分析Python 3.1核心語言的變化
這里我們將對Python 3.1核心語言的變化進行分析，包括字符串的格式化、說明符以及其他方面的內容。希望這些變化能對大家了解Python 3.1有所幫助。
Python 3.0發布七個月之后，Python核心開發人員于2009年6月27日發布了新的Python 3.1版本。雖然此3.1版本只是對Python 3.0的一次小型升級，但是它不僅為開發者帶來許多讓人感興趣的特性，同時在性能方面也有所改善。本文將為讀者詳細介紹Python 3.1版本在核心語言、標準程序庫和性能改善方面的變化。
一、字符串的格式化
Python的***版本為我們帶來了討人喜歡的格式字段的自動填數功能。我們知道，許多程序中經常需要格式化字符串。Python 2.x版本使用的是類似[s]printf函數的百分號操作符，如下所示：
- >>> '%s, %s!' % ('Hello', 'World')
'Hello, World!'而Python 3.0則添加了更高級的字符串格式化功能，如下所示：
- >>> '{0}, {1}!'.format('Hello', 'World')
'Hello, World!'如今，Python 3.1則在字符串格式化方面又有了新的改進。對于Python 3.0來說，每當您想在格式串中引用位置參數時，您必須給出每個位置參數的索引。但是在Python 3.1中，您就可以將這些索引拋在腦后了，因為Python會依次替您填充這些參數：
- >>> '{}, {}!'.format('Hello', 'World')
- 'Hello, World!'
二、PEP-378：用于千位分隔符的格式說明符
在財務應用程序中，通常要在數字中使用千位分隔符。從事金融或者財會方面工作的人士是不這樣寫的“您欠我$12345678”，而是“您欠我$12,345,678”，他們慣于使用逗號作為分隔符。那么，如何使用Python達到這種效果呢：
- >>> format(12345678, ',')
'12,345,678'您可以利用其他區分符對數字進行分組。這里的寬度說明符(這里為8)包括了逗號和小數點：
- >>> format(1234, ',').replace(',', '_')
'12,345.7'逗號通常作為默認的分隔字符，如果要使用其他字符作為分隔字符的話，只需通過replace函數用您喜歡的字符替換逗號即可，具體如下所示：
- >>> format(1234, ',').replace(',', '_')
'1_234'當然，您還可以使用format函數來作為字符串方法：
>>> '{0:8,.1f}'.format(123.456)
三、Maketrans函數
利用maketrans()和translate()函數，我們可以使用一組字符來替換另一組字符。使用這一替換功能時，多少有點繁瑣，因為它要求使用maketrans()函數(該函數的作用是把輸入字符映射到輸出字符)建立一個轉換表，然后，再把這個轉換表傳遞給translate()函數。當然，string模塊仍然有它自己的maketrans()函數，不過Python 3.1不贊成使用它，而是贊賞使用單獨的maketrans()函數來操作字節、字節數組和字符串。
下面的例子演示了如何使用maketrans()和translate()函數處理字節對象。需要注意的是，用于字節的轉換表具有256個表項(每一項對應于一個可能的字節)，并且這個例子把大部分字節都映射到它們自身，只有1，2和3例外，因為它們分別映射到了4，5和6。如下所示：
- >>> tt = bytes.maketrans(b'123', b'456')
- >>> len(tt)
- 256
- >>> tt
- b'\x00\x01\x02\x03\x04\x05\x06\x07\x08\
- t\n\x0b\x0c\r\x0e\x0f\x10\x11\x12\x13\
- x14\x15\x16\x17\x18\x19\x1a\x1b\x1c\x1d\
- x1e\x1f !"#$%&\'()*+,-./0456456789:;<=>
- ?@ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ[\\]^_`abcd
- efghijklmnopqrstuvwxyz{|}~\x7f\x80\x81\
- x82\x83\x84\x85\x86\x87\x88\x89\x8a\x8b\
- x8c\x8d\x8e\x8f\x90\x91\x92\x93\x94\x95\
- x96\x97\x98\x99\x9a\x9b\x9c\x9d\x9e\x9f\
- xa0\xa1\xa2\xa3\xa4\xa5\xa6\xa7\xa8\xa9\
- xaa\xab\xac\xad\xae\xaf\xb0\xb1\xb2\xb3\
- xb4\xb5\xb6\xb7\xb8\xb9\xba\xbb\xbc\xbd\
- xbe\xbf\xc0\xc1\xc2\xc3\xc4\xc5\xc6\xc7\
- xc8\xc9\xca\xcb\xcc\xcd\xce\xcf\xd0\xd1\
- xd2\xd3\xd4\xd5\xd6\xd7\xd8\xd9\xda\xdb\
- xdc\xdd\xde\xdf\xe0\xe1\xe2\xe3\xe4\xe5\
- xe6\xe7\xe8\xe9\xea\xeb\xec\xed\xee\xef\
- xf0\xf1\xf2\xf3\xf4\xf5\xf6\xf7\xf8\xf9\
- xfa\xfb\xfc\xfd\xfe\xff'
建好轉換表之后，我們只需把它傳遞給translate()函數即可，如下所示：
- >>> b'123456'.translate(tt)
b'456456'我們還可以傳遞其它的參數作為要刪除的字符：
- >>> b'123456'.translate(tt, b'5')
b'45646'我們可以看到，原來的5已經從123456從刪掉了，但是轉換得到的5(請記住，我們的映射表將2轉化為5)并沒有刪除。這說明，系統是先從原來的字符串中刪除相應的字符，然后才進行的轉換操作。
字符串的轉換稍微有些不同，字符串版本的maketrans函數返回的是一個字典：
- >>> tt = str.maketrans('123', '456')
- {49: 52, 50: 53, 51: 54}
- >>> '123456'.translate(tt)
- '456456'
四、與數學有關的變化
- >>> int.bit_length(19)
- 5
- >>> bin(19)
3.1版本在與數學有關的方面也有所改變。
Int添加了一個bit_length方法
新版本中，int變量具有一個bit_length方法，它能返回該int變量以二進制數表示的時候的位數。例如，數字19的二進制表示為10011，那么它的位數就是5：
'0b10011'浮點數的舍入
在Python 3.0以及早先的round()函數有點反復無常：如果您不指定精度的時候，它返回的是一個整數;如果指定精度的話，它返回的是您輸入數據的類型：
- >>> round(1000)
- 1000
- >>> round(1000.0)
- 1000
- >>> round(1000, 2)
- 1000
- >>> round(1000.0, 2)
1000.0在Python 3.1中，只要輸入的數字是一個整數(即使它是用浮點數的形式表示的，例如1000.0)，那么它總是返回一個整型數：
- >>> round(1000)
- 1000
- >>> round(1000.0)
- 1000
- >>> round(1000, 2)
- 1000
- >>> round(1000.0, 2)
1000浮點數的表示
目前，實數在大部分的硬件和操作系統中都是用32位(單精度)或者64位(雙精度)來表示的。然而，這會導致一些實數無法精確表示。由于計算機存儲器的二進制特性，某些數字利用十進制表示形式非常簡潔，但是要是使用浮點方案表示的話，就要復雜了。舉例來說，利用32位的單精度浮點數表示數字0.6，則為0.59999999999999998：
>>> 0.6
0.59999999999999998對于這種表示方案，上面的數字是為了做到盡可能的精確，但是對用戶來說卻很不友好。 Python 3.1使用了一個新算法，以便使得原值的表示盡可能得簡練。所以在Python 3.1中，人們輸入上面的數字，一個更簡潔的表示：
>>> 0.6
0.6這已經很精確了，除非遇到算術運算。舉例來說，表達式0.7+0.1的值用32位浮點表示法表示的話，它是 0.79999999999999993，而數字0.8的值用32位浮點數表示則是 0.80000000000000004。 這樣一來，就意味著0.7+0.1并不等于0.8，這會導致一些問題。例如，下面的循環將永不休止：
- >>> x = 0.0
- >>> while x != 1.0:
- ... print(repr(x))
- ... x += 0.1輸出的結果：
- 0
- 0.10000000000000001
- 0.20000000000000001
- 0.30000000000000004
- 0.40000000000000002
- 0.5
- 0.59999999999999998
- 0.69999999999999996
- 0.79999999999999993
- 0.89999999999999991
- 0.99999999999999989
- 1.0999999999999999
- 1.2
- 1.3
- 1.4000000000000001
- 1.5000000000000002
- 1.6000000000000003
...在Python 3.0中，repr()函數返回的是實際表示;而在Python 3.1中，它返回的是簡潔表示。無論是在Python 3.0還是在Python 3.1中，print()函數顯示的都是簡潔表示：
- >>> print(0.1)
- 0.1
- >>> print(0.10000000000000001)
0.1Python語言還有一個稱為decimal的模塊，可用于精確的實數表示。它使用一個不同的表示方案來表示浮點數，并且在內存運行的情況下，用盡量多的數位來表示一個實數——并且，當進行算術的時候不會出現舍入誤差。在Python 3.0中，Decimal類型使用了一種新方法來從一個字符串初始化它表示的值;在Python 3.1中，又增加了另一個新方法即from_float()來接收浮點數。注意，即使當使用from_float()的時候，Decimal模塊也會比32位更精確。
- >>> from decimal import Decimal
- >>> Decimal.from_float(0.1)
- Decimal('0.1000000000000000055511151231257827021181583404541015625')
五、改進的WITH語句
在Python 2.5中，WITH語句是作為一個__future__特性引入的，該語句的正式引入實際上是從Python 3.0開始的。到了Python 3.1版本，該語句已經能夠支持更多的資源。最常見的情形是，它可以打開輸入、輸出文件并在處理完成后關閉它們。在Python 3.0中，我們要么使用嵌套的with語句，要么顯式閉合在文件中。下面是一個Python 3.0的例子，它打開了一個輸入文件，將其內容作為字符串讀取，用字符串的title()方法處理內容，并將結果寫到一個輸出文件中。
這個示例中含有兩個嵌套的with語句，注意嵌套的with語句中的***一行。當代碼試圖讀取out.txt的時候，結果為空，因為此文件是被緩沖處理的，并且還沒有寫入。當此with語句完成的時候，Python會關閉此文件，所以***一行代碼會認定out.txt的內容的確是大寫文字。
- open('in.txt', 'w').write('abc def')
- with open('in.txt') as in_file:
- with open('out.txt', 'w') as out_file:
- text = in_file.read()
- assert text == 'abc def'
- text = text.title()
- assert text == 'Abc Def'
- out_file.write(text)
- assert open('out.txt').read() == ''
assert open('out.txt').read() == 'Abc Def'看到嵌套的with語句，是不是感覺有點頭疼，呵呵。接下來，我們要打開兩個兩個文件，并在處理完成后關閉它們(如果您需要打開三個文件，那么就需要三個嵌套的with語句)。 Python 3.1運行您使用單個WITH語句打開所有文件：
- open('in.txt', 'w').write('abc def')
- with open('in.txt') as in_file:
- with open('out.txt', 'w') as out_file:
- text = in_file.read()
- assert text == 'abc def'
- text = text.title()
- assert text == 'Abc Def'
- out_file.write(text)
- assert open('out.txt').read() == ''
- assert open('out.txt').read() == 'Abc Def'
Python 3.1的另一項改進就是，gzip.GzipFile和bz2.BZ2File現在也能用于WITH語句。我們知道，這些都是壓縮后的文件格式。下面的示例代碼將使用gzip文件和bz2文件來存儲5000個字節的內容，并顯示其尺寸。這里還有用到一些額外的Python 3特性，比如帶有命名屬性的統計結果和高級字符串格式化。
- from bz2 import BZ2File
- from gzip import GzipFile
- import os
- with GzipFile('1.gz', 'wb') as g, BZ2File('1.bz2', 'wb') as b:
- g.write(b'X' * 5000)
- b.write(b'X' * 5000)
- for ext in ('.gz', '.bz2'):
- filename = '1' + ext
- print ('The size of the {0} file is {1.st_size} bytes'.format(ext, os.stat(filename)))輸出的結果：
- The size of the .gz file is 43 bytes
- The size of the .bz2 file is 45 bytes
六、小結
Python 3.0發布七個月之后，Python核心開發人員于2009年6月27日發布了新的Python 3.1版本。雖然此3.1版本只是對Python 3.0的一次小型升級，但是它不僅為開發者帶來許多讓人感興趣的特性，同時在性能方面也有所改善。本文為讀者詳細介紹了Python 3.1版本在核心語言方面的變化，在接下來的文章中，我們將繼續為讀者介紹新版本中標準程序庫和性能改善方面的變化。
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