Python編寫條件分支代碼方法
前言
編寫條件分支代碼是編碼過(guò)程中不可或缺的一部分。如果用道路來(lái)做比喻,現(xiàn)實(shí)世界中的代碼從來(lái)都不是一條筆直的高速公路,而更像是由無(wú)數(shù)個(gè)岔路口組成的某個(gè)市區(qū)地圖。我們編碼者就像是駕駛員,需要告訴我們的程序,下個(gè)路口需要往左還是往右。
編寫優(yōu)秀的條件分支代碼非常重要,因?yàn)樵愀?、?fù)雜的分支處理非常容易讓人困惑,從而降低代碼質(zhì)量。所以,這篇文章將會(huì)種重點(diǎn)談?wù)勗?Python 中編寫分支代碼應(yīng)該注意的地方。
Python 里的分支代碼:
Python 支持最為常見的 if/else 條件分支語(yǔ)句,不過(guò)它缺少在其他編程語(yǔ)言中常見的 switch/case 語(yǔ)句。
除此之外,Python 還為 for/while 循環(huán)以及 try/except 語(yǔ)句提供了 else 分支,在一些特殊的場(chǎng)景下,它們可以大顯身手。
下面我會(huì)從 最佳實(shí)踐、常見技巧、常見陷阱 三個(gè)方面講一下如果編寫優(yōu)秀的條件分支代碼。
最佳實(shí)踐
1.避免多層分支嵌套
如果這篇文章只能刪減成一句話就結(jié)束,那么那句話一定是“要竭盡所能的避免分支嵌套”。
過(guò)深的分支嵌套是很多編程新手最容易犯的錯(cuò)誤之一。假如有一位新手 JavaScript 程序員寫了很多層分支嵌套,那么你可能會(huì)看到一層又一層的大括號(hào):if { if { if { ... }}}。俗稱“嵌套 if 地獄(Nested If Statement Hell)”。
但是因?yàn)?Python 使用了縮進(jìn)來(lái)代替 {},所以過(guò)深的嵌套分支會(huì)產(chǎn)生比其他語(yǔ)言下更為嚴(yán)重的后果。比如過(guò)多的縮進(jìn)層次很容易就會(huì)讓代碼超過(guò) PEP8 中規(guī)定的每行字?jǐn)?shù)限制。
讓我們看看這段代碼:
def?buy_fruit(nerd,?store): ????"""去水果店買蘋果 ????-?先得看看店是不是在營(yíng)業(yè) ????-?如果有蘋果的話,就買?1?個(gè) ????-?如果錢不夠,就回家取錢再來(lái) ????""" ????if?store.is_open(): ????????if?store.has_stocks("apple"): ????????????if?nerd.can_afford(store.price("apple",?amount=1)): ????????????????nerd.buy(store,?"apple",?amount=1) ????????????????return ????????????else: ????????????????nerd.go_home_and_get_money() ????????????????return?buy_fruit(nerd,?store) ????????else: ????????????raise?MadAtNoFruit("no?apple?in?store!") ????else: ????????raise?MadAtNoFruit("store?is?closed!")
上面這段代碼最大的問(wèn)題,就是過(guò)于直接翻譯了原始的條件分支要求,導(dǎo)致短短十幾行代碼包含了有三層嵌套分支。
這樣的代碼可讀性和維護(hù)性都很差。不過(guò)我們可以用一個(gè)很簡(jiǎn)單的技巧:“提前結(jié)束” 來(lái)優(yōu)化這段代碼:
def?buy_fruit(nerd,?store): ????if?not?store.is_open(): ????????raise?MadAtNoFruit("store?is?closed!") ????if?not?store.has_stocks("apple"): ????????raise?MadAtNoFruit("no?apple?in?store!") ???if?nerd.can_afford(store.price("apple",?amount=1)): ????????nerd.buy(store,?"apple",?amount=1) ????????return ????else: ????????nerd.go_home_and_get_money() ????????return?buy_fruit(nerd,?store)
“提前結(jié)束”指:在函數(shù)內(nèi)使用 return 或 raise 等語(yǔ)句提前在分支內(nèi)結(jié)束函數(shù)。比如,在新的 buy_fruit 函數(shù)里,當(dāng)分支條件不滿足時(shí),我們直接拋出異常,結(jié)束這段這代碼分支。這樣的代碼沒(méi)有嵌套分支,更直接也更易讀。
2. 封裝那些過(guò)于復(fù)雜的邏輯判斷
如果條件分支里的表達(dá)式過(guò)于復(fù)雜,出現(xiàn)了太多的 not/and/or,那么這段代碼的可讀性就會(huì)大打折扣,比如下面這段代碼:
#?如果活動(dòng)還在開放,并且活動(dòng)剩余名額大于?10,為所有性別為女性,或者級(jí)別大于?3 #?的活躍用戶發(fā)放?10000?個(gè)金幣 if?activity.is_active?and?activity.remaining?>?10?and? ????????user.is_active?and?(user.sex?==?'female'?or?user.level?>?3): ????user.add_coins(10000) ????return
對(duì)于這樣的代碼,我們可以考慮將具體的分支邏輯封裝成函數(shù)或者方法,來(lái)達(dá)到簡(jiǎn)化代碼的目的:
if?activity.allow_new_user()?and?user.match_activity_condition(): ????user.add_coins(10000) ????return
事實(shí)上,將代碼改寫后,之前的注釋文字其實(shí)也可以去掉了。因?yàn)楹竺孢@段代碼已經(jīng)達(dá)到了自說(shuō)明的目的。至于具體的 什么樣的用戶滿足活動(dòng)條件? 這種問(wèn)題,就應(yīng)由具體的 match_activity_condition() 方法來(lái)回答了。
Hint: 恰當(dāng)?shù)姆庋b不光直接改善了代碼的可讀性,事實(shí)上,如果上面的活動(dòng)判斷邏輯在代碼中出現(xiàn)了不止一次的話,封裝更是必須的。不然重復(fù)代碼會(huì)極大的破壞這段邏輯的可維護(hù)性。
3. 留意不同分支下的重復(fù)代碼
重復(fù)代碼是代碼質(zhì)量的天敵,而條件分支語(yǔ)句又非常容易成為重復(fù)代碼的重災(zāi)區(qū)。所以,當(dāng)我們編寫條件分支語(yǔ)句時(shí),需要特別留意,不要生產(chǎn)不必要的重復(fù)代碼。
讓我們看下這個(gè)例子:
#?對(duì)于新用戶,創(chuàng)建新的用戶資料,否則更新舊資料 if?user.no_profile_exists: ????create_user_profile( ????????username=user.username, ????????email=user.email, ????????age=user.age, ????????address=user.address, ????????#?對(duì)于新建用戶,將用戶的積分置為?0 ????????points=0, ????????created=now(), ????) else: ????update_user_profile( ????????username=user.username, ????????email=user.email, ????????age=user.age, ????????address=user.address, ????????updated=now(), ????)
在上面的代碼中,我們可以一眼看出,在不同的分支下,程序調(diào)用了不同的函數(shù),做了不一樣的事情。但是,因?yàn)槟切┲貜?fù)代碼的存在,我們卻很難簡(jiǎn)單的區(qū)分出,二者的不同點(diǎn)到底在哪。
其實(shí),得益于 Python 的動(dòng)態(tài)特性,我們可以簡(jiǎn)單的改寫一下上面的代碼,讓可讀性可以得到顯著的提升:
if?user.no_profile_exists: ????profile_func?=?create_user_profile ????extra_args?=?{'points':?0,?'created':?now()} else: ????profile_func?=?update_user_profile ????extra_args?=?{'updated':?now()} profile_func( ????username=user.username, ????email=user.email, ????age=user.age, ????address=user.address, ????**extra_args )
當(dāng)你編寫分支代碼時(shí),請(qǐng)額外關(guān)注由分支產(chǎn)生的重復(fù)代碼塊,如果可以簡(jiǎn)單的消滅它們,那就不要遲疑。
4. 謹(jǐn)慎使用三元表達(dá)式
三元表達(dá)式是 Python 2.5 版本后才支持的語(yǔ)法。在那之前,Python 社區(qū)一度認(rèn)為三元表達(dá)式?jīng)]有必要,我們需要使用 x and a or b 的方式來(lái)模擬它。
事實(shí)是,在很多情況下,使用普通的 if/else 語(yǔ)句的代碼可讀性確實(shí)更好。盲目追求三元表達(dá)式很容易誘惑你寫出復(fù)雜、可讀性差的代碼。
所以,請(qǐng)記得只用三元表達(dá)式處理簡(jiǎn)單的邏輯分支
language?=?"python"?if?you.favor("dynamic")?else?"golang"
對(duì)于絕大多數(shù)情況,還是使用普通的 if/else 語(yǔ)句吧。
常見技巧
1.使用“德摩根定律”
在做分支判斷時(shí),我們有時(shí)候會(huì)寫成這樣的代碼:
#?如果用戶沒(méi)有登錄或者用戶沒(méi)有使用?chrome,拒絕提供服務(wù) if?not?user.has_logged_in?or?not?user.is_from_chrome: ????return?"our?service?is?only?available?for?chrome?logged?in?user"
第一眼看到代碼時(shí),是不是需要思考一會(huì)才能理解它想干嘛?這是因?yàn)樯厦娴倪壿嫳磉_(dá)式里面出現(xiàn)了 2 個(gè) not 和 1 個(gè) or。而我們?nèi)祟惽『貌簧瞄L(zhǎng)處理過(guò)多的“否定”以及“或”這種邏輯關(guān)系。
這個(gè)時(shí)候,就該 德摩根定律 出場(chǎng)了。通俗的說(shuō),德摩根定律就是 not A or not B 等價(jià)于 not (A and B)。通過(guò)這樣的轉(zhuǎn)換,上面的代碼可以改寫成這樣:
if?not?(user.has_logged_in?and?user.is_from_chrome): ????return?"our?service?is?only?open?for?chrome?logged?in?user"
怎么樣,代碼是不是易讀了很多?記住德摩根定律,很多時(shí)候它對(duì)于簡(jiǎn)化條件分支里的代碼邏輯非常有用。
2. 自定義對(duì)象的“布爾真假”
我們常說(shuō),在 Python 里,“萬(wàn)物皆對(duì)象”。其實(shí),不光“萬(wàn)物皆對(duì)象”,我們還可以利用很多魔法方法(文檔中稱為:user-defined method)
我們可以用很多在別的語(yǔ)言里面無(wú)法做到、有些魔法的方式來(lái)影響代碼的執(zhí)行。
比如,Python 的所有對(duì)象都有自己的“布爾真假”:
布爾值為假的對(duì)象:None, 0, False, [], (), {}, set(), frozenset(), ... ...
布爾值為真的對(duì)象:非 0 的數(shù)值、True,非空的序列、元組,普通的用戶類實(shí)例,... ...
通過(guò)內(nèi)建函數(shù) bool(),你可以很方便的查看某個(gè)對(duì)象的布爾真假。而 Python 進(jìn)行條件分支判斷時(shí)用到的也是這個(gè)值:
>>>?bool(object()) True
重點(diǎn)來(lái)了,雖然所有用戶類實(shí)例的布爾值都是真。但是 Python 提供了改變這個(gè)行為的辦法:自定義類的__bool__ 魔法方法 (在 Python 2.X 版本中為 nonzero)。當(dāng)類定義了 bool 方法后,它的返回值將會(huì)被當(dāng)作類實(shí)例的布爾值。
另外,bool 不是影響實(shí)例布爾真假的唯一方法。如果類沒(méi)有定義 bool 方法,Python 還會(huì)嘗試調(diào)用len 方法(也就是對(duì)任何序列對(duì)象調(diào)用 len 函數(shù)),通過(guò)結(jié)果是否為 0 判斷實(shí)例真假。
那么這個(gè)特性有什么用呢?看看下面這段代碼:
class?UserCollection(object): ????def?__init__(self,?users): ????????self._users?=?users users?=?UserCollection([piglei,?raymond]) if?len(users._users)?>?0: ????print("There's?some?users?in?collection!")
上面的代碼里,判斷 UserCollection 是否有內(nèi)容時(shí)用到了 users._users 的長(zhǎng)度。其實(shí),通過(guò)為 UserCollection 添加 len 魔法方法,上面的分支可以變得更簡(jiǎn)單:
class?UserCollection: ????def?__init__(self,?users): ????????self._users?=?users ????def?__len__(self): ????????return?len(self._users) users?=?UserCollection([piglei,?raymond]) #?定義了?__len__?方法后,UserCollection?對(duì)象本身就可以被用于布爾判斷了 if?users: ????print("There's?some?users?in?collection!")
通過(guò)定義魔法方法 len 和 bool ,我們可以讓類自己控制想要表現(xiàn)出的布爾真假值,讓代碼變得更 pythonic。
3. 在條件判斷中使用 all() / any()
all() 和 any() 兩個(gè)函數(shù)非常適合在條件判斷中使用。這兩個(gè)函數(shù)接受一個(gè)可迭代對(duì)象,返回一個(gè)布爾值,其中:
- all(seq):僅當(dāng) seq 中所有對(duì)象都為布爾真時(shí)返回 True,否則返回 False
- any(seq):只要 seq 中任何一個(gè)對(duì)象為布爾真就返回 True,否則返回 False
假如我們有下面這段代碼:
def?all_numbers_gt_10(numbers): ????"""僅當(dāng)序列中所有數(shù)字大于?10?時(shí),返回?True ????""" ????if?not?numbers: ????????return?False ????for?n?in?numbers: ????????if?n?<=?10: ????????????return?False ????return?True
如果使用 all() 內(nèi)建函數(shù),再配合一個(gè)簡(jiǎn)單的生成器表達(dá)式,上面的代碼可以寫成這樣:
def?all_numbers_gt_10_2(numbers): ????return?bool(numbers)?and?all(n?>?10?for?n?in?numbers)
簡(jiǎn)單、高效,同時(shí)也沒(méi)有損失可用性。
4. 使用 try/while/for 中 else 分支
讓我們看看這個(gè)函數(shù):
def?do_stuff(): ????first_thing_successed?=?False ????try: ????????do_the_first_thing() ????????first_thing_successed?=?True ????except?Exception?as?e: ????????print("Error?while?calling?do_some_thing") ????????return ????#?僅當(dāng)?first_thing?成功完成時(shí),做第二件事 ????if?first_thing_successed: ????????return?do_the_second_thing()
在函數(shù) do_stuff 中,我們希望只有當(dāng) do_the_first_thing() 成功調(diào)用后(也就是不拋出任何異常),才繼續(xù)做第二個(gè)函數(shù)調(diào)用。為了做到這一點(diǎn),我們需要定義一個(gè)額外的變量 first_thing_successed 來(lái)作為標(biāo)記。
其實(shí),我們可以用更簡(jiǎn)單的方法達(dá)到同樣的效果:
def?do_stuff(): ????try: ????????do_the_first_thing() ????except?Exception?as?e: ????????print("Error?while?calling?do_some_thing") ????????return ????else: ????????return?do_the_second_thing()
在 try 語(yǔ)句塊最后追加上 else 分支后,分支下的do_the_second_thing() 便只會(huì)在 try 下面的所有語(yǔ)句正常執(zhí)行(也就是沒(méi)有異常,沒(méi)有 return、break 等)完成后執(zhí)行。
類似的,Python 里的 for/while 循環(huán)也支持添加 else 分支,它們表示:當(dāng)循環(huán)使用的迭代對(duì)象被正常耗盡、或 while 循環(huán)使用的條件變量變?yōu)?False 后才執(zhí)行 else 分支下的代碼。
常見
1.與 None 值的比較
在 Python 中,有兩種比較變量的方法:== 和 is,二者在含義上有著根本的區(qū)別:
- ==:表示二者所指向的的值是否一致
- is:表示二者是否指向內(nèi)存中的同一份內(nèi)容,也就是 id(x) 是否等于 id(y)
None 在 Python 語(yǔ)言中是一個(gè)單例對(duì)象,如果你要判斷某個(gè)變量是否為 None 時(shí),記得使用 is 而不是 ==,因?yàn)橹挥?is 才能在嚴(yán)格意義上表示某個(gè)變量是否是 None。
否則,可能出現(xiàn)下面這樣的情況:
>>>?class?Foo(object): ...?????def?__eq__(self,?other): ...?????????return?True ... >>>?foo?=?Foo() >>>?foo?==?None True
在上面代碼中,F(xiàn)oo 這個(gè)類通過(guò)自定義 eq 魔法方法的方式,很容易就滿足了 == None 這個(gè)條件。
所以,當(dāng)你要判斷某個(gè)變量是否為 None 時(shí),請(qǐng)使用 is 而不是 ==。
2. 留意 and 和 or 的運(yùn)算優(yōu)先級(jí)
看看下面這兩個(gè)表達(dá)式,猜猜它們的值一樣嗎?
>>>?(True?or?False)?and?False >>>?True?or?False?and?False
答案是:不一樣,它們的值分別是 False 和 True,你猜對(duì)了嗎?
問(wèn)題的關(guān)鍵在于:and 運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)大于 or。因此上面的第二個(gè)表達(dá)式在 Python 看來(lái)實(shí)際上是 True or (False and False)。所以結(jié)果是 True 而不是 False。
在編寫包含多個(gè) and 和 or 的表達(dá)式時(shí),請(qǐng)額外注意 and 和 or 的運(yùn)算優(yōu)先級(jí)。即使執(zhí)行優(yōu)先級(jí)正好是你需要的那樣,你也可以加上額外的括號(hào)來(lái)讓代碼更清晰。
結(jié)語(yǔ)
代碼內(nèi)的分支語(yǔ)句不可避免,我們?cè)诰帉懘a時(shí),需要尤其注意它的可讀性,避免對(duì)其他看到代碼的人造成困擾。
到此這篇關(guān)于Python編寫條件分支代碼方法的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python條件分支內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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