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python为什么需要函数、类这些概念

时间:2023-01-06 14:24:10  来源:网易号  作者:

前言

许多小伙伴已经可以使用 Python/ target=_blank class=infotextkey>Python 解决小问题。定义几个变量,洋洋洒洒写几段 if 和 for 都不喘气。

但是,面对一个稍微复杂的问题,总感觉哪里不对劲,好像代码怎么样都写不出来规整的样子。

是不是没有"面向对象"?

是不是要定义一些类,搞一些模块?

今天,我们就来探讨一下,为什么需要定义类。

它到底解决了什么问题,与函数有什么不一样。

函数就是编写行动计划

我们用一个文件数据拆分小需求作为例子。

需求很简单,把一个数据表,按指定字段把数据拆分到不同的表,过程中需要去掉一些无用的列和行。

如下代码:


 

写出这段代码的你很开心,运行后也能出来正确结果。

后来,又需要完成一样的需求,但是文件不一样,字段也不一样。

你发现这份代码的小问题。于是,你把经常需要变化的变量,写到最上方,以便每次可以更容易找到并修改它们。


 

这时候的你不知不觉学会了定义函数。稍微改造一下:


 

函数就像在写明天的工作计划,编写的时候是不执行。

此时的参数叫做形参,因为这时候它们没有具体的值。 当执行函数的时候,需要指定一个确定值给这些参数,所以这时候参数叫实参。

这些知识很简单,但是此时你必须要注意到,我们的代码组织上,有了巨大的变化——数据以及处理这些数据的相关逻辑,被封装到一个范围内。

接下来,需求要升级一下

类,另一种组织方式

因为执行过程中去掉了一些行,有时候你希望能够把这些记录单独输出文件,方便查看。

那不就又要多一个参数,用来指定输出文件名字或路径吗?

你开始意识到这个函数的参数有点多。因为它负责的事情太多了!

于是,你按流程顺序,拆分成不同的小函数。


 

现在执行的代码成这样子:


 

 

  • 每个函数的输入,来自于上一个函数的输出
如何进行划分,是面向过程和面向对象的重要区别。这里为了便于理解,简单按流程划分。

 

现在加入需求"把过程中删除掉的行单独输出"的函数:


 

这实现方式你很满意,因为它负责的事情只有一件,所以实现代码足够简单

但你却发现了问题,因为加入到执行代码的时候:


 

新函数的第一个参数的实际值(实参),不知道在哪里。因为,它需要上一个函数"配合",返回去掉的数据。

于是,第二个函数要修改它的返回值才能满足:


 

重点:


 

这种使用函数,面向流程的组织方式就有这种缺点。因为每个小函数之间通过返回值强关联,同时需求变化很容易导致返回值变化,甚至是执行顺序的变化。

怎么解决?

为了让大家更容易理解,我一步步来推演。

首先,想办法干掉每个小函数之间的数据依赖。既然每个小函数都可能返回不同的东西,我们直接用一个容器去存放它们。


 

 

  • 在执行流程开始之前,定义一个空字典
  • 每执行一个小函数,必须传入这个字典
  • 小函数不需要返回结果数据,有需要保留数据,就直接写入到这个字典中

 

此时,每个小函数的第一个参数都是字典:


 

现在函数之间数据的依赖关系,由原来的


 

变成


 

现在我们已经很接近定义类!

但是,现在数据字典是一个外部的变量,如果需要同时处理多个操作,数据很容易乱套。

而且,每个小函数的第一个参数都是这个数据字典,不太好看。

下面我用一种 python 中很不常见的写法解决:


 

为了方便查看,省略了2个函数。

重点:

 

  • 行3:定义一个函数 new
  • 行4:数据字典
  • 行6-11:原来的小函数搬到这里而已。但是要注意,它们第一个参数不需要设置 data_dict
  • 行7:利用闭包,这些小函数可以直接访问行4定义的字典
  • 行13-16:以字典方式,把这些函数返回出去

 

执行的代码现在成这样子:


 

 

可以在 new 函数中设定参数,用于保存过程中需要的数据

 

当然,这种方式有一些缺点,比如执行的时候无法得到智能提示,因为现在函数需要从字典中取出。但是它解决了之前说的流程数据依赖问题。

这种方式可以让你理解带数据状态的执行流程:每次要执行,都需要调用函数 new 。这个函数做了什么?就是创建了一个数据字典和一系列操作这个数据字典的相关函数

如果你看到这里,那么恭喜你,你已经学会了 python 中定义类。

我们用定义类的代码如下:


 

 

  • 行4:语法规则而已,相当于定义了函数 new 的名字
  • 行5-6:这叫初始化函数,相当于函数 new 的执行过程。注意第一个参数 self,其实它就是相当于之前说的数据字典
  • 行8:定义函数,注意它现在第一个参数是数据字典。只不过在执行的时候,python 会自动为我们传递数据字典
  • 行9:self.data ,类似之前数据字典用法:data_dict['data'] =xxx
  • 行14:同样道理,self.data 可以访问数据字典 data 的对应值
python 还会把我们定义的函数,加入到数据字典中。也就是说,每个小函数都可以通过 self.函数名() ,调用彼此

 

执行时候的代码:


 

 

  • 第一句,我们称为实例化对象。本质就是构造了一个全新的数据字典,通过这个字典,我们可以访问相关的逻辑处理函数

 

是不是与之前我们用数据字典很类似。因为它们的内在本质是一样。

 

类有继承等特性。不过我们同样可以通过构造数据字典的方式做到。

 

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  1. Python进阶系列:Python遍历的秘密
  2. 多了解Python一点点,为什么我们需要定义变量?
  3. 为什么你总是学不会Python,入门Python的4大陷阱


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