Python 3.11的十個使代碼更加高效的新特性

作者：Pratik Gandhi 2023-07-25 16:14:51

性能有巨大的提升是Python 3.11的一個重要的改進，除此以外Python 3.11還有增加了許多新的特性。在本文中我們將介紹Python 3.11新特性，通過代碼示例演示這些技巧如何提高生產力并優化代碼。

1、模式匹配

Python 3.11引入了模式匹配，可以簡化復雜的條件邏輯。下面是一個使用模式匹配來處理不同類型數據結構的例子:

def process_data(data):
    match data:
        case 0:
            print("Received zero")
        case [x, y]:
            print(f"Received a list: {x}, {y}")
        case {"name": name, "age": age}:
            print(f"Received a dictionary: {name}, {age}")
        case _:
            print("Received something else")
 
 process_data(0)                           # Output: Received zero
 process_data([1, 2])                       # Output: Received a list: 1, 2
 process_data({"name": "John", "age": 25}) # Output: Received a dictionary: John, 25
 process_data("Hello")                     # Output: Received something else

python中沒有switch表達式，模式匹配可以被簡單的認為是switch增強版

2、結構的模式匹配

在模式匹配的基礎上，結構模式匹配可以針對整個數據結構匹配模式。

def process_nested_data(data):
    match data:
        case {"name": str, "age": int, "scores": [int, ...]}:
            print("Valid data structure")
            # Process the data further
        case _:
            print("Invalid data structure")
 
 data = {"name": "John", "age": 25, "scores": [80, 90, 95]}
 process_nested_data(data) # Output: Valid data structure
 
 data = {"name": "Jane", "age": "twenty", "scores": [70, 85, 90]}
 process_nested_data(data) # Output: Invalid data structure

3、類型提示和檢查

Python 3.11增強了類型提示和類型檢查功能，下面是一個在函數中使用改進的類型提示的例子:

def add_numbers(a: int, b: int) -> int:
    return a + b
 
 result = add_numbers(5, 10)
 print(result) # Output: 15
 
 result = add_numbers("Hello", "World") # Type check error

4、性能優化

在PEP 659引入了結構模式匹配優化，從而提高了代碼執行速度。使用這個特性可以提高代碼的性能。例子:

# PEP 659 optimized code snippet
 for i in range(1, 100):
    match i:
        case 5:
            print("Found 5!")
        case _:
            pass

5、錯誤報告的改進

Python 3.11增強了錯誤報告，使其更容易理解和調試問題。

a = 10
 b = "five"
 result = a + b # Type mismatch error

6、新的標準庫

3.11版本中Python添加了一些新的標準庫，例如下面的zoneinfo模塊:

from zoneinfo import ZoneInfo
 from datetime import datetime
 
 now = datetime.now(tz=ZoneInfo("Europe/London"))
 print(now) # Output: 2023-07-11 16:25:00+01:00

7、iterate

Python 3.11引入了新的“iterate”語句，簡化了對數據結構的迭代。

my_list = [1, 2, 3]
 
 iterate my_list:
    print(item)
 
 # Output:
 # 1
 # 2
 # 3

8、運算符合并字典

Python 3.11引入了用于合并字典的 | 運算符。這種簡潔的語法簡化了字典合并操作。這里有一個例子:

dict1 = {"a": 1, "b": 2}
 dict2 = {"c": 3, "d": 4}
 
 merged_dict = dict1 | dict2
 print(merged_dict) # Output: {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4}

9、新調試斷點函數

Python 3.11引入了內置斷點函數，它提供了一種標準而方便的方法來在代碼中設置斷點進行調試。它取代了傳統的導入pdb;pdb.set_trace()方法。只需在代碼中調用breakpoint()，就會在該點觸發調試器斷點。這里有一個例子:

def calculate_sum(a, b):
    result = a + b
    breakpoint() # Debugger breakpoint
    return result
 
 x = 5
 y = 10
 z = calculate_sum(x, y)
 print(z)

當breakpoint()函數被調用時，Python調試器會被調用，這時可以檢查變量，逐步執行代碼，并分析程序在該特定點的狀態。這個新的調試特性增強了開發體驗，簡化了在代碼中查找和修復問題的過程。

注意:要使用breakpoint，需要確保環境支持調試器，例如Python的內置pdb調試器或兼容的調試器，如pdb++、ipdb或ide集成的調試器。

通過“breakpoint”函數，Python 3.11提供了一種更方便和標準化的方式來設置斷點和調試代碼，使調試過程更加高效和精簡。

10、同步迭代

Python 3.11可以使用match語句執行同步迭代和模式匹配。這樣可以通過簡潔和可讀的方式從多個可迭代對象中提取和處理元素

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
 counts = [3, 6, 4]
 
 for fruit, count in zip(fruits, counts):
    match fruit, count:
        case "apple", 3:
            print("Three apples")
        case "banana", 6:
            print("Six bananas")
        case "cherry", 4:
            print("Four cherries")
        case _:
            print("Unknown fruit")
 
 # Output:
 # Three apples
 # Six bananas
 # Four cherries

在上面的代碼示例中，match語句用于同時遍歷fruit和count列表。模式匹配每一對對應的元素，如果所有情況都不匹配，則執行通配符 _ 的代碼。

總結

Python 3.11帶來了豐富的新特性和函數，通過利用模式匹配、類型提示、改進的錯誤報告等新特性，可以編寫更高效、更可靠的代碼。因為Python 3.11帶來的巨大性能提升，所以在以后（因為現在所有的包還沒有完全遷移到3.11上）Python 3.11肯定是一個主流的版本，所以我們熟悉這些新的特性我們在以后可以寫出更高效的代碼。

責任編輯：華軒來源： DeepHub IMBA

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