2,4,8,9,3]>>> [x for x in set(arr) if x == arr.count(x)][1, 2, 3]

版权声明:本文为博主原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。本文链接:https://blog.csdn.net/xufive/article/details/105215593


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