python语言中可以调用的函数有哪些?Python语言中有很多内置函数和标准库函数可以直接调用 , 同时还可以自定义函数和调用其他模块中的函数 。以下是一些常用的Python内置函数和标准库函数:
数学函数:abs(), pow(), round(), max(), min(), math库中的sin(), cos(), tan(), pi等函数 。
字符串函数:len(), str(), int(), float(), ord(), chr(), upper(), lower(), replace(), split()等函数 。
列表函数:append(), extend(), insert(), remove(), pop(), sort(), reverse()等函数 。
文件操作函数:open(), read(), write(), close()等函数 。
时间和日期函数:time(), sleep(), strftime()等函数 。
正则表达式函数:re.compile(), re.search(), re.match(), re.sub()等函数 。
网络编程函数:socket库中的socket(), bind(), listen(), accept()等函数 。
python怎么把sleep()封装成公共函数方法首先呢python公共函数,sleep就是一个函数python公共函数,
# 使用方法
import time
time.sleep(1) # 睡眠1s种
当然你要二次封装也没有问题
import time
def diy_sleep(times=3)# 你可以传参也可以不传参python公共函数,默认是休眠3s
time.sleep(times)
这样 你就可以直接应用diy_sleep()函数
python常用函数1、complex()
返回一个形如 a+bj python公共函数的复数python公共函数 , 传入参数分为三种情况:
参数为空时python公共函数,返回0j;参数为字符串时python公共函数,将字符串表达式解释为复数形式并返回;参数为两个整数(a,b)时,返回 a+bj;参数只有一个整数 a 时,虚部 b 默认为0,函数返回 a+0j 。
2、dir()
不提供参数时,返回当前本地范围内的名称列表;提供一个参数时 , 返回该对象包含的全部属性 。
3、divmod(a,b)
a -- 代表被除数,整数或浮点数;b -- 代表除数,整数或浮点数;根据 除法运算 计算 a,b 之间的商和余数,函数返回一个元组(p,q) ,p 代表商 a//b,q 代表余数 a%b 。
4、enumerate(iterable,start=0)
iterable -- 一个可迭代对象,列表、元组序列等;start -- 计数索引值 , 默认初始为0‘该函数返回枚举对象是个迭代器,利用 next() 方法依次返回元素值,每个元素以元组形式存在,包含一个计数元素(起始为 start )和 iterable 中对应的元素值 。
如何用 Python 实现一个图数据库(Graph Database)?本文章是 重写 500 Lines or Less 系列的其中一篇,目标是重写 500 Lines or Less 系列的原有项目:Dagoba: an in-memory graph database 。
Dagoba 是作者设计用来展示如何从零开始自己实现一个图数据库( Graph Database ) 。该名字似乎来源于作者喜欢的一个乐队,另一个原因是它的前缀 DAG 也正好是有向无环图 ( Directed Acyclic Graph ) 的缩写 。本文也沿用了该名称 。
图是一种常见的数据结构,它将信息描述为若干独立的节点( vertex,为了和下文的边更加对称,本文中称为 node ),以及把节点关联起来的边( edge ) 。我们熟悉的链表以及多种树结构可以看作是符合特定规则的图 。图在路径选择、推荐算法以及神经网络等方面都是重要的核心数据结构 。
既然图的用途如此广泛,一个重要的问题就是如何存储它 。如果在传统的关系数据库中存储图 , 很自然的做法就是为节点和边各自创建一张表,并用外键把它们关联起来 。这样的话,要查找某人所有的子女,就可以写下类似下面的查询:
还好,不算太复杂 。但是如果要查找孙辈呢?那恐怕就要使用子查询或者CTE(Common Table Expression) 等特殊构造了 。再往下想,曾孙辈又该怎么查询?孙媳妇呢?
这样我们会意识到 , SQL 作为查询语言,它只是对二维数据表这种结构而设计的,用它去查询图的话非常笨拙,很快会变得极其复杂,也难以扩展 。针对图而言 , 我们希望有一种更为自然和直观的查询语法,类似这样:
为了高效地存储和查询图这种数据结构,图数据库( Graph Database )应运而生 。因为和传统的关系型数据库存在极大的差异,所以它属于新型数据库也就是 NoSql 的一个分支(其他分支包括文档数据库、列数据库等) 。图数据库的主要代表包括 Neo4J 等 。本文介绍的 Dagoba 则是具备图数据库核心功能、主要用于教学和演示的一个简单的图数据库 。
原文代码是使用JavaScript 编写的,在定义调用接口时大量使用了原型( prototype )这种特有的语言构造 。对于其他主流语言的用户来说,原型的用法多少显得有些别扭和不自然 。
考虑到本系列其他数据库示例大多是用Python 实现的,本文也按照传统,用 Python 重写了原文的代码 。同样延续之前的惯例,为了让读者更好地理解程序是如何逐步完善的,我们用迭代式的方法完成程序的各个组成部分 。
原文在500lines 系列的 Github 仓库中只包含了实现代码,并未包含测试 。按照代码注释说明,测试程序位于作者的另一个代码库中 , 不过和 500lines 版本的实现似乎略有不同 。
本文实现的代码参考了原作者的测试内容 , 但跳过了北欧神话这个例子——我承认确实不熟悉这些神祇之间的亲缘关系 , 相信中文背景的读者们多数也未必了解 , 虽然作者很喜欢这个例子,想了想还是不要徒增困惑吧 。因此本文在编写测试用例时只参考了原文关于家族亲属的例子,放弃了神话相关的部分 , 尽管会减少一些趣味性,相信对于入门级的代码来说这样也够用了 。
本文实现程序位于代码库的dagoba 目录下 。按照本系列程序的同意规则,要想直接执行各个已完成的步骤,读者可以在根目录下的 main.py 找到相应的代码位置,取消注释并运行即可 。
本程序的所有步骤只需要Python3 ,测试则使用内置的 unittest , 不需要额外的第三方库 。原则上 Python3.6 以上版本应该都可运行,但我只在 Python3.8.3 环境下完整测试过 。
本文实现的程序从最简单的案例开始,通过每个步骤逐步扩展,最终形成一个完整的程序 。这些步骤包括:
接下来依次介绍各个步骤 。
回想一下,图数据库就是一些点( node )和边( edge )的集合 。现在我们要做出的一个重大决策是如何对节点/边进行建模 。对于边来说,必须指定它的关联关系,也就是从哪个节点指向哪个节点 。大多数情况下边是有方向的——父子关系不指明方向可是要乱套的!
考虑到扩展性及通用性问题,我们可以把数据保存为字典( dict ),这样可以方便地添加用户需要的任何数据 。某些数据是为数据库内部管理而保留的,为了明确区分,可以这样约定:以下划线开头的特殊字段由数据库内部维护,类似于私有成员,用户不应该自己去修改它们 。这也是 Python 社区普遍遵循的约定 。
此外,节点和边存在互相引用的关系 。目前我们知道边会引用到两端的节点,后面还会看到,为了提高效率,节点也会引用到边 。如果仅仅在内存中维护它们的关系,那么使用指针访问是很直观的,但数据库必须考虑到序列化到磁盘的问题,这时指针就不再好用了 。
为此,最好按照数据库的一般要求,为每个节点维护一个主键( _id ),用主键来描述它们之间的关联关系 。
我们第一步要把数据库的模型建立起来 。为了测试目的,我们使用一个最简单的数据库模型,它只包含两个节点和一条边 , 如下所示:
按照TDD 的原则,首先编写测试:
与原文一样,我们把数据库管理接口命名为Dagoba。目前,能够想到的最简单的测试是确认节点和边是否已经添加到数据库中:
assert_item 是一个辅助方法,用于检查字典是否包含预期的字段 。相信大家都能想到该如何实现,这里就不再列出了,读者可参考 Github 上的完整源码 。
现在,测试是失败的 。用最简单的办法实现数据库:
需要注意的是,不管添加节点还是查询 , 程序都使用了拷贝后的数据副本,而不是直接使用原始数据 。为什么要这样做?因为字典是可变的 , 用户可以在任何时候修改其中的内容,如果数据库不知道数据已经变化,就很容易发生难以追踪的一致性问题,最糟糕的情况下会使得数据内容彻底混乱 。
拷贝数据可以避免上述问题 , 代价则是需要占用更多内存和处理时间 。对于数据库来说,通常查询次数要远远多于修改 , 所以这个代价是可以接受的 。
现在测试应该正常通过了 。为了让它更加完善,我们可以再测试一些边缘情况,看看数据库能否正确处理异常数据 , 比如:
例如 , 如果用户尝试添加重复主键 , 我们预期应抛出ValueError 异常 。因此编写测试如下:
为了满足以上测试,代码需要稍作修改 。特别是按照id 查找主键是个常用操作,通过遍历的方法效率太低了,最好是能够通过主键直接访问 。因此在数据库中再增加一个字典:
完整代码请参考Github 仓库 。
在上个步骤,我们在初始化数据库时为节点明确指定了主键 。按照数据库设计的一般原则,主键最好是不具有业务含义的代理主键( Surrogate key ),用户不应该关心它具体的值是什么 , 因此让数据库去管理主键通常是更为合理的 。当然,在部分场景下——比如导入外部数据——明确指定主键仍然是有用的 。
为了同时支持这些要求,我们这样约定:字段_id 表示节点的主键,如果用户指定了该字段,则使用用户设置的值(当然,用户有责任保证它们不会重复);否则,由数据库自动为它分配一个主键 。
如果主键是数据库生成的,事先无法预知它的值是什么,而边( edge )必须指定它所指向的节点,因此必须在主键生成后才能添加 。由于这个原因,在动态生成主键的情况下,数据库的初始化会略微复杂一些 。还是先写一个测试:
为支持此功能,我们在数据库中添加一个内部字段_next_id 用于生成主键,并让 add_node 方法返回新生成的主键:
接下来,再确认一下边是否可以正常访问:
运行测试,一切正常 。这个步骤很轻松地完成了,不过两个测试( DbModelTest 和 PrimaryKeyTest )出现了一些重复代码,比如 get_item。我们可以把这些公用代码提取出来 。由于 get_item 内部调用了 TestCase.assertXXX 等方法,看起来应该使用继承,但从 TestCase 派生基类容易引起一些潜在的问题,所以我转而使用另一个技巧 Mixin :
实现数据库模型之后,接下来就要考虑如何查询它了 。
在设计查询时要考虑几个问题 。对于图的访问来说 , 几乎总是由某个节点(或符合条件的某一类节点)开始 , 从与它相邻的边跳转到其他节点,依次类推 。所以链式调用对查询来说是一种很自然的风格 。举例来说 , 要知道 Tom 的孙子养了几只猫,可以使用类似这样的查询:
可以想象,以上每个方法都应该返回符合条件的节点集合 。这种实现是很直观的,不过存在一个潜在的问题:很多时候用户只需要一小部分结果,如果它总是不计代价地给我们一个巨大的集合,会造成极大的浪费 。比如以下查询:
为了避免不必要的浪费,我们需要另外一种机制,也就是通常所称的“懒式查询”或“延迟查询” 。它的基本思想是,当我们调用查询方法时,它只是把查询条件记录下来,而并不立即返回结果,直到明确调用某些方法时才真正去查询数据库 。
如果读者比较熟悉流行的Python ORM,比如 SqlAlchemy 或者 Django ORM 的话,会知道它们几乎都是懒式查询的,要调用 list(result) 或者 result[0:10] 这样的方法才能得到具体的查询结果 。
在Dagoba 中把触发查询的方法定义为 run。也就是说 , 以下查询执行到 run 时才真正去查找数据:
和懒式查询( Lazy Query )相对应的 , 直接返回结果的方法一般称作主动查询( Eager Query ) 。主动查询和懒式查询的内在查找逻辑基本上是相同的,区别只在于触发机制不同 。由于主动查询实现起来更加简单 , 出错也更容易排查,因此我们先从主动查询开始实现 。
还是从测试开始 。前面测试所用的简单数据库数据太少,难以满足查询要求 , 所以这一步先来创建一个更复杂的数据模型:
此关系的复杂之处之一在于反向关联:如果 A 是 B 的哥哥,那么 B 就是 A 的弟弟/妹妹,为了查询到他们彼此之间的关系,正向关联和反向关联都需要存在,因此在初始化数据库时需要定义的边数量会很多 。
当然 , 父子之间也存在反向关联的问题 , 为了让问题稍微简化一些 , 我们目前只需要向下(子孙辈)查找,可以稍微减少一些关联数量 。
因此 , 我们定义数据模型如下 。为了减少重复工作,我们通过_backward 字段定义反向关联,而数据库内部为了查询方便,需要把它维护成两条边:
然后,测试一个最简单的查询,比如查找某人的所有孙辈:
这里outcome/income 分别表示从某个节点出发、或到达它的节点集合 。在原作者的代码中把上述方法称为 out/in。当然这样看起来更加简洁 , 可惜的是 in 在 Python 中是个关键字,无法作为函数名 。我也考虑过加个下划线比如 out_.in_ 这种形式,但看起来也有点怪异,权衡之后还是使用了稍微啰嗦一点的名称 。
现在我们可以开始定义查询接口了 。在前面已经说过 , 我们计划分别实现两种查询,包括主动查询( Eager Query )以及延迟查询( Lazy Query ) 。
它们的内在查询逻辑是相通的,看起来似乎可以使用继承 。不过遵循YAGNI 原则,目前先不这样做,而是只定义两个新类,在满足测试的基础上不断扩展 。以后我们会看到,与继承相比,把共同的逻辑放到数据库本身其实是更为合理的 。
接下来实现访问节点的方法 。由于EagerQuery 调用查询方法会立即返回结果 , 我们把结果记录在 _result 内部字段中 。虽然 node 方法只返回单个结果,但考虑到其他查询方法几乎都是返回集合,为统一起见,让它也返回集合,这样可以避免同时支持集合与单结果的分支处理,让代码更加简洁、不容易出错 。此外,如果查询对象不存在的话,我们只返回空集合,并不视为一个错误 。
查询输入/输出节点的方法实现类似这样:
查找节点的核心逻辑在数据库本身定义:
以上使用了内部定义的一些辅助查询方法 。用类似的逻辑再定义income,它们的实现都很简单,读者可以直接参考源码,此处不再赘述 。
在此步骤的最后 , 我们再实现一个优化 。当多次调用查询方法后,结果可能会返回重复的数据,很多时候这是不必要的 。就像关系数据库通常支持unique/distinct 一样,我们也希望 Dagoba 能够过滤重复的数据 。
假设我们要查询某人所有孩子的祖父,显然不管有多少孩子,他们的祖父应该是同一个人 。因此编写测试如下:
现在来实现unique。我们只要按照主键把重复数据去掉即可:
在上个步骤,初始化数据库指定了双向关联,但并未测试它们 。因为我们还没有编写代码去支持它们,现在增加一个测试 , 它应该是失败的:
运行测试,的确失败了 。我们看看要如何支持它 。回想一下,当从边查找节点时 , 使用的是以下方法:
这里也有一个潜在的问题:调用self.edges 意味着遍历所有边,当数据库内容较多时 , 这是巨大的浪费 。为了提高性能,我们可以把与节点相关的边记录在节点本身,这样要查找边只要看节点本身即可 。在初始化时定义出入边的集合:
在添加边时,我们要同时把它们对应的关系同时更新到节点,此外还要维护反向关联 。这涉及对字典内容的部分复制,先编写一个辅助方法:
然后,将添加边的实现修改如下:
这里的代码同时添加正向关联和反向关联 。有的朋友可能会注意到代码略有重复,是的 , 但是重复仅出现在该函数内部,本着“三则重构”的原则,暂时不去提取代码 。
实现之后 , 前面的测试就可以正常通过了 。
在这个步骤中 , 我们来实现延迟查询( Lazy Query ) 。
延迟查询的要求是,当调用查询方法时并不立即执行,而是推迟到调用特定方法 , 比如run 时才执行整个查询,返回结果 。
延迟查询的实现要比主动查询复杂一些 。为了实现延迟查询,查询方法的实现不能直接返回结果,而是记录要执行的动作以及传入的参数,到调用run 时再依次执行前面记录下来的内容 。
如果你去看作者的实现,会发现他是用一个数据结构记录执行操作和参数,此外还有一部分逻辑用来分派对每种结构要执行的动作 。这样当然是可行的,但数据处理和分派部分的实现会比较复杂 , 也容易出错 。
本文的实现则选择了另外一种不同的方法:使用Python 的内部函数机制,把一连串查询变换成一组函数,每个函数取上个函数的执行结果作为输入,最后一个函数的输出就是整个查询的结果 。由于内部函数同时也是闭包,尽管每个查询的参数形式各不相同,但是它们都可以被闭包“捕获”而成为内部变量,所以这些内部函数可以采用统一的形式,无需再针对每种查询设计额外的数据结构 , 因而执行过程得到了很大程度的简化 。
首先还是来编写测试 。LazyQueryTest 和 EagerQueryTest 测试用例几乎是完全相同的(是的 , 两种查询只在于内部实现机制不同,它们的调用接口几乎是完全一致的) 。
因此我们可以把EagerQueryTest 的测试原样不变拷贝到 LazyQueryTest 中 。当然拷贝粘贴不是个好注意,对于比较冗长而固定的初始化部分,我们可以把它提取出来作为两个测试共享的公共函数 。读者可参考代码中的 step04_lazy_query/tests/test_lazy_query.py 部分 。
程序把查询函数的串行执行称为管道( pipeline ),用一个变量来记录它:
然后依次实现各个调用接口 。每种接口的实现都是类似的:用内部函数执行真正的查询逻辑,再把这个函数添加到pipeline 调用链中 。比如 node 的实现类似下面:
其他接口的实现也与此类似 。最后,run 函数负责执行所有查询,返回最终结果;
完成上述实现后执行测试,确保我们的实现是正确的 。
在前面我们说过,延迟查询与主动查询相比,最大的优势是对于许多查询可以按需要访问 , 不需要每个步骤都返回完整结果,从而提高性能 , 节约查询时间 。比如说,对于下面的查询:
以上查询的意思是从孙辈中找到一个符合条件的节点即可 。对该查询而言,主动查询会在调用outcome('son') 时就遍历所有节点,哪怕最后一步只需要第一个结果 。而延迟查询为了提高效率,应在找到符合条件的结果后立即停止 。
目前我们尚未实现take 方法 。老规矩,先添加测试:
主动查询的take 实现比较简单 , 我们只要从结果中返回前 n 条记录:
延迟查询的实现要复杂一些 。为了避免不必要的查找,返回结果不应该是完整的列表( list ),而应该是个按需返回的可迭代对象,我们用内置函数 next 来依次返回前 n 个结果:
写完后运行测试,确保它们是正确的 。
从外部接口看,主动查询和延迟查询几乎是完全相同的,所以用单纯的数据测试很难确认后者的效率一定比前者高,用访问时间来测试也并不可靠 。为了测试效率,我们引入一个节点访问次数的概念,如果延迟查询效率更高的话,那么它应该比主动查询访问节点的次数更少 。
为此 , 编写如下测试:
我们为Dagoba 类添加一个成员来记录总的节点访问次数,以及两个辅助方法,分别用于获取和重置访问次数:
然后浏览代码,查找修改点 。增加计数主要在从边查找节点的时候,因此修改部分如下:
此外还有income/outcome 方法,修改都很简单,这里就不再列出 。
实现后再次运行测试 。测试通过,表明延迟查询确实在效率上优于主动查询 。
不像关系数据库的结构那样固定 , 图的形式可以千变万化,查询机制也必须足够灵活 。从原理上讲,所有查询无非是从某个节点出发按照特定方向搜索,因此用node/income/outcome 这三个方法几乎可以组合出任意所需的查询 。
但对于复杂查询,写出的代码有时会显得较为琐碎和冗长,对于特定领域来说,往往存在更为简洁的名称,例如:母亲的兄弟可简称为舅舅 。对于这些场景,如果能够类似DSL (领域特定语言)那样允许用户根据专业要求自行扩展,从而简化查询,方便阅读,无疑会更为友好 。
如果读者去看原作者的实现,会发现他是用一种特殊语法addAlias 来定义自己想要的查询,调用方法时再进行查询以确定要执行的内容,其接口和内部实现都是相当复杂的 。
而我希望有更简单的方法来实现这一点 。所幸Python 是一种高度动态的语言,允许在运行时向类中增加新的成员,因此做到这一点可能比预想的还要简单 。
为了验证这一点,编写测试如下:
无需Dagoba 的实现做任何改动,测试就可以通过了!其实我们要做的就是动态添加一个自定义的成员函数,按照 Python 对象机制的要求,成员函数的第一个成员应该是名为 self 的参数,但这里已经是在 UnitTest 的内部 , 为了和测试类本身的 self 相区分,新函数的参数增加了一个下划线 。
此外,函数应返回其所属的对象,这是为了链式调用所要求的 。我们看到,动态语言的灵活性使得添加新语法变得非常简单 。
到此,一个初具规模的图数据库就形成了 。
和原文相比 , 本文还缺少一些内容,比如如何将数据库序列化到磁盘 。不过相信读者都看到了,我们的数据库内部结构基本上是简单的原生数据结构(列表+字典),因此序列化无论用pickle 或是 JSON 之类方法都应该是相当简单的 。有兴趣的读者可以自行完成它们 。
我们的图数据库实现为了提高查询性能,在节点内部存储了边的指针(或者说引用) 。这样做的好处是,无论数据库有多大 , 从一个节点到相邻节点的访问是常数时间,因此数据访问的效率非常高 。
但一个潜在的问题是 , 如果数据库规模非常大 , 已经无法整个放在内存中,或者出于安全性等原因要实现分布式访问的话 , 那么指针就无法使用了,必须要考虑其他机制来解决这个问题 。分布式数据库无论采用何种数据模型都是一个棘手的问题,在本文中我们没有涉及 。有兴趣的读者也可以考虑500lines 系列中关于分布式和集群算法的其他一些文章 。
本文的实现和系列中其他数据库类似,采用Python 作为实现语言 , 而原作者使用的是 JavaScript ,这应该和作者的背景有关 。我相信对于大多数开发者来说, Python 的对象机制比 JavaScript 基于原型的语法应该是更容易阅读和理解的 。
当然 , 原作者的版本比本文版本在实现上其实是更为完善的,灵活性也更好 。如果想要更为优雅的实现 , 我们可以考虑使用Python 元编程,那样会更接近于作者的实现 , 但也会让程序的复杂性大为增加 。如果读者有兴趣,不妨对照着去读读原作者的版本 。
Python中的常用内置函数有哪些呢?(1)Lambda函数
用于创建匿名函数,即没有名称的函数 。它只是一个表达式,函数体比def简单很多 。当我们需要创建一个函数来执行单个操作并且可以在一行中编写时,就可以用到匿名函数了 。
Lamdba的主体是一个表达式,而不是一个代码块 。仅仅能在lambda表达式中封装有限的逻辑进去 。
利用Lamdba函数,往往可以将代码简化许多 。
(2)Map函数
会将一个函数映射到一个输入列表的所有元素上 , 比如我们先创建了一个函数来返回一个大写的输入单词,然后将此函数应有到列表colors中的所有元素 。
我们还可以使用匿名函数lamdba来配合map函数,这样可以更加精简 。
(3)Reduce函数
当需要对一个列表进行一些计算并返回结果时,reduce()是个非常有用的函数 。举个例子,当需要计算一个整数列表所有元素的乘积时,即可使用reduce函数实现 。
它与函数的最大的区别就是 , reduce()里的映射函数(function)接收两个参数,而map接收一个参数 。
(4)enumerate函数
用于将一个可遍历的数据对象(如列表、元组或字符串)组合为一个索引序列,同时列出数据和数据下标,一般用在for循环当中 。
它的两个参数,一个是序列、迭代器或其他支持迭代对象;另一个是下标起始位置,默认情况从0开始,也可以自定义计数器的起始编号 。
(5)Zip函数
用于将可迭代的对象作为参数,将对象中对应的元素打包成一个个元组,然后返回由这些元组组成的列表
当我们使用zip()函数时 , 如果各个迭代器的元素个数不一致,则返回列表长度与最短的对象相同 。
【python公共函数 python gcb函数】python公共函数的介绍就聊到这里吧,感谢你花时间阅读本站内容,更多关于python gcb函数、python公共函数的信息别忘了在本站进行查找喔 。
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