Python基礎3：無痛掌握Python編程語言的高級特性

一、面向對象編程

Python中支持面向對象編程，通過使用類和對象的概念可以更好地管理和維護複雜的代碼。在Python中，我們可以通過定義類來創建新的對象。類可以包含屬性和方法，屬性是類的屬性或對象的屬性，方法是類的方法或對象的方法。

1、定義類和對象

定義類時需要使用關鍵字class，後面跟上類名。類名通常採用首字母大寫的命名法。在類中定義方法時，第一個參數必須為self，代表當前對象。定義對象時，需要調用類並將其賦值給變量。

class Dog:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def bark(self):
        print(self.name + "汪汪叫")
  
# 創建對象
my_dog = Dog("旺財", 3)
my_dog.bark()

2、繼承和多態

Python支持繼承和多態，通過繼承可以復用已有代碼，通過多態可以增加代碼的靈活性。

# 定義父類
class Animal:
    def eat(self):
        print("動物正在吃東西")

# 定義子類
class Cat(Animal):
    def eat(self):
        print("貓正在吃魚")

class Dog(Animal):
    def eat(self):
        print("狗正在啃骨頭")

# 多態
def feed_animal(animal):
  animal.eat()

cat = Cat()
dog = Dog()

feed_animal(cat) # 貓正在吃魚
feed_animal(dog) # 狗正在啃骨頭

二、高階函數

Python中函數是一等公民，支持函數作為參數、函數作為返回值、函數內定義函數等高級特性。

1、函數作為參數

在Python中，我們可以將一個函數作為另一個函數的參數，這種函數被稱為高階函數。常見的高階函數有map、filter和reduce。

# map函數：將一個列表中的元素映射成另一個列表
def square(x):
    return x * x

result = map(square, [1, 2, 3, 4, 5])
print(list(result)) # [1, 4, 9, 16, 25]

# filter函數：過濾列表中的元素
def is_even(x):
    return x % 2 == 0

result = filter(is_even, [1, 2, 3, 4, 5])
print(list(result)) # [2, 4]

# reduce函數：累積列表中的元素
from functools import reduce

def add(x, y):
    return x + y
  
result = reduce(add, [1, 2, 3, 4, 5])
print(result) # 15

2、函數作為返回值

在Python中，我們可以在一個函數內部定義另一個函數，並將其作為返回值。這種函數被稱為閉包。

def calc_power(n):
    def inner(x):
        return x ** n
    return inner

square = calc_power(2)
print(square(3)) # 9

三、裝飾器

Python中的裝飾器是一種特殊的函數，用於修改其他函數的行為。常見的裝飾器包括@staticmethod、@classmethod和@property。

1、@staticmethod裝飾器

@staticmethod是一個靜態方法裝飾器，用於定義與類無關的函數。在靜態方法中不需要引用任何類屬性或方法。

class Calculator:
    @staticmethod
    def add(x, y):
        return x + y
    
print(Calculator.add(1, 2)) # 3

2、@classmethod裝飾器

@classmethod是一個類方法裝飾器，用於定義與特定類相關的函數。類方法的第一個參數必須為cls，代表當前類。

class Person:
    age = 25

    @classmethod
    def getAge(cls):
        return cls.age
  
print(Person.getAge()) # 25

3、@property裝飾器

@property是一個屬性裝飾器，用於將一個函數轉換為只讀屬性。當訪問該屬性時，會自動調用該函數。

class Person:
    def __init__(self, age):
        self._age = age

    @property    
    def age(self):
        return self._age

p = Person(25)
print(p.age) # 25

四、異步編程

Python支持異步編程，通過使用async和await關鍵字可以輕鬆實現異步編程。異步編程可以提高程序的效率和響應速度。

1、異步函數

異步函數使用async關鍵字定義，可以將其看作一個協程（coroutine）。在異步函數中可以使用await關鍵字等待其他協程或異步任務的完成。

import asyncio

async def hello():
    print("Hello")
    await asyncio.sleep(1)
    print("world")
  
await hello() # Hello\n（等待1s）\nworld

2、異步上下文管理器

異步上下文管理器使用async關鍵字定義，通過實現__aenter__和__aexit__方法來支持在異步上下文中使用with語句。

class AsyncFile:
    def __init__(self, file):
        self.file = file

    async def __aenter__(self):
        self.handle = await asyncio.to_thread(open, self.file, 'r')
        return self.handle

    async def __aexit__(self, exc_type, exc, tb):
        await asyncio.to_thread(self.handle.close)

async with AsyncFile('file.txt') as f:
    print(await asyncio.to_thread(f.read))

以上就是Python基礎3的一些高級特性。通過了解以上內容，我們可以更好地管理和維護代碼，提高程序的效率和可讀性。