学习日志15 python
1 filter() 函数
filter(function, iterable)
filter函数是python中的高阶函数, 第一个参数是一个筛选函数, 第二个参数是一个可迭代对象, 返回的是一个生成器类型, 可以通过next获取值。
filter() 函数是 Python 内置的高阶函数，其主要功能是对可迭代对象中的每个元素运用筛选函数进行判断，然后把符合条件的元素以生成器的形式返回。下面为你详细介绍它的用法和特性：
基础语法
python
运行
filter(function, iterable)
这里的参数 function 是一个用于筛选元素的函数，它会返回布尔值；iterable 则是一个可迭代对象，像列表、元组、集合等都属于此类。
核心特性
- 返回生成器：
filter()返回的是一个生成器对象，这意味着它是惰性求值的，只有在需要的时候才会生成值，这样能有效节省内存。 - 筛选逻辑：当
function返回True时，对应的元素会被保留；若返回False，则该元素会被过滤掉。要是function为None，filter()会保留iterable中所有布尔值为True的元素。
示例
示例 1：过滤偶数
python
运行
numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
evens = filter(lambda x: x % 2 == 0, numbers)
print(list(evens)) # 输出: [2, 4, 6]
示例 2：过滤空字符串
python
运行
words = ["hello", "", "world", " ", None, "python"]
valid_words = filter(None, words) # 不传筛选函数时，会过滤掉布尔值为 False 的元素
print(list(valid_words)) # 输出: ['hello', 'world', 'python']
示例 3：使用生成器特性
python
运行
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
filtered = filter(lambda x: x > 3, numbers)
print(next(filtered)) # 输出: 4
print(next(filtered)) # 输出: 5
替代实现
你也可以通过列表推导式或者生成器表达式来实现相同的筛选功能：
python
运行
# 列表推导式
evens = [x for x in numbers if x % 2 == 0]
# 生成器表达式（更节省内存）
evens_gen = (x for x in numbers if x % 2 == 0)
总结
filter() 函数特别适合用于数据筛选场景，它返回的生成器能高效处理大规模数据。不过在 Python 3 中，需要注意 filter() 返回的不再是列表，而是生成器，这一点和 Python 2 有所不同。
filter返回符合后面表达式为真的部分
filter() 函数会保留 function 返回值为 True 的元素，过滤掉返回 False 的元素。具体规则如下：
-
当
function是自定义函数或 lambda 时：
只有当函数对元素的计算结果为True时，该元素才会被保留。python
运行
numbers = [1, 2, 3, 4] result = filter(lambda x: x > 2, numbers) # 保留大于 2 的数 print(list(result)) # 输出: [3, 4] -
当
function为None时：
会自动过滤掉任何布尔值为False的元素（如None、0、空字符串""、空列表[]等）。python
运行
values = [0, "", None, "hello", 5] result = filter(None, values) # 保留布尔值为 True 的元素 print(list(result)) # 输出: ['hello', 5]
底层逻辑
可以将 filter() 函数等价理解为一个生成器表达式：
python
运行
# 以下两种写法等价
filter(function, iterable)
(x for x in iterable if function(x)) # 当 function 不为 None 时
(x for x in iterable if x) # 当 function 为 None 时
注意事项
返回值是生成器：需要用 list() 转换为列表（或用 next() 逐个获取值）。
函数参数的顺序：function 在前，iterable 在后，不要混淆。
以下代码运行结果为：
func = lambda x:x%2
result = filter(func, [1, 2, 3, 4, 5])
print(list(result))
正确答案：[1,3,5]2 在 Python 中，没有单独的 char（字符）类型
Python的主要内置数据类型包括：
- 数值类型:int(整数)、float(浮点数)、complex(复数)
- 序列类型:list(列表)、tuple(元组)、range(范围)
- 字符串类型:str - 映射类型:dict(字典)
- 集合类型:set(集合)、frozenset(不可变集合)
- 布尔类型:bool
- 空值类型:None
所以char并不在Python的数据类型体系中。
而是用长度为 1 的字符串 str 来表示单个字符。例如：
python
运行
char = 'A' # 这是一个长度为 1 的字符串，而非 char 类型
print(type(char)) # 输出:
为什么 Python 没有 char 类型？
- 字符串不可变：Python 的字符串是不可变序列，单个字符本质上就是长度为 1 的字符串，无需额外类型。
- Unicode 支持：Python 3 的
str类型默认支持 Unicode，直接用str表示字符更符合国际化需求。 - 简化设计：避免引入多余类型，保持语言简洁性（如 Java 中
char是基本类型，而 Python 一切皆对象）。
字符操作示例
虽然没有 char 类型，但可以通过索引访问字符串中的字符：
python
运行
s = "hello"
first_char = s[0] # 'h'
print(type(first_char)) #
与其他语言的对比
| 语言 | 字符类型 | 字符串类型 |
|---|---|---|
| Python | str (长度 = 1) |
str |
| Java | char |
String |
| C/C++ | char |
char[] 或 std::string |
如果你需要处理字符编码（如 ASCII/Unicode 值），可以使用 ord() 和 chr() 函数：
python
运行
char = 'A'
code = ord(char) # 65 (Unicode 码点)
back_to_char = chr(code) # 'A'
这种设计让 Python 在处理文本时更加统一和灵活，无需担心字符与字符串的类型转换问题。
3 生成一个PyCodeObject对象是什么意思？
在 Python 中，生成一个 PyCodeObject 对象 意味着将源代码编译为 Python 虚拟机（VM）可以执行的中间表示形式，也称为 字节码（bytecode）。这个过程是 Python 执行代码的关键步骤，理解它有助于掌握 Python 的运行机制。
1. 什么是 PyCodeObject？
PyCodeObject 是 CPython 解释器（用 C 语言实现的 Python 官方解释器）中的一个核心数据结构，它存储了编译后的代码信息，包括：
- 字节码指令：如
LOAD_CONST、CALL_FUNCTION等，类似于汇编语言。 - 常量池：存储数字、字符串等常量。
- 局部变量信息：变量名、位置等。
- 源代码位置：用于调试（如错误堆栈跟踪）。
可以将 PyCodeObject 看作是源代码的 编译产物，类似于 Java 的 .class 文件或 C 的目标文件（.o）。
2. 为什么需要 PyCodeObject？
Python 是 解释型语言，但执行前需要先将源代码编译为字节码，原因如下：
- 跨平台性：字节码可以在任何 Python 解释器上运行，无需重新编译。
- 性能优化：编译一次，多次执行（字节码可以缓存，如
.pyc文件）。 - 简化解释器逻辑：解释器只需执行字节码，无需处理源代码的语法解析。
3. 生成 PyCodeObject 的过程
当你运行 Python 代码时：
- 词法分析：将源代码转换为 token（如
def、class、变量名）。 - 语法分析：构建抽象语法树（AST）。
- 代码生成：将 AST 转换为
PyCodeObject（包含字节码）。
这个过程由 Python 解释器自动完成，例如：
python
运行
def add(a, b):
return a + b
# 编译后，add 函数对应一个 PyCodeObject，包含以下字节码：
# 2 0 LOAD_FAST 0 (a)
# 2 LOAD_FAST 1 (b)
# 4 BINARY_ADD
# 6 RETURN_VALUE
4. 哪些代码会生成 PyCodeObject？
以下情况会生成独立的 PyCodeObject：
- 模块（
.py文件）：每个文件有一个全局的PyCodeObject。 - 函数定义：每个
def语句生成一个（包括 lambda 函数）。 - 类定义：每个
class语句生成一个（类体中的代码会被编译）。 - 生成器表达式：如
(x for x in range(10))。 - 嵌套的代码块：如方法、嵌套函数等。
5. 如何查看字节码？
可以使用 dis 模块反汇编 PyCodeObject：
python
运行
import dis
def add(a, b):
return a + b
dis.dis(add) # 打印字节码指令
输出：
plaintext
2 0 LOAD_FAST 0 (a)
2 LOAD_FAST 1 (b)
4 BINARY_ADD
6 RETURN_VALUE
总结
生成 PyCodeObject 是 Python 执行代码的必经之路，它将源代码转换为可执行的字节码，让 Python 兼具解释型语言的灵活性和编译型语言的部分性能优势。理解这一点有助于解释一些 Python 特性，如：
- 为什么函数定义是运行时执行的（因为需要生成
PyCodeObject）。 - 为什么修改源代码后需要重新运行（除非使用
.pyc缓存）。 - 为什么嵌套函数可以捕获外部变量（
PyCodeObject保存了闭包信息）。
4 Python 作用域与 PyCodeObject
题目
Python 代码经过编译后，一共生成多少个 PyCodeObject 对象？
python
运行
class A:
pass
def Fun():
pass
a = A()
Fun()
选项
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
你的答案
B. 2
正确答案
C. 3
错误原因分析
-
混淆作用域的定义
- 误将类实例化（
a = A()）和函数调用（Fun()）视为独立作用域。 - 实际上，只有模块、类定义、函数定义会创建新的作用域。
- 误将类实例化（
-
对 PyCodeObject 的生成规则理解不深
- 每个独立作用域（名字空间）对应一个 PyCodeObject。
- 题目中存在 3 个作用域：
python
运行
# 作用域1：模块级别（全局命名空间） class A: # 作用域2：类 A 的命名空间 pass def Fun(): # 作用域3：函数 Fun 的命名空间 pass a = A() # 全局命名空间中的语句 Fun() # 全局命名空间中的语句
关键知识点
-
PyCodeObject 生成规则
结构 是否生成 PyCodeObject 示例 模块（ .py文件）✅ 整个代码文件 类定义（ class）✅ class A: pass函数定义（ def）✅ def Fun(): pass实例化对象 ❌ a = A()函数调用 ❌ Fun()普通语句 ❌ 赋值、条件判断、循环等 -
验证方法
通过__code__属性查看对象对应的 PyCodeObject（实际是code对象）：python
运行
print(A.__code__) # 类体对应的 code 对象 print(Fun.__code__) # 函数体对应的 code 对象 print(__code__) # 当前模块对应的 code 对象
记忆技巧
-
作用域划分口诀
模块类函数，作用域三分；实例与调用，作用域不分。
-
嵌套作用域示例
python
运行
def outer(): # 作用域1 x = 10 class Inner: # 作用域2 pass def inner(): # 作用域3 y = 20 return inner上述代码包含 3 个 PyCodeObject（
outer、Inner、inner各一个）。
总结
- 明确作用域边界：类、函数、模块是作用域的核心划分单位。
- 区分编译时与运行时：
- 编译时生成 PyCodeObject（如类 / 函数定义）。
- 运行时执行代码（如实例化 / 函数调用）不生成新的 PyCodeObject。
下次遇到同类题目的思考步骤
- 找出代码中的模块、类、函数定义。
- 统计独立作用域的数量。
- 忽略实例化、函数调用等运行时操作。
5 Python中浅拷贝和深拷贝的区别，以及列表复制时的引用特性
执行以下程序，输出结果为（）
a = [['1','2'] for i in range(2)]
b = [['1','2']]*2
a[0][1] = '3'
b[0][0] = '4'
print(a,b)
A [['1', '3'], ['1', '3']] [['4', '2'], ['4', '2']]
B [['1', '3'], ['1', '2']] [['4', '2'], ['4', '2']]
C [['1', '3'], ['1', '2']] [['4', '2'], ['1', '2']]
D [['1', '3'], ['1', '3']] [['4', '2'], ['1', '2']]
答案：B1. 列表初始化方式对比
| 方式 | 语法示例 | 对象关系 | 内存特性 |
|---|---|---|---|
| 列表推导式 | a = [['1','2'] for _ in range(2)] |
创建多个独立对象 | 子列表内存地址不同 |
| 乘法操作 | b = [['1','2']] * 2 |
复制同一对象的引用 | 子列表内存地址相同 |
2. 浅拷贝与深拷贝的区别
-
浅拷贝：
仅复制容器（如列表）本身，内部元素仍为原对象的引用。
示例：b = [['1','2']] * 2中，子列表['1','2']被重复引用。 -
深拷贝：
递归复制容器及其所有嵌套对象，生成完全独立的新对象。
实现方式：使用copy.deepcopy()函数。
3. 引用特性导致的修改行为差异
-
独立对象（列表推导式）：
修改任一子列表仅影响当前对象。
示例：a[0][1] = '3'仅修改a[0]。 -
共享引用（乘法操作）：
修改任一子列表会影响所有引用同一对象的元素。
示例：b[0][0] = '4'同时修改b[0]和b[1]。
4. 验证对象身份的方法
使用 id() 函数检查内存地址：
python
运行
a = [['1','2'] for _ in range(2)]
b = [['1','2']] * 2
print(id(a[0]) == id(a[1])) # False（独立对象）
print(id(b[0]) == id(b[1])) # True（共享引用）
5. 实际应用中的注意事项
-
多维数组初始化：
初始化多维列表时，避免使用[[val]*n]*m（如[[0]*3]*3），应使用列表推导式[[val for _ in range(n)] for _ in range(m)]。 -
数据处理场景：
在需要独立操作子元素的场景（如矩阵运算、数据分组）中，确保使用独立对象初始化。
6. 总结
- 列表推导式适合创建独立的嵌套结构。
- 乘法操作仅复制引用，适用于不可变元素（如整数、字符串），但不适合嵌套可变对象（如列表）。
- 使用
id()或is操作符验证对象身份，避免因引用共享导致的意外修改。
为了更直观地验证这一行为，我们可以通过以下代码检查对象的内存地址：
python
运行
a = [['1','2'] for i in range(2)]
b = [['1','2']]*2
print(f"a[0] 地址: {id(a[0])}") # 不同地址
print(f"a[1] 地址: {id(a[1])}")
print(f"b[0] 地址: {id(b[0])}") # 相同地址
print(f"b[1] 地址: {id(b[1])}")
a[0][1] = '3'
b[0][0] = '4'
print("修改后 a:", a)
print("修改后 b:", b)
输出结果：
plaintext
a[0] 地址: 140281423443648
a[1] 地址: 140281423443904
b[0] 地址: 140281423443776
b[1] 地址: 140281423443776
修改后 a: [['1', '3'], ['1', '2']]
修改后 b: [['4', '2'], ['4', '2']]
关键点：
- 列表推导式创建独立对象：
a的子列表内存地址不同，说明它们是独立的对象。 - 乘法操作复制引用：
b的子列表内存地址相同，说明它们指向同一个对象。 - 修改行为验证：对
b的任一子列表的修改会反映到所有引用中，而a的子列表相互独立。
这一特性在处理嵌套数据结构时尤为重要，例如矩阵操作或多维数组的初始化。理解引用机制可以避免潜在的逻辑错误。
理解这些特性可以有效避免 Python 中常见的引用陷阱，提升代码的健壮性。