Python’i tüübimärkuste valdamine: põhjalik juhend argumentide tüüpimise kohta

1. Sissejuhatus

Python on programmeerimiskeel, mida kasutavad algajad kuni professionaalid tänu oma paindlikkusele ja kasutusmugavusele. Kuid Python’i omadus „dünaamiline tüüpimine“ võib mõnikord mõjutada programmi loetavust ja hooldatavust. Selle lahendamiseks tutvustati Python 3.5-s ja hiljem „tüübi vihjeid“.

Nende tüübivihjete kasutamisega on võimalik parandada koodi loetavust ja kvaliteeti ning arendamise tõhusust. Selles artiklisgitame alusest kuni praktilise kasutuseni „argumentide tüüpide määratlemist“ kasutades Python’i „tüübi vihjeid“.

Python’i dünaamilise tüüpimise omadused

Üks Python’i omadus on „dünaamiline tüüpimine“, kus kood töötab ilma muutujate või funktsioonide tüüpe selgesõnaliselt määratlemata. Näiteks järgmine kood töötab Python’is probleemideta:

def add(a, b):
    return a + b

result = add(1, 2)  # Works normally

See paindlikkus annab eelise kiire prototüüpimise ja arendamise jaoks, kuid võib viia järgmiste probleemideni:

• Funktsiooni argumentide või tagastusväärtuste tüübid on ebaselged ning valesti kasutamine ei pruugi põhjustada viga.
• Projekti kasvades muutub tüüpide tuvastamine keeruliseks ja vead võivad suureneda.

Tüübi vihjete kasutuselevõtu taust

Tüübi vihjeid tutvustati nende probleemide lahendamiseks ja pakkumiseks mehhanism koodile tüüpide lisamiseks. Selle tulemusena saadakse järgmised eelised:

• Paranenud loetavus : Selgitades tüüpide teavet, muutuvad funktsioonide ja muutujate rollid kergemini mõistetavaks.
• Staatilise analüüsi tööriistade kasutamine : Tööriistad nagu mypy suudavad tuvastada tüübivigu enne käivitamist.
• Suurenenud arendamise tõhusus : IDE-de automaatlõpetus paraneb, võimaldades tõhusamat kodeerelles artiklis keskendume sellele, kuidas määrata argumentide tüüpe kasutades tüübivihjeid Pythonis, selgitades konkreetsete näidet. Järgnevas jaotises vaatleme sügavamalt „Mis on tüübivihjed?“.

2. Mis on tüübivihjed?

Pythonis pakuvad „tüübivihjed“ mehhanismi funktsioonide või muutujate tüüpide kirjeldamiseks koodis. See selgitab koodi kavatsust ja võimaldab staatilise analüüriistadel ning IDE-del teha tüübikontrolli. Tüübivihjed tutvustati Python 3.5-s PEP 484 kaudu ning funktsionaalsust on hilisemates versioonides laiendatud.

Tüübivihjete roll

Tüübivihjete eesmärk on ennetada vigu koodi kirjutamise ajal, mitte jooksuaegsel. Need on eriti kasulikud järgmistes olukordades:

• Paranenud koodi loetavus : Kui tüübid on selgelt märgitud, muutuvad funktsioonide ja muutujate rollid silmapaistvalt selged.
• Lihtsam meeskonnatöö : Arendajate vahelised arusaamatused väheneb ja koodikontrollid kulgevad sujuvamalt.
• Staatilise analüüsi kasutamine : Tööriistad nagu mypy ja PyCharm suudavad tuvastada tüübivigu ette.

Tüübivihjete märgistusnäide

Tüübivihjete abil saab argumentide ja tagastusväärtuste tüüpe selgelt määrata järgmiselt:

Funktsiooni tüübivihjed

def greet(name: str) -> str:
    return f"Hello, {name}!"

Selles koodis on name selgelt märgitud stringiks (str) ja funktsiooni tagastusväärtus on samuti string. Võrreldes koodiga ilma tüübivihjeteta muutub funktsiooni kavatsus selgemaks.

Muutuja tüübivihjed

Alates Python 3.6-st saab samuti määrata muutujate tüüpe.

age: int = 25
names: list = ["Alice", "Bob", "Charlie"]

Tüübivihjete omadused

Tüübivihjed on siiski vaid „vihjed“ ja ei muuda Python’i dünaamilise tüüpimise olemust. Näiteks ei põhjusta tüüpide mittevastavus jooksuaegset viga ainult vihje tõttu.

Tüüpide mittevastavuse näide

def add_numbers(a: int, b: int) -> int:
    return a + b

result = add_numbers(10, "20")  # No runtime error solely due to hints

Ülaltoodud kood tekitab jooksuaegse vea, kuid staatilise analüüsi tööriistad (näiteks mypy)udavad vea enne käivitamist tuvastada.

Tuvastamise näide staatilise analüüsi tööriistaga

Mypy kasutades võite näha tüüpide mittevastavuse tulemusi näiteks:

error: Argument 2 to "add_numbers" has incompatible type "str"; expected "int"

Tüübiviidete eelised ja piirangud

Eelised

1. Parendatud koodi loetavus.
2. Täiustatud IDE automaatne täiendamine.
3. Võimalus ennetada vigu eelnevalt staatilise analüüsi tööriistadega.

Piirangud

1. Tüübid ei ole jõustatud käivitamisel (staatilise analüüsi tööriist vajalik).
2. Kui on vaja keerulisi tüübi spetsifikatsioone, võib loetavus halveneda.

Mõtted tüübiviidete tutvustamisel

1. Tüübiviidete järkjärguline tutvustamine Suurtes olemasolevates projektides soovitatakse alustada viidete lisamisest mõnedele funktsioonidele või moodulitele.
2. Liiga keeruliste tüübi spetsifikatsioonide vältimine Liiga keerulised spetsifikatsioonid võivad kahjustada loetavust, seega on oluline hoida asju kokkuvõtlikuna.
3. Staatilise analüüsi tööriistade kasutamine Tüübiviidete lisamisel suurendab efektiivsust tööriistade nagu mypy või pylint kasutamine.

3. Tüübi spetsifitseerimise põhitõed

Pythoni tüübiviidete abil saate selgelt määrata tüübid funktsiooni argumentidele, tagastuväärtustele ja muutujatele. Selles jaotises selgitame üksikasjalikult tüübi spetsifitseerimise põhitõdesid.

Funktsioonide argumentide ja tagastuväärtuste tüübi spetsifitseerimine

Funktsiooni argumentide ja tagastuväärtuse tüübiviidete lisamisega saate selgitada, milliseid tüüpe funktsioon aktsepteerib ja tagastab.

Lihtne tüübi spetsifitseerimine

Siin on lihtne näide, kus tüübid on määratud argumentidele ja tagastuväärtusele.

def add(a: int, b: int) -> int:
    return a + b

• a ja b : saavad täisarvulise tüübi ( int ).
• Tagastuväärtus: tagastab täisarvulise tüübi ( int ).

Juhtumid mitme argumendiga

Tüübiviiteid saab hõlpsasti kasutada isegi siis, kui on mitu argumenti.

def greet(name: str, age: int) -> str:
    return f"Hello, {name}! You are {age} years old."

• Selles funktsioonis saab stringi tüüpi name ja täisarvu tüüpi age ning tagastab stringi tüübi.

Muutujate tüübi spetsifitseerimine

Alates Python 3.6-st saate tüübiviiteid määrata ka muutujatele.

Põhiline muutuja tüübi spetsifitseerimine

name: str = "Alice"
age: int = 30
is_student: bool = True

• name : stringi tüüp
• age : täisarvu tüüp
• is_student : loogiline tüüp ( bool )

Muutujad, mis on määratud ilma algväärtuseta

Kui määrate muutujale ainult tüübi ilma algväärtust määramata, kirjutage järgmiselt:

height: float  # Type specified but no initial value

Selles juhtumis peate hiljem height jaoks määrama sobiva tüübiga vastava väärtuse.

Tüübiviidete välja jätmine ja järeldamine

Pythoni kood toimib isegi ilma tüübiviideteta, kuid viidete puudumisel on kavatsus raskem edasi anda.

Kui tüübiviidet pole

def multiply(a, b):
    return a * b

Selles funktsioonis on a ja b tüübid tundmatud; seetõttu ei saa arendajad ega IDE tüüpe täpselt järeldada.

Kui tüübiviited on lisatud

def multiply(a: int, b: int) -> int:
    return a * b

Tüübiviidete lisamisega saab selgeks, et see funktsioon aktsepteerib täisarvu tüüpi argumente ja tagastab täisarvu tüüpi väärtuse.

Kogumitüüpide tüübi spetsifitseerimine

Pythonis saate tüübiviiteid määrata ka kogumitüüpidele, nagu loendid ja sõnastikud. typing mooduli kasutamine on tavaline praktika.

Loendi tüübi spetsifitseerimine

Loendi tüübiviide kasutab List typing moodulist.

from typing import List

numbers: List[int] = [1, 2, 3]

Sõnastiku tüübi spetsifitseerimine

Saate määrata sõnastiku võtmete ja väärtuste tüübid.

from typing import Dict

student_ages: Dict[str, int] = {"Alice": 20, "Bob": 25}

Funktsiooni näide, mis kasutab tüübi spetsifitseerimist

Siin on funktsiooni näide, mis kasutab mitut tüüpi.

from typing import List

def calculate_average(grades: List[float]) -> float:
    return sum(grades) / len(grades)

grades = [85.5, 90.0, 78.5]
average = calculate_average(grades)
print(f"Average grade: {average}")

Kokkuvõte

Kasutades tüübihüppeid, saate selgitada koodi kavatsust ja teha vead lihtsamaks ennetada. See jaotis selgitas põhitüübi spetsifikatsiooni meetodeid. Järgmine on „4. Tüüpide spetsifitseerimine keeruliste andmestruktuuride jaoks“, kus katame täiendatud meetodeid.

4. Tüüpide spetsifitseerimine keeruliste andmestruktuuride jaoks

Pythonis saab spetsifitseerida tüüpe mitte ainult põhiliste kollektsioonitüüpide jaoks nagu loendid või sõnastikud, vaid ka tüplite, sisemiste struktuuride, valikuliste tüüpide jne jaoks. Selles jaotises selgitame, kuidas spetsifitseerida tüübihüppeid nende keeruliste andmestruktuuride jaoks.

Tüübi spetsifikatsioon loendite ja tüplite jaoks

Tüübi spetsifikatsioon loendi jaoks

Loendi tüübihüpp kasutab List-i typing moodulist. Eksplitsiitselt spetsifitseerides elemendite tüübi, saate rangelt defineerida loendi sisu.

from typing import List

numbers: List[int] = [1, 2, 3, 4]
names: List[str] = ["Alice", "Bob", "Charlie"]

• numbers : täisarvulise tüübi ( int ) loend
• names : stringi tüübi ( str ) loend

Tüübi spetsifikatsioon tüpli jaoks

Tüplite jaoks kasutatakse Tuple-it tüüpide spetsifitseerimiseks. Kirjutades iga elemendi tüübid järjekorras, saate esitada heterogeensete tüüpidega tüpleid.

from typing import Tuple

person: Tuple[str, int] = ("Alice", 25)

• Selles näites on person stringi tüübi (nimi) ja täisarvulise tüübi (vanus) paar.

Tüübi spetsifikatsioon sõnastike jaoks

Sõnastike võtmete ja väärtuste tüüpide selgitamisel kasutatakse Dict-i.

Põhiline tüübi spetsifikatsioon sõnastiku jaoks

from typing import Dict

student_scores: Dict[str, float] = {"Alice": 95.5, "Bob": 87.0}

• Selles näites on võti stringi tüübi ( str ) ja väärtus ujukomakohalise tüübi ( float ).

Sisemine sõnastik

Kui sõnastik sisaldab väärtusena teist sõnastikku, saate tüübid eksplitsiitselt spetsifitseerida.

from typing import Dict

class_data: Dict[str, Dict[str, int]] = {
    "Class A": {"Alice": 85, "Bob": 90},
    "Class B": {"Charlie": 88, "Dave": 92},
}

• Selles näites on välimise sõnastiku võti klassi nimi (stringi tüüp) ja väärtus on sõnastik õpilase nime (stringi tüüp) ja tulemuse (täisarvuline tüüp) jaoks.

Valikulised ja liitumistüübid

Valikuline tüüp

Optional-t kasutatakse siis, kui argument või tagastatav väärtus võib olla kas spetsifitseeritud tüüp või None.

from typing import Optional

def find_student(name: str) -> Optional[str]:
    students = ["Alice", "Bob", "Charlie"]
    return name if name in students else None

• Selles näites tagastab funktsioon find_student kas stringi tüübi ( str ) või None .

Liitumistüüp

Kasutades Union-i, saate spetsifitseerida mitu võimalikku tüüpi.

from typing import Union

def calculate(value: Union[int, float]) -> float:
    return value * 2.0

• Selles näites võib value olla täisarvuline tüüp ( int ) või ujukomakohaline tüüp ( float ).

Kohandatud tüübid ja tüübialiased

Tüübialias

Kasutades tüübialiase, saate väljendada keerulisi tüübi spetsifikatsioone lühidalt.

from typing import List

Vector = List[float]

def add_vectors(v1: Vector, v2: Vector) -> Vector:
    return [x + y for x, y in zip(v1, v2)]

• Vector on defineeritud kui ujukomakohalise tüübi ( List[float] ) loend.

Kohandatud klasside spetsifitseerimine tüübihüppes

Saate kasutada oma klasse ka tüübihüppes.

class Student:
    def __init__(self, name: str, age: int):
        self.name = name
        self.age = age

def enroll_student(student: Student) -> str:
    return f"{student.name} has been enrolled."

• Selles näites kasutatakse Student klassi tüübihüppena.

Tüübi spetsifikatsioon kasutades generiitseid

Kasutades Generic-i, saate defineerida taaskasutatavaid tüüpe.

from typing import TypeVar, Generic, List

T = TypeVar('T')

class Stack(Generic[T]):
    def __init__(self):
        self.items: List[T] = []

    def push(self, item: T) -> None:
        self.items.append(item)

    def pop(self) -> T:
        return self.items.pop()

• Selles näites saab virnast käsitleda suvalist tüüpi (T).

Kokkuvõte

Selles jaotises selgitasime, kuidas määrata tüüpe keeruliste andmestruktuuride jaoks, sealhulgas loendid, tuple’id, sõnastikud, valikulised tüübid, tüübialiased ja geneerikumid. Tüüpilindide kasutamine parandab oluliselt koodi loetavust ja ohutust.

Järgmises jaotises „5. Tüüpilindide eelised ja piirangud“ selgitame üksikasjalikult tüüpilindide eeliseid ja väljakutseid. Palun jätkake lugemist.

5. Tüüpilindide eelised ja piirangud

Pythoni tüüpilindid toovad koodi kvaliteedi parandamisele palju eeliseid. Siiski on ka piiranguid ja väljakutseid, mida tuleb käsitleda. Selles jaotises selgitame tüüpilindide eeliseid ja piiranguid üksikasjalikult.

Tüüpilindide eelised

1. Parandatud koodi loetavus

Tüüpilindide kasutades muudate funktsioonide ja muutujate eesmärgi selgeks, parandades oluliselt loetavust. Eriti meeskonnaarenduses leiavad teised arendajad koodi lihtsamini mõistetavaks.
Näide:

def calculate_area(length: float, width: float) -> float:
    return length * width

• Ilma tüüpilindideta pole selge, milliseid tüüpe length või width ootavad; pilinditega muutub see selgeks.

2. Vigade tuvastamine eelnevalt staatiliste analüüsi tööriistadega

Tüüpilindide kasutamisel saavad staatilised analüüsi tööriistad nagu mypy koodi kontrollida ja tuvastada tüübi sobimatusi või vigu enne täitmist.
Näide: Tüübi sobimatususte tuvastamine

def add(a: int, b: int) -> int:
    return a + b

# mypy check results:
# error: Argument 2 to "add" has incompatible type "str"; expected "int"
result = add(10, "20")  # Type error

3. Täiustatud IDE automaattäitmine

Tüüpilindide kirjutades pakuvad IDE-d (nt: PyCharm või VSCode) sobivat automaattäitmist. See parandab arenduse efektiivsust ja vähendab vigu.
Näide:

def greet(name: str) -> str:
    return f"Hello, {name}!"

greet("Alice")  # IDE auto-completes argument and return types

4. Toimimine dokumentatsioonina

Tüüpilindid toimivad koodi sisse ehitatud kergekaalulise dokumentatsioonina. Arendajad saavad funktsiooni käitumist tüübiinfo põhjal mõista ilma väliste dokumentide juurde vaatamata.

Tüüpilindide piirangud

1. Tüübid ei ole täitmisaegsel sunnitud

Tüüpilindidel pole Pythoni täitmisaegsel mingit mõju; tüübi sobivust kontrollitakse ainult staatiliste analüüsi tööriistadega. Täitmisaegseid tüübi sobimatusest tingitud vigu ei saa ainult pilinditega ära hoida.
Näide:

def divide(a: int, b: int) -> float:
    return a / b

result = divide("10", 2)  # Runtime error

2. Tüübi määramine võib muutuda kohmakaks

Kui tegeletakse keeruliste andmestruktuuride või geneerikumitega, võib tüüpilindi märgendus muutuda kohmakaks ja vähendada koodi loetavust.
Näide: Keerulised tüüpilindid

from typing import Dict, List

data: Dict[str, List[Dict[str, int]]] = {
    "group1": [{"name": 5}, {"name": 10}],
    "group2": [{"name": 15}],
}

• Kui tüüpilindid on liiga detailsed, on loetavuse vähenemise oht.

3. Õppimiskulu eksisteerib

Algajatele, kes pole tüüpilindidega tuttavad, on õppimiskulu, kuna see tutvustab uut märgendust. Samuti tuleb mõista typing mooduli paljude tüüpide kasutust.

4. Täitmise kiiruses pole parandust

Tüüpilindid ignoreeritakse täitmisaegsel, seega range tüüpide lisamine ei paranda täitmise kiirust. Kui vajate täitmisaegseid tüübi kontrolle, peate kasutama eraldi tööriistu.

Märkused tüüpilindide tutvustamisel

1. Sisesta tüübihinnangud järk-järgult Suurte olemasolevate projektide puhul alusta hinnangute lisamisega mõnele funktsioonile või moodulile.
2. Vältige liiga keerulisi tüübi spetsifikatsioone Hoia lihtsust, kasutades sobivat abstraktsiooni või tüübi aliastamist.
3. Kasutage staatilise analüüsi tööriistu Kasutage tööriistu nagu mypy või pylint, et maksimeerida tüübihinnangute sissetoomise mõju.

6. Tüübi kontroll staatilise analüüsi tööriistadega

Kuigi Pythoni tüübihinnangud ei mõjuta käivitusaegset käitumist, võimaldab staatilise analüüsi tööriistade kasutamine tüübi sobimatusse ja potentsiaalseid vigu tuvastada. Selles jaotises keskendume esinduslikule tööriistale „mypy“, mis sobib hästi tüübihinnangutega, ja selgitame, kuidas seda kasutada.

Mis on staatilise analüüsi tööriistad?

Staatilise analüüsi tööriistad teostavad tüübi ja süntaksi kontrolli koodi käivitamata. Tüübihinnangutega koos kasutamisel saab järgmisi vigu või probleeme ette avastada:

• Tüübi sobimatused argumentides või tagastuväärtustes
• Kutsed määramata muutujatele või funktsioonidele
• Ebamäärase tüübi kasutamise tuvastamine

mypy installimine ja põhitõukasutus

1. mypy installimine

Esmalt installige mypy kasutades pip-i.

pip install mypy

2. Tüübi kontroll mypy-ga

Analüüsige Pythoni skripti, mis sisaldab tüübihinnanguid, staatilise analüüsi abil. Käivitage käsk järgmiselt:

mypy your_script.py

Näide: Kui analüüsite skripti example.py, mis sisaldab järgnevat koodi:

def add(a: int, b: int) -> int:
    return a + b

result = add(10, "20")  # Type error

Kui käivitate käsu, näete viga nagu järgnev:

error: Argument 2 to "add" has incompatible type "str"; expected "int"

3. mypy põhiparameetrid

mypy pakub mitmesuguseid parameetreid, et kohandada tüübi kontrolli paindlikult.

• --strict : Lülitab sisse range tüübi kontrolli.
• --ignore-missing-imports : Eira impordiveale.
• --disallow-untyped-defs : Keelab funktsioonid ilma tüübihinnanguteta.

Näide: Range kontrolli lubamiseks:

mypy --strict example.py

Tüübi kontrolli kasutamine IDE-des

1. Tüübi kontroll PyCharmis

PyCharm on IDE, mis integreerib tüübihinnangud mypy-ga. PyCharmi kasutamine pakub järgmisi eeliseid:

• Tüübi veate tuvastamine reaalajas koodi kirjutamise ajal.
• Automaatne täiendamine tüübihinnangute põhjal.

Seadistamise sammud:

1. PyCharmis: „Settings” → „Languages & Frameworks” → „Python” → „Type Hinting” ja lubage tüübihinnangud.
2. Seadistage mypy vajadusel.

JetBrains

PyCharm: The only Python IDE you need

Built for web, data, and AI/ML professionals. Supercharged w…

2. Tüübi kontroll Visual Studio Code’is (VSCode)

VSCode toetab ka tüübihinnanguid. Installides „Python” laienduse, saate lubada tüübi kontrolli ja täiendamise hinnangute põhjal.

• Installige „pylance” laiendus, et lubada reaalajas tüübi kontroll tüübihinnangute põhjal.

Visual Studio Code - Code Editing. Redefined

Visual Studio Code redefines AI-powered coding with GitHub C…

Praktiline näide tüübi kontrolli tööriistade kasutamisest

Näide 1: Kohustusliku argumendi tüübi kontroll

def greet(name: str) -> str:
    return f"Hello, {name}!"

print(greet(123))  # Type error

mypy abil näete, et argumendi tüüp ei sobi.

Näide 2: Valikulise tüübi kontroll

from typing import Optional

def find_student(student_id: int) -> Optional[str]:
    students = {1: "Alice", 2: "Bob"}
    return students.get(student_id)

student_name = find_student(3)
print(student_name.upper())  # Type error (NoneType has no upper)

mypy arvestab Optional tüübi jaoks None võimalust ning tuvastab puuduva None-kontrolli veana.

Tüübi kontrolli käitamine

1. Tüübi kontrolli automatiseerimine

mypy integreerimisel CI/CD torusse saate tüübi kontrolli automatiseerida. See takistab probleemse koodi deployimist pull requestide ajal.

2. Integreerimine arendusprotsessi

Seadistades järgmised reeglid, saate tüübihinnanguid tõhusalt kasutada:

• Lisage alati tüübihinnangud uuele koodile.
• Analüüsige kogu projekti regulaarselt mypy abil.
• Kui tüübihinnangud on ebamäärased, lisage kommentaare või dokumentatsiooni täiendamiseks.

Kokkuvõte

Staatilise analüüsi tööriistade kasutamisega saate tüübi vihjeid tõhusalt rakendada ning parandada koodi kvaliteeti ja varajast veade avastamist. Eriti mypyt kasutades saate luua arenduskeskkonna, mis maksimeerib tüübi vihjete mõju. Järgnevas jaotises “7. Praktilised näited tüübi vihjete kasutamisest” selgitame konkreetseid funktsioonide ja klasside kujundusi, mis kasutavad tüübi vihjeid.

7. Praktilised näited tüübi vihjete kasutamisest

Siin selgitame, kuidas tüübi vihjeid saab reaalses praktikas kasutada konkreetsete näidete kaudu. Tüübi vihjed on rohkem kui lihtsalt dokumentatsioon; need on võimas tööriist koodi loetavuse ja turvalisuse parandamiseks. Selles jaotises näitame, kuidas kasutada tüübi vihjeid funktsioonides, klassides, muutujate argumentides ja erinevates olukordades.

Tüübi vihjete kasutamine funktsioonides

1. Põhiline funktsiooni tüübi määratlus

Tüübi vihjete kasutamisega saate selgelt väljendada funktsiooni sisendit ja väljundit. Näide:

def calculate_area(length: float, width: float) -> float:
    return length * width

area = calculate_area(5.0, 3.0)
print(f"Area: {area}")

• Parameetrid length ja width on ujukomaarvude tüüp ( float ).
• Tagastusväärtus on samuti ujukomaarv ( float ).

2. Tüübi määratlus vaikimisi argumentidele

Isegi kui teil on vaikimisi argumendid, saate määrata tüübi vihjeid. Näide:

def greet(name: str = "Guest") -> str:
    return f"Hello, {name}!"

print(greet())  # "Hello, Guest!"
print(greet("Alice"))  # "Hello, Alice!"

• name on stringi tüüp ja selle vaikimisi väärtus on "Guest" .

Tüübi vihjed muutuvate pikkusega argumentidele

1. Muutuvate pikkusega argumentide (*args) tüübi määratlus

Mitme argumendi vastuvõtmisel kasutage *args ja määrake nende tüübid. Näide:

from typing import List

def sum_numbers(*numbers: int) -> int:
    return sum(numbers)

print(sum_numbers(1, 2, 3))  # 6

• *numbers võtab vastu täisarvude tüüpi tuple’i ( int ).

2. Võtmesõnaargumentide (**kwargs) tüübi määratlus

Võtmesõnaargumentide kasutamisel saate samuti määrata tüübi vihjeid. Näide:

from typing import Dict

def display_info(**info: str) -> None:
    for key, value in info.items():
        print(f"{key}: {value}")

display_info(name="Alice", age="25", city="New York")

• **info on sõnastik (tüüp Dict[str, str] ), kus võti on stringi tüüp ja väärtus on samuti stringi tüüp.

Tüübi vihjed klassi kujunduses

1. Tüübi vihjed klassi sees

Lisades tüübi vihjeid klassi atribuutidele ja meetoditele, selgitad kujundust. Näide:

class Student:
    def __init__(self, name: str, age: int):
        self.name = name
        self.age = age

    def introduce(self) -> str:
        return f"My name is {self.name}, and I am {self.age} years old."

student = Student("Alice", 20)
print(student.introduce())

• name ja age on vastavalt stringi tüüp ( str ) ja täisarvu tüüp ( int ).
• introduce meetod tagastab stringi tüüpi ( str ).

2. Tüübi vihjete määratlemine klassi atribuutidele

Samuti saate kirjutada tüübi vihjeid klassi taseme atribuutidele. Näide:

class School:
    name: str = "Default School"
    students: int = 0

• name on stringi tüüp ( str ), students on täisarvu tüüp ( int ).

Tüübi aliaste praktiline kasutamine

Tüübi aliaste kasutamine võimaldab keerukaid tüüpe kokkuvõtlikult taaskasutada.

1. Tüübi aliaste defineerimine

from typing import List

Vector = List[float]

def calculate_magnitude(vector: Vector) -> float:
    return sum(x**2 for x in vector) ** 0.5

vector = [1.0, 2.0, 3.0]
print(calculate_magnitude(vector))  # 3.7416573867739413

• Vector on defineeritud kui ujukomaarvude loend ( List[float] ).

2. Kohandatud tüüpide rakendamine

Samuti saate rakendada tüübi aliaseid keerukatele andmestruktuuridele. Näide:

from typing import Dict, List

StudentScores = Dict[str, List[int]]

scores: StudentScores = {
    "Alice": [90, 85, 88],
    "Bob": [72, 75, 78]
}

• StudentScores on sõnastik, mille võtmed on stringi tüüpi ja väärtused on täisarvude loendid.

Ohutuse tagamine tüütikontrolli abil

Tüütikontrolli tööriistadega (nagu mypy) kombineeritult saate parandada praktilise koodi ohutust.

1. Tüüpide kontrollimine, mis võivad sisaldada None

Kasutage Optional argumenti None lubamiseks.
Näide:

from typing import Optional

def find_student(name: str) -> Optional[str]:
    students = ["Alice", "Bob", "Charlie"]
    return name if name in students else None

• Funktsioon find_student tagastab stringi tüüpi (str) või None.

Kokkuvõte

Selles jaotises näitasime praktilisi näiteid funktsioonidest, klassidest ja muutuva pikkusega argumentidest tüühinnete kasutamise kohta. Tüühinnete õige kasutamisega saate parandada koodi loetavust, hooldatavust ja ennetada vigu ette.
Järgmine jaotis „8. Korduma kippuvad küsimused (KKK)” selgitab tüühinnete kohta esinevaid levinud küsimusi ja arusaamatusi.

8. Korduma kippuvad küsimused (KKK)

Pythoni tüühinnetused on kasulik tööriist, kuid esimest korda kasutades võivad tekkida küsimused ja arusaamatused. See jaotis käsitleb tüühinnete kohta esinevaid sagedasi küsimusi ja annab selged vastused.

Millised probleemid tekivad, kui tüühinneid ei kasutata?

Pythoni kood töötab isegi ilma tüühinneteta, kuid järgmised probleemid on tõenäolisemad:

1. Vähendatud loetavus Kui funktsioonide või muutujate tüübid pole märgitud, kulub teistel arendajatel koodi mõistmiseks rohkem aega.

   def add(a, b):
       return a + b

Selles funktsioonis on a ja b tüübid tundmatud, seega pole selge, kas oodatakse numbrilist või stringi tüüpi.

2. Suurenenud vead Kuna tüübid on ebaselged, võib sobimatute tüüpide edastamine mitte tekitada koheseid vigu ja käivitamisaegsed vead võivad suureneda.

Kas tüühinnete kasutamine parandab täitmise kiirust?

Ei, tüühinnetused ei mõjuta täitmise kiirust.
Tüühinnetused on vaid „vihjed“ ega mõjuta Pythoni käivitamisaegset käitumist. Tüütikontroll toimub mitte käivitamisaegsel, vaid staatilise analüüsi tööriistadega (nt: mypy).

Kas on viis tüühinnete range rakendamise jaoks?

Kuigi Python ei paku mehhanismi tüühinnete range rakendamiseks, saate järgida reegleid nagu „lubamatu kood ilma tüühinneteta“ järgmiselt:

1. Staatiliste analüüsi tööriistade kasutamine Kasutades mypy --strict valikut, saate tuvastada funktsioonid ilma tüühinneteta kui vead.

   mypy --strict your_script.py

2. Reegli kehtestamine koodiülevaadetes või CI/CD-s Konfigureerides pull request’i või CI/CD torujuhtme reegleid tüühinnete olemasolu kontrollimiseks, saate kasutamist sundida.

Kuidas lahendada aeglaid mypy kontrollisid?

Suuretes projektides võivad mypy tüütikontrollid aeglaseks muutuda. Saate jõudlust parandada järgmiste meetoditega:

1. Kasutage inkrementaalset režiimi --incremental valik teostab kontrolli ainult muudetud osade jaoks.

   mypy --incremental your_script.py

2. Mõnede moodulite eiramine Saate välistada väliste moodulite, mis ei vaja tüütikontrolli, kasutades --ignore-missing-imports.

   mypy --ignore-missing-imports your_script.py

Millised ressursid on algajatel vaja tüühinnete õppimiseks?

Saate efektiivselt õppida tüühinnete põhitõed ja rakendused järgmiste ressursside abil:

1. Pythoni ametlik dokumentatsioon (PEP 484) Tüühinnete põhipunktid on selgitatud. PEP 484 – Type Hints
2. Pythoni ametlik õpetus tüühinnete kohta Detailsete kasutamisnäidete selgitused. Typing Module
3. Veebipõhised õppimisplatvormid Udemy’s või Courseras otsige „Python type hints“ kursusi süstemaatiliseks õppimiseks.

Millal peaksite tüühinneid kasutama ja millal on nende vahelejätmine vastuvõetav?

Olukorrad, kus peaksite tüühinneid kasutama:

1. Meeskonnatöö Tüüpide vihjete kasutamisega võimaldad teistel arendajatel koodi kergemini mõista.
2. Suured projektid Mida suuremaks projekt kasvab, seda rohkem aitavad tüüpide vihjed vigade ennetamisel.
3. Avaldatud välised API-d või teegid Kui pakud teistele kasutamiseks funktsioone või klasse, aitavad tüüpide vihjed kasutajatel kasutamist mõista.

Olukorrad, kus võite tüüpide vihjeid vahele jätta:

1. Väikese ulatusega, lühiajalised skriptid nt. lihtsad andmeanalüüsi või automatiseerimiseiptid.
2. Prototüüp‑kood Prototüüpimise faasis võite tüüpide vihjeid välja jätta, et kiirendada arendust.

Millised praktilised eelised on tüüpide vihjete kasutamisel?

Kasutades tüüpide vihjeid, saate järgmised praktilised eelised:

1. Varajane vigade avastamine Tüüpide vihjete põhine staatiline analüüs ennetab vigu enne käivitamist.
2. Paranenud arenduse efektiivsus IDE automaatlõpetus kiirendab koodi kirjutamist ja vähendab vigu.
3. Paranenud hooldatavus Selgete tüüpidega mõistavad teie koodi tulevased lugejad seda kergemini.

Kokkuvõte

Selles jaotises vastasime levinud küsimustele tüüpide vihjete kohta. Tüüpide vihjed on lihtsad õppida ning võivad märkimisväärselt parandada arendajate tootlikkust ja koodi kvaliteeti. Koos staatilise analüüsi tööriistadega saate nende täieliku kasu välja võtta.

9. Kokvõte

Selles artiklis selgitasime üksikasjalikult, kuidas määrata argumentide tüüpe Python’i “tüüpide vihjete” abil, alates põhitõdedest kuni edasijõudnud kasutuseni, tööriistade kasutamist tüüpide kontrollimiseks ning reaalse maailma kasutusnäidete kaudu. Lõpuks võtteks võtame kokku sisu ja jagame võtmetähtsusega punktid tõhusaks tüüpide vihjete kasutamiseks.

Tüüpide vihjete tähtsus

Tüüpide vihjed säilitavad Python’i dünaamilise tüübimäära paindlikkuse, pakkudes samal ajal järgmisi mitmeid eeliseid:

1. Paranenud loetavus Koodis tüübiinfo määramisega muutuvad funktsioonide ja muutujate rollid üheselt mõistetavaks.
2. Vigade ennetamine staatilise analüüsi kaudu Tüüpide sobimatuse tuvastamine enne käivitamist vähendab võimalikke vigu.
3. Suurem arenduse efektiivsus IDE automaatlõpetuse kasutamine kiirendab koodi kirjutamist ja vähendab vigu.
4. Paranenud hooldatavus Selged tüübid tähendavad, et teie koodi tulevased lugejad mõistavad seda kergemini.

Sammud tüüpide vihjete kasutuselevõtuks

Siin on sammud, kuidas tõhusalt tüüpide vihjeid sisse viia:

1. Järk‑järguline kasutuselevõtt

Kui lisate tüüpide vihjeid olemasolevale projektile, on järgmine järjekord kasulik:

• Lisage tüüpide vihjed võtmefunktsioonidele või -klassidele.
• Kasutage staatilise analüüsi tööriistu (nt: mypy), et automatiseerida tüüpide kontrolli.
• Jagage meeskonnas tüüpide vihjete kasutusreegleid.

2. Vältige ülemäära keerukaid tüüpide määratlusi

Kui tüübid muutuvad liiga keerukaks, võib loetavus kannatada. Kasutage sobivat abstraktsiooni või tüüpide aliaseid, et hoida see lühidalt.

3. Kasutage staatilise analüüsi tööriistu

Tutvustage tööriistu nagu mypy või PyCharm, et rakendada kvaliteedikontrolli tüüpide vihjete abil.

Punktid tõhusa tüüpide vihjete kasutamise jaoks

Mõelge järgnevatele, et maksimeerida tüüpide vihjete väärtust:

1. Te ei pea lisama tüüpide vihjeid kõikjale Väikestes skriptides või prototüüpides võite need vahele jätta. Oluline on tasakaal.
2. Kasutage ametlikke Python’i ressursse Viitamine Python’i ametlikele dokumentidele (PEP 484, typing moodul) aitab teil õppida uusimaid spetsifikatsioone.
3. Valige oma keskkonnale sobivad tüüpide kontrollimise tööriistad Valige sobivad tööriistad (nt: mypy, pylance) vastavalt meeskonna suurusele ja projekti iseloomule.

Tüüpide vihjete tulevik

Python’i tüüpide vihjete süsteem võib edasi areneda. Uute Python Enhancement Proposal’ide (PEP-id) ilmnemisega võivad veelgi paindlikumad ja väljendusrikkamad tüüpide määratluseduda võimalikuks. Varakult õppides ja mõistes, kuidas neid kasutada, saate tulevaste Python’i projektide puhul eelise.

Järgmised sammud

Nüüd, kui olete õppinud tüüpide vihjete põhitõdesid ja rakendusi, tehke järgmised sammud:

1. Lisage tüüpide vihjed oma projekti.
2. Tutvustage staatilise analüüsi tööriistu ja teostage tüüpide kontroll.
3. Viidake ametlikele dokumentidele ja ressurssidele tüüpide vihjete kohta ning süvendage oma teadmisi.

Lõpuks

Python’i tüübimärgid on arendajatele väga võ tööriist. Kasuta sellest artiklist saadud teadmisi, et tõsta oma reaalse maailma koodikirjutamise tõhusust ja kvaliteeti. Käsitledes õigesti tüübimärkide kasutamist, saad kirjutada robustset, hooldatavat koodi, kasutades samal ajal Python’i paindlikkust.