Python装饰器实现对(递归)函数运行时间计时

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Python装饰器实现对(递归)函数运行时间计时

2024-06-10 01:53| 来源: 网络整理| 查看: 265

Python 的 Decorator 在使用上和 Java 的 Annotation(以及 C# 的 Attribute)很相似,就是在方法名前面加一个 @XXX 注解来为这个方法装饰一些东西。但是,Java/C# 的 Annotation 也很让人望而却步,太过于复杂了。你要玩它,需要先了解一堆 Annotation 的类库文档,感觉几乎就是在学另外一门语言。

而 Python 使用了一种相对于 Decorator Pattern 和 Annotation 来说非常优雅的方法,这种方法不需要你去掌握什么复杂的 OO 模型或是 Annotation 的各种类库规定,完全就是语言层面的玩法:一种函数式编程的技巧。

这是我最喜欢的一个模式了,也是一个挺好玩儿的东西,这个模式动用了函数式编程的一个技术——用一个函数来构造另一个函数。

好了,我们先来点感性认识,看一个 Python 修饰器的 Hello World 代码。

123456789101112def hello(fn): def wrapper(): print "hello, %s" % fn.__name__ fn() print "goodbye, %s" % fn.__name__ return wrapper@hellodef Hao(): print "i am Hao Chen"Hao()

代码的执行结果如下:

1234$ python hello.pyhello, Haoi am Hao Chengoodbye, Hao

你可以看到如下的东西:

函数Hao前面有个 @hello 的“注解”,hello就是我们前面定义的函数hello; 在hello函数中,其需要一个fn的参数(这就是用来做回调的函数); hello 函数中返回了一个 inner 函数wrapper,这个wrapper函数回调了传进来的fn,并在回调前后加了两条语句。

对于 Python 的这个 @注解语法糖(syntactic sugar)来说,当你在用某个 @decorator 来修饰某个函数func时,如下所示:

123@decoratordef func(): pass

其解释器会解释成下面这样的语句:

1func = decorator(func)

嘿!这不就是把一个函数当参数传到另一个函数中,然后再回调吗?是的。但是,我们需要注意,那里还有一个赋值语句,把 decorator 这个函数的返回值赋值回了原来的func。

我们再来看一个带参数的玩法:

123456789101112131415161718def makeHtmlTag(tag, *args, **kwds): def real_decorator(fn): css_class = " class='{0}'".format(kwds["css_class"]) \ if "css_class" in kwds else "" def wrapped(*args, **kwds): return "" + fn(*args, **kwds) + "" return wrapped return real_decorator@makeHtmlTag(tag="b", css_class="bold_css")@makeHtmlTag(tag="i", css_class="italic_css")def hello(): return "hello world"print hello()# 输出:# hello world

在上面这个例子中,我们可以看到:makeHtmlTag有两个参数。所以,为了让hello = makeHtmlTag(arg1, arg2)(hello)成功,makeHtmlTag必需返回一个 decorator(这就是为什么我们在makeHtmlTag中加入了real_decorator())。

这样一来,我们就可以进入到 decorator 的逻辑中去了——decorator 得返回一个 wrapper,wrapper 里回调hello。看似那个makeHtmlTag()写得层层叠叠,但是,已经了解了本质的我们觉得写得很自然。

我们再来看一个为其它函数加缓存的示例:

1234567891011121314151617181920from functools import wrapsdef memoization(fn): cache = {} miss = object() @wraps(fn) def wrapper(*args): result = cache.get(args, miss) if result is miss: result = fn(*args) cache[args] = result return result return wrapper@memoizationdef fib(n): if n < 2: return n return fib(n - 1) + fib(n - 2)

上面这个例子中,是一个斐波那契数例的递归算法。我们知道,这个递归是相当没有效率的,因为会重复调用。比如:我们要计算 fib(5),于是其分解成fib(4) + fib(3),而fib(4)分解成fib(3) + fib(2),fib(3)又分解成fib(2) + fib(1)……你可看到,基本上来说,fib(3),fib(2),fib(1)在整个递归过程中被调用了至少两次。

而我们用 decorator,在调用函数前查询一下缓存,如果没有才调用,有了就从缓存中返回值。一下子,这个递归从二叉树式的递归成了线性的递归。wraps的作用是保证fib的函数名不被wrapper所取代。



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