單元測(cè)試（Unit Testing）
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為程序編寫測(cè)試——如果做的到位——有助于減少bug的出現(xiàn)，并可以提高我們對(duì)程序按預(yù)期目標(biāo)運(yùn)行的信心。通常，測(cè)試并不能保證正確性，因?yàn)閷?duì)大多數(shù)程序而言， 可能的輸入范圍以及可能的計(jì)算范圍是如此之大，只有其中最小的一部分能被實(shí)際地進(jìn) 行測(cè)試。盡管如此，通過(guò)仔細(xì)地選擇測(cè)試的方法和目標(biāo)，可以提高代碼的質(zhì)量。
大量不同類型的測(cè)試都可以進(jìn)行，比如可用性測(cè)試、功能測(cè)試以及整合測(cè)試等。這里, 我們只講單元測(cè)試一對(duì)單獨(dú)的函數(shù)、類與方法進(jìn)行測(cè)試，確保其符合預(yù)期的行為。
TDD的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是，當(dāng)我們想添加一個(gè)功能時(shí)——比如為類添加一個(gè)方法—— 我們首次為其編寫一個(gè)測(cè)試用例。當(dāng)然，測(cè)試將失敗，因?yàn)槲覀冞€沒有實(shí)際編寫該方法?，F(xiàn)在，我們編寫該方法，一旦方法通過(guò)了測(cè)試，就可以返回所有測(cè)試，確保我們新添加的代碼沒有任何預(yù)期外的副作用。一旦所有測(cè)試運(yùn)行完畢（包括我們?yōu)樾鹿δ芫帉懙臏y(cè)試），就可以對(duì)我們的代碼進(jìn)行檢查，并有理有據(jù)地相信程序行為符合我們的期望——當(dāng)然，前提是我們的測(cè)試是適當(dāng)?shù)摹?/p>
比如，我們編寫了一個(gè)函數(shù)，該函數(shù)在特定的索引位置插入一個(gè)字符串，可以像下面這樣開始我們的TDD：
def insert_at（string, position, insert）:
"""Returns a copy of string with insert inserted at the position
string = "ABCDE"
result =[]
for i in range(-2, len(string) + 2):
... result.append(insert_at(string, i,“-”))
result[:5]
['ABC-DE', 'ABCD-E', '-ABCDE','A-BCDE', 'AB-CDE']
result[5:]
['ABC-DE', 'ABCD-E', 'ABCDE-', 'ABCDE-']
"""
return string
對(duì)不返回任何參數(shù)的函數(shù)或方法（通常返回None）,我們通常賦予其由pass構(gòu)成的一個(gè)suite,對(duì)那些返回值被試用的，我們或者返回一個(gè)常數(shù)（比如0）,或者某個(gè)不變的參數(shù)——這也是我們這里所做的。（在更復(fù)雜的情況下，返回fake對(duì)象可能更有用一一對(duì)這樣的類，提供mock對(duì)象的第三方模塊是可用的。）
運(yùn)行doctest時(shí)會(huì)失敗，并列出每個(gè)預(yù)期內(nèi)的字符串（'ABCD-EF'、'ABCDE-F' 等），及其實(shí)際獲取的字符串（所有的都是'ABCD-EF'）。一旦確定doctest是充分的和正確的，就可以編寫該函數(shù)的主體部分，在本例中只是簡(jiǎn)單的return string[:position] + insert+string[position:]。（如果我們編寫的是 return string[:position] + insert,之后復(fù)制 string [:position]并將其粘貼在末尾以便減少一些輸入操作，那么doctest會(huì)立即提示錯(cuò)誤。）
Python的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)提供了兩個(gè)單元測(cè)試模塊，一個(gè)是doctest,這里和前面都簡(jiǎn)單地提到過(guò)，另一個(gè)是unittest。此外，還有一些可用于Python的第三方測(cè)試工具。其中最著名的兩個(gè)是nose (code.google.com/p/python-nose)與py.test (codespeak.net/py/dist/test/test.html), nose 致力于提供比標(biāo)準(zhǔn)的unittest 模塊更廣泛的功能，同時(shí)保持與該模塊的兼容性，py.test則采用了與unittest有些不同的方法，試圖盡可能消除樣板測(cè)試代碼。這兩個(gè)第三方模塊都支持測(cè)試發(fā)現(xiàn)，因此沒必要寫一個(gè)總體的測(cè)試程序——因?yàn)槟K將自己搜索測(cè)試程序。這使得測(cè)試整個(gè)代碼樹或某一部分 (比如那些已經(jīng)起作用的模塊)變得很容易。那些對(duì)測(cè)試嚴(yán)重關(guān)切的人，在決定使用哪個(gè)測(cè)試工具之前，對(duì)這兩個(gè)(以及任何其他有吸引力的)第三方模塊進(jìn)行研究都是值 得的。
創(chuàng)建doctest是直截了當(dāng)?shù)模何覀冊(cè)谀K中編寫測(cè)試、函數(shù)、類與方法的docstrings。 對(duì)于模塊，我們簡(jiǎn)單地在末尾添加了 3行：
if __name__ =="__main__":
import doctest
doctest.testmod()
在程序內(nèi)部使用doctest也是可能的。比如，blocks.py程序(其模塊在后面)有自己函數(shù)的doctest，但以如下代碼結(jié)尾：
if __name__== "__main__":
main()
這里簡(jiǎn)單地調(diào)用了程序的main()函數(shù)，并且沒有執(zhí)行程序的doctest。要實(shí)驗(yàn)程序的 doctest,有兩種方法。一種是導(dǎo)入doctest模塊，之后運(yùn)行程序---比如，在控制臺(tái)中輸 入 python3 -m doctest blocks.py (在 Wndows 平臺(tái)上，使用類似于 C:Python3 lpython.exe 這樣的形式替代python3)。如果所有測(cè)試運(yùn)行良好，就沒有輸出，因此，我們可能寧愿執(zhí)行python3-m doctest blocks.py-v,因?yàn)檫@會(huì)列出每個(gè)執(zhí)行的doctest,并在最后給出結(jié)果摘要。
另一種執(zhí)行doctest的方法是使用unittest模塊創(chuàng)建單獨(dú)的測(cè)試程序。在概念上， unittest模塊是根據(jù)Java的JUnit單元測(cè)試庫(kù)進(jìn)行建模的，并用于創(chuàng)建包含測(cè)試用例的測(cè)試套件。unittest模塊可以基于doctests創(chuàng)建測(cè)試用例，而不需要知道程序或模塊包含的任何事物——只要知道其包含doctest即可。因此，為給blocks.py程序制作一個(gè)測(cè)試套件，我們可以創(chuàng)建如下的簡(jiǎn)單程序(將其稱為test_blocks.py)：
import doctest
import unittest
import blocks
suite = unittest.TestSuite()
suite.addTest(doctest.DocTestSuite(blocks))
runner = unittest.TextTestRunner()
print(runner.run(suite))
注意，如果釆用這種方法，程序的名稱上會(huì)有一個(gè)隱含的約束：程序名必須是有效的模塊名。因此，名為convert-incidents.py的程序的測(cè)試不能寫成這樣。因?yàn)閕mport convert-incidents不是有效的，在Python標(biāo)識(shí)符中，連接符是無(wú)效的（避開這一約束是可能的，但最簡(jiǎn)單的解決方案是使用總是有效模塊名的程序文件名，比如，使用下劃線替換連接符）。這里展示的結(jié)構(gòu)（創(chuàng)建一個(gè)測(cè)試套件，添加一個(gè)或多個(gè)測(cè)試用例或測(cè)試套件，運(yùn)行總體的測(cè)試套件，輸出結(jié)果）是典型的機(jī)遇unittest的測(cè)試。運(yùn)行時(shí)，這一特定實(shí)例產(chǎn)生如下結(jié)果：
...
.............................................................................................................
Ran 3 tests in 0.244s
OK
每次執(zhí)行一個(gè)測(cè)試用例時(shí)，都會(huì)輸出一個(gè)句點(diǎn)（因此上面的輸出最前面有3個(gè)句點(diǎn)），之后是一行連接符，再之后是測(cè)試摘要（如果有任何一個(gè)測(cè)試失敗，就會(huì)有更多的輸出信息）。
如果我們嘗試將測(cè)試分離開（典型情況下是要測(cè)試的每個(gè)程序和模塊都有一個(gè)測(cè)試用例），就不要再使用doctests,而是直接使用unittest模塊的功能——尤其是我們習(xí)慣于使用JUnit方法進(jìn)行測(cè)試時(shí)ounittest模塊會(huì)將測(cè)試分離于代碼——對(duì)大型項(xiàng)目（測(cè)試編寫人員與開發(fā)人員可能不一致）而言，這種方法特別有用。此外，unittest單元測(cè)試編寫為獨(dú)立的Python模塊，因此，不會(huì)像在docstring內(nèi)部編寫測(cè)試用例時(shí)受到兼容性和明智性的限制。
unittest模塊定義了 4個(gè)關(guān)鍵概念。測(cè)試夾具是一個(gè)用于描述創(chuàng)建測(cè)試（以及用完之后將其清理）所必需的代碼的術(shù)語(yǔ)，典型實(shí)例是創(chuàng)建測(cè)試所用的一個(gè)輸入文件，最后刪除輸入文件與結(jié)果輸出文件。測(cè)試套件是一組測(cè)試用例的組合。測(cè)試用例是測(cè)試的基本單元—我們很快就會(huì)看到實(shí)例。測(cè)試運(yùn)行者是執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)測(cè)試套件的對(duì)象。
典型情況下，測(cè)試套件是通過(guò)創(chuàng)建unittest.TestCase的子類實(shí)現(xiàn)的，其中每個(gè)名稱 以“test”開頭的方法都是一個(gè)測(cè)試用例。如果我們需要完成任何創(chuàng)建操作，就可以在一個(gè)名為setUp()的方法中實(shí)現(xiàn)；類似地，對(duì)任何清理操作，也可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)名為 tearDown()的方法。在測(cè)試內(nèi)部，有大量可供我們使用的unittest.TestCase方法，包括 assertTrue()、assertEqual()、assertAlmostEqual()（對(duì)于測(cè)試浮點(diǎn)數(shù)很有用）、assertRaises() 以及更多，還包括很多對(duì)應(yīng)的逆方法，比如assertFalse()、assertNotEqual()、failIfEqual()、 failUnlessEqual ()等。
unittest模塊進(jìn)行了很好的歸檔，并且提供了大量功能，但在這里我們只是通過(guò)一 個(gè)非常簡(jiǎn)單的測(cè)試套件來(lái)感受一下該模塊的使用。這里將要使用的實(shí)例,該練習(xí)要求創(chuàng)建一個(gè)Atomic模塊，該模塊可以用作一 個(gè)上下文管理器，以確?；蛘咚懈淖兌紤?yīng)用于某個(gè)列表、集合或字典，或者所有改變都不應(yīng)用。作為解決方案提供的Atomic.py模塊使用30行代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)Atomic類， 并提供了 100行左右的模塊doctest。這里，我們將創(chuàng)建test_Atomic.py模塊，并使用 unittest測(cè)試替換doctest,以便可以刪除doctest。
在編寫測(cè)試模塊之前，我們需要思考都需要哪些測(cè)試。我們需要測(cè)試3種不同的數(shù)據(jù)類型：列表、集合與字典。對(duì)于列表，需要測(cè)試的是插入項(xiàng)、刪除項(xiàng)或修改項(xiàng)的值。對(duì)于集合，我們必須測(cè)試向其中添加或刪除一個(gè)項(xiàng)。對(duì)于字典，我們必須測(cè)試的是插入一個(gè)項(xiàng)、修改一個(gè)項(xiàng)的值、刪除一個(gè)項(xiàng)。此外，還必須要測(cè)試的是在失敗的情況下，不會(huì)有任何改變實(shí)際生效。
結(jié)構(gòu)上看，測(cè)試不同數(shù)據(jù)類型實(shí)質(zhì)上是一樣的，因此，我們將只為測(cè)試列表編寫測(cè)試用例，而將其他的留作練習(xí)。test_Atomic.py模塊必須導(dǎo)入unittest模塊與要進(jìn)行測(cè)試的Atomic模塊。
創(chuàng)建unittest文件時(shí)，我們通常創(chuàng)建的是模塊而非程序。在每個(gè)模塊內(nèi)部，我們定義一個(gè)或多個(gè)unittest.TestCase子類。比如，test_Atomic.py模塊中僅一個(gè)單獨(dú)的 unittest-TestCase子類，也就是TestAtomic (稍后將對(duì)其進(jìn)行講解)，并以如下兩行結(jié)束:
if name == "__main__":
unittest.main()
這兩行使得該模塊可以單獨(dú)運(yùn)行。當(dāng)然，該模塊也可以被導(dǎo)入并從其他測(cè)試程序中運(yùn)行——如果這只是多個(gè)測(cè)試套件中的一個(gè)，這一點(diǎn)是有意義的。
如果想要從其他測(cè)試程序中運(yùn)行test_Atomic.py模塊，那么可以編寫一個(gè)與此類似的程序。我們習(xí)慣于使用unittest模塊執(zhí)行doctests,比如：
import unittest
import test_Atomic
suite = unittest.TestLoader().loadTestsFromTestCase(test_Atomic.TestAtomic)
runner = unittest.TextTestRunner()
pnnt(runner.run(suite))
這里，我們已經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)單獨(dú)的套件，這是通過(guò)讓unittest模塊讀取test_Atomic 模塊實(shí)現(xiàn)的，并且使用其每一個(gè)test*()方法(本實(shí)例中是test_list_success()、test_list_fail()，稍后很快就會(huì)看到)作為測(cè)試用例。
我們現(xiàn)在將查看TestAtomic類的實(shí)現(xiàn)。對(duì)通常的子類(不包括unittest.TestCase 子類)，不怎么常見的是，沒有必要實(shí)現(xiàn)初始化程序。在這一案例中，我們將需要建立 一個(gè)方法，但不需要清理方法，并且我們將實(shí)現(xiàn)兩個(gè)測(cè)試用例。
def setUp(self)：
self.original_list = list(range(10))
我們已經(jīng)使用了 unittest.TestCase.setUp()方法來(lái)創(chuàng)建單獨(dú)的測(cè)試數(shù)據(jù)片段。
def test_list_succeed(self):
items = self.original_list[:]
with Atomic.Atomic(items) as atomic:
atomic.append(1999)
atomic.insert(2, -915)
del atomic[5]
atomic[4]= -782
atomic.insert(0, -9)
self.assertEqual(items,
[-9, 0, 1, -915, 2, -782, 5, 6, 7, 8, 9, 1999])
def test_list_fail(self):
items = self.original_list[:]
with self.assertRaises(AttributeError):
with Atomic.Atomic(items) as atomic:
atomic.append(1999)
atomic.insert(2, -915)
del atomic[5]
atomic[4] = -782
atomic.poop() # Typo
self.assertListEqual(items, self.original_list)
這里，我們直接在測(cè)試方法中編寫了測(cè)試代碼，而不需要一個(gè)內(nèi)部函數(shù)，也不再使用unittest.TestCase.assertRaised()作為上下文管理器(期望代碼產(chǎn)生AttributeError)。 最后我們也使用了 Python 3.1 的 unittest.TestCase.assertListEqual()方法。
正如我們已經(jīng)看到的，Python的測(cè)試模塊易于使用，并且極為有用，在我們使用 TDD的情況下更是如此。它們還有比這里展示的要多得多的大量功能與特征——比如，跳過(guò)測(cè)試的能力，這有助于理解平臺(tái)差別——并且這些都有很好的文檔支持。缺失的一個(gè)功能——但nose與py.test提供了——是測(cè)試發(fā)現(xiàn)，盡管這一特征被期望在后續(xù)的Python版本(或許與Python 3.2—起)中出現(xiàn)。
性能剖析（Profiling）
如果程序運(yùn)行很慢，或者消耗了比預(yù)期內(nèi)要多得多的內(nèi)存，那么問(wèn)題通常是選擇的算法或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不合適，或者是以低效的方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。不管問(wèn)題的原因是什么， 最好的方法都是準(zhǔn)確地找到問(wèn)題發(fā)生的地方,而不只是檢査代碼并試圖對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。 隨機(jī)優(yōu)化會(huì)導(dǎo)致引入bug,或者對(duì)程序中本來(lái)對(duì)程序整體性能并沒有實(shí)際影響的部分進(jìn)行提速，而這并非解釋器耗費(fèi)大部分時(shí)間的地方。
在深入討論profiling之前，注意一些易于學(xué)習(xí)和使用的Python程序設(shè)計(jì)習(xí)慣是有意義的，并且對(duì)提高程序性能不無(wú)裨益。這些技術(shù)都不是特定于某個(gè)Python版本的， 而是合理的Python程序設(shè)計(jì)風(fēng)格。第一，在需要只讀序列時(shí)，最好使用元組而非列表； 第二，使用生成器，而不是創(chuàng)建大的元組和列表并在其上進(jìn)行迭代處理；第三，盡量使用Python內(nèi)置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) dicts、lists、tuples 而不實(shí)現(xiàn)自己的自定義結(jié)構(gòu)，因?yàn)閮?nèi)置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是經(jīng)過(guò)了高度優(yōu)化的；第四，從小字符串中產(chǎn)生大字符串時(shí)， 不要對(duì)小字符串進(jìn)行連接，而是在列表中累積，最后將字符串列表結(jié)合成為一個(gè)單獨(dú)的字符串；第五，也是最后一點(diǎn)，如果某個(gè)對(duì)象(包括函數(shù)或方法)需要多次使用屬性進(jìn)行訪問(wèn)(比如訪問(wèn)模塊中的某個(gè)函數(shù))，或從某個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行訪問(wèn)，那么較好的做法是創(chuàng)建并使用一個(gè)局部變量來(lái)訪問(wèn)該對(duì)象，以便提供更快的訪問(wèn)速度。
Python標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)提供了兩個(gè)特別有用的模塊，可以輔助調(diào)査代碼的性能問(wèn)題。一個(gè)是timeit模塊——該模塊可用于對(duì)一小段Python代碼進(jìn)行計(jì)時(shí)，并可用于諸如對(duì)兩個(gè)或多個(gè)特定函數(shù)或方法的性能進(jìn)行比較等場(chǎng)合。另一個(gè)是cProfile模塊，可用于profile 程序的性能——該模塊對(duì)調(diào)用計(jì)數(shù)與次數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)分解，以便發(fā)現(xiàn)性能瓶頸所在。
為了解timeit模塊，我們將查看一些小實(shí)例。假定有3個(gè)函數(shù)function_a()、 function_b()、function_c(), 3個(gè)函數(shù)執(zhí)行同樣的計(jì)算，但分別使用不同的算法。如果將這些函數(shù)放于同一個(gè)模塊中(或分別導(dǎo)入)，就可以使用timeit模塊對(duì)其進(jìn)行運(yùn)行和比較。下面給出的是模塊最后使用的代碼：
if __name__ == "__main__":
repeats = 1000
for function in ("function_a", "function_b", "function_c"):
t = timeit.Timer("{0}(X, Y)".format(function),"from __main__ import {0}, X, Y".format(function))
sec = t.timeit(repeats) / repeats
print("{function}() {sec:.6f} sec".format(**locals()))
賦予timeit.Timer()構(gòu)造子的第一個(gè)參數(shù)是我們想要執(zhí)行并計(jì)時(shí)的代碼，其形式是字符串。這里，該字符串是“function_a(X,Y)”；第二個(gè)參數(shù)是可選的，還是一個(gè)待執(zhí)行的字符串，這一次是在待計(jì)時(shí)的代碼之前，以便提供一些建立工作。這里，我們從 __main__ (即this)模塊導(dǎo)入了待測(cè)試的函數(shù)，還有兩個(gè)作為輸入數(shù)據(jù)傳入的變量(X 與Y),這兩個(gè)變量在該模塊中是作為全局變量提供的。我們也可以很輕易地像從其他模塊中導(dǎo)入數(shù)據(jù)一樣來(lái)進(jìn)行導(dǎo)入操作。
調(diào)用timeit.Timer對(duì)象的timeit()方法時(shí)，首先將執(zhí)行構(gòu)造子的第二個(gè)參數(shù)(如果有)， 之后執(zhí)行構(gòu)造子的第一個(gè)參數(shù)并對(duì)其執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)。timeit.Timer.timeit()方法的返回值是以秒計(jì)數(shù)的時(shí)間，類型是float。默認(rèn)情況下，timeit()方法重復(fù)100萬(wàn)次，并返回所 有這些執(zhí)行的總秒數(shù)，但在這一特定案例中，只需要1000次反復(fù)就可以給出有用的結(jié)果, 因此對(duì)重復(fù)計(jì)數(shù)次數(shù)進(jìn)行了顯式指定。在對(duì)每個(gè)函數(shù)進(jìn)行計(jì)時(shí)后，使用重復(fù)次數(shù)對(duì)總數(shù)進(jìn)行除法操作，就得到了平均執(zhí)行時(shí)間，并在控制臺(tái)中打印出函數(shù)名與執(zhí)行時(shí)間。
function_a() 0.001618 sec
function_b() 0.012786 sec
function_c() 0.003248 sec
在這一實(shí)例中，function_a()顯然是最快的——至少對(duì)于這里使用的輸入數(shù)據(jù)而言。 在有些情況下一一比如輸入數(shù)據(jù)不同會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生巨大影響——可能需要使用多組輸入數(shù)據(jù)對(duì)每個(gè)函數(shù)進(jìn)行測(cè)試，以便覆蓋有代表性的測(cè)試用例，并對(duì)總執(zhí)行時(shí)間或平均執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行比較。
有時(shí)監(jiān)控自己的代碼進(jìn)行計(jì)時(shí)并不是很方便，因此timeit模塊提供了一種在命令行中對(duì)代碼執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)的途徑。比如，要對(duì)MyModule.py模塊中的函數(shù)function_a()進(jìn)行計(jì)時(shí)，可以在控制臺(tái)中輸入如下命令：python3 -m timeit -n 1000 -s "from MyModule import function_a, X, Y" "function_a(X, Y)"(與通常所做的一樣，對(duì) Windows 環(huán)境，我們必須使用類似于C:Python3lpython.exe這樣的內(nèi)容來(lái)替換python3)。-m選項(xiàng)用于Python 解釋器，使其可以加載指定的模塊(這里是timeit),其他選項(xiàng)則由timeit模塊進(jìn)行處理。 -n選項(xiàng)指定了循環(huán)計(jì)數(shù)次數(shù)，-s選項(xiàng)指定了要建立，最后一個(gè)參數(shù)是要執(zhí)行和計(jì)時(shí)的代碼。命令完成后，會(huì)向控制臺(tái)中打印運(yùn)行結(jié)果，比如：
1000 loops, best of 3: 1.41 msec per loop
之后我們可以輕易地對(duì)其他兩個(gè)函數(shù)進(jìn)行計(jì)時(shí)，以便對(duì)其進(jìn)行整體的比較。
cProfile模塊(或者profile模塊，這里統(tǒng)稱為cProfile模塊)也可以用于比較函數(shù) 與方法的性能。與只是提供原始計(jì)時(shí)的timeit模塊不同的是，cProfile模塊精確地展示 了有什么被調(diào)用以及每個(gè)調(diào)用耗費(fèi)了多少時(shí)間。下面是用于比較與前面一樣的3個(gè)函數(shù)的代碼：
if __name__ == "__main__":
for function in ("function_a", "function_b", "function_c"):
cProfile.run("for i in ranged 1000): {0}(X, Y)".format(function))
我們必須將重復(fù)的次數(shù)放置在要傳遞給cProfile.run()函數(shù)的代碼內(nèi)部，但不需要做任何創(chuàng)建，因?yàn)槟K函數(shù)會(huì)使用內(nèi)省來(lái)尋找需要使用的函數(shù)與變量。這里沒有使用顯式的print()語(yǔ)句，因?yàn)槟J(rèn)情況下，cProfile.run()函數(shù)會(huì)在控制臺(tái)中打印其輸出。下面給出的是所有函數(shù)的相關(guān)結(jié)果(有些無(wú)關(guān)行被省略，格式也進(jìn)行了稍許調(diào)整，以便與頁(yè)面適應(yīng))：
1003 function calls in 1.661 CPU seconds
ncalls tottime percall cumtime percall filename:lineno(function)
1 0.003 0.003 1.661 1.661 :1 ( )
1000 1.658 0.002 1.658 0.002 MyModule.py:21 (function_a)
1 0.000 0.000 1.661 1.661 {built-in method exec}
5132003 function calls in 22.700 CPU seconds
ncalls tottime percall cumtime percall filename:lineno(function)
1 0.487 0.487 22.700 22.700 : 1 ( )
1000 0.011 0.000 22.213 0.022 MyModule.py:28(function_b)
5128000 7.048 0.000 7.048 0.000 MyModule.py:29( )
1000 0.00 50.000 0.005 0.000 {built-in method bisectjeft}
1 0.000 0.000 22.700 22.700 {built-in method exec}
1000 0.001 0.000 0.001 0.000 {built-in method len}
1000 15.149 0.015 22.196 0.022 {built-in method sorted}
5129003 function calls in 12.987 CPU seconds
ncalls tottime percall cumtime percall filename:lineno(function)
1 0.205 0.205 12.987 12.987 :l ( )
1000 6.472 0.006 12.782 0.013 MyModule.py:36(function_c)
5128000 6.311 0.000 6.311 0.000 MyModule.py:37( )
1 0.000 0.000 12.987 12.987 {built-in method exec}
ncalls ("調(diào)用的次數(shù)")列列出了對(duì)指定函數(shù)(在filename:lineno(function)中列出) 的調(diào)用次數(shù)?；叵胍幌挛覀冎貜?fù)了 1000次調(diào)用，因此必須將這個(gè)次數(shù)記住。tottime (“總的時(shí)間”)列列出了某個(gè)函數(shù)中耗費(fèi)的總時(shí)間，但是排除了函數(shù)調(diào)用的其他函數(shù)內(nèi)部花費(fèi)的時(shí)間。第一個(gè)percall列列出了對(duì)函數(shù)的每次調(diào)用的平均時(shí)間(tottime // ncalls)。 cumtime ("累積時(shí)間")列出了在函數(shù)中耗費(fèi)的時(shí)間，并且包含了函數(shù)調(diào)用的其他函數(shù)內(nèi)部花費(fèi)的時(shí)間。第二個(gè)percall列列出了對(duì)函數(shù)的每次調(diào)用的平均時(shí)間，包括其調(diào)用的函數(shù)耗費(fèi)的時(shí)間。
這種輸出信息要比timeit模塊的原始計(jì)時(shí)信息富有啟發(fā)意義的多。我們立即可以發(fā)現(xiàn)，function_b()與function_c()使用了被調(diào)用5000次以上的生成器，使得它們的速度至少要比f(wàn)unction_a()慢10倍以上。并且，function_b()調(diào)用了更多通常意義上的函數(shù)，包括調(diào)用內(nèi)置的sorted()函數(shù)，這使得其幾乎比f(wàn)unction_c()還要慢兩倍。當(dāng)然,timeit() 模塊提供了足夠的信息來(lái)查看計(jì)時(shí)上存在的這些差別，但cProfile模塊允許我們了解為什么會(huì)存在這些差別。正如timeit模塊允許對(duì)代碼進(jìn)行計(jì)時(shí)而又不需要對(duì)其監(jiān)控一樣，cProfile模塊也可以做到這一點(diǎn)。然而，從命令行使用cProfile模塊時(shí)，我們不能精確地指定要執(zhí)行的 是什么——而只是執(zhí)行給定的程序或模塊，并報(bào)告所有這些的計(jì)時(shí)結(jié)果。需要使用的 命令行是python3 -m cProfile programOrModule.py,產(chǎn)生的輸出信息與前面看到的一 樣，下面給出的是輸出信息樣例，格式上進(jìn)行了一些調(diào)整，并忽略了大多數(shù)行：
10272458 function calls (10272457 primitive calls) in 37.718 CPU secs
ncalls tottime percall cumtime percall filename:lineno(function)
10.000 0.000 37.718 37.718 :1 ( )
10.719 0.719 37.717 37.717 :12( )
1000 1.569 0.002 1.569 0.002 :20(function_a)
1000 0.011 0.000 22.560 0.023 :27(function_b)
5128000 7.078 0.000 7.078 0.000 :28( )
1000 6.510 0.007 12.825 0.013 :35(function_c)
5128000 6.316 0.000 6.316 0.000 :36( )
在cProfile術(shù)語(yǔ)學(xué)中，原始調(diào)用指的就是非遞歸的函數(shù)調(diào)用。
以這種方式使用cProfile模塊對(duì)于識(shí)別值得進(jìn)一步研究的區(qū)域是有用的。比如，這里 我們可以清晰地看到function_b()需要耗費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間，但是我們?cè)鯓荧@取進(jìn)一步的詳細(xì)資料？我們可以使用cProfile.run("function_b()")來(lái)替換對(duì)function_b()的調(diào)用。或者可以保存完全的profile數(shù)據(jù)并使用pstats模塊對(duì)其進(jìn)行分析。要保存profile,就必須對(duì)命令行進(jìn)行稍許修改:python3 -m cProfile -o profileDataFile programOrModule.py。 之后可以對(duì) profile 數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，比如啟動(dòng)IDLE,導(dǎo)入pstats模塊，賦予其已保存的profileDataFile,或者也可以在控制臺(tái)中交互式地使用pstats。
下面給出的是一個(gè)非常短的控制臺(tái)會(huì)話實(shí)例，為使其適合頁(yè)面展示，進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，我們自己的輸入則以粗體展示：
$ python3 -m cProfile -o profile.dat MyModule.py
$ python3 -m pstats
Welcome to the profile statistics browser.
% read profile.dat
profile.dat% callers function_b
Random listing order was used
List reduced from 44 to 1 due to restriction
Function was called by...
ncalls tottime cumtime
:27(function_b) - 1000 0.011 22.251 :12( )
profile.dat% callees function_b
Random listing order was used
List reduced from 44 to 1 due to restriction
Function called...
ncalls tottime cumtime
:27(function_b)-
1000 0.005 0.005 built-in method bisectJeft
1000 0.001 0.001 built-in method len
1000 1 5.297 22.234 built-in method sorted
profile.dat% quit
輸入help可以獲取命令列表，help后面跟隨命令名可以獲取該命令的更多信息。比如, help stats將列出可以賦予stats命令的參數(shù)。還有其他一些可用的工具，可以提供profile數(shù)據(jù)的圖形化展示形式，比如 RunSnakeRun (), 該工具需要依賴于wxPython GUI庫(kù)。
使用timeit與cProfile模塊，我們可以識(shí)別出我們自己代碼中哪些區(qū)域會(huì)耗費(fèi)超過(guò)預(yù)期的時(shí)間；使用cProfile模塊，還可以準(zhǔn)確算岀時(shí)間消耗在哪里。
以上內(nèi)容部分摘自視頻課程 05后端編程Python-19調(diào)試、測(cè)試和性能調(diào)優(yōu)(下) ，更多實(shí)操示例請(qǐng)參照視頻講解。跟著張員外講編程，學(xué)習(xí)更輕松，不花錢還能學(xué)習(xí)真本領(lǐng)。
數(shù)學(xué)相關(guān)
abs(a) : 求取絕對(duì)值。abs(-1)
max(list) : 求取list最大值。max([1,2,3])
min(list) : 求取list最小值。min([1,2,3])
sum(list) : 求取list元素的和。 sum([1,2,3]) 6
sorted(list) : 排序，返回排序后的list。
len(list) : list長(zhǎng)度,len([1,2,3])
divmod(a,b): 獲取商和余數(shù)。 divmod(5,2) (2,1)
pow(a,b) : 獲取乘方數(shù)。pow(2,3) 8
round(a,b) : 獲取指定位數(shù)的小數(shù)。a代表浮點(diǎn)數(shù)，b代表要保留的位數(shù)。round(3.1415926,2) 3.14
range(a[,b]) : 生成一個(gè)a到b的數(shù)組,左閉右開。range(1,10) [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
類型轉(zhuǎn)換
int(str) : 轉(zhuǎn)換為int型。int('1') 1
float(int/str) : 將int型或字符型轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)型。float('1') 1.0
str(int) : 轉(zhuǎn)換為字符型。str(1) '1'
bool(int) : 轉(zhuǎn)換為布爾類型。 str(0) False str(None) False
bytes(str,code) : 接收一個(gè)字符串，與所要編碼的格式，返回一個(gè)字節(jié)流類型。bytes('abc', 'utf-8') b'abc' bytes(u'爬蟲', 'utf-8') b'xe7x88xacxe8x99xab'
list(iterable) : 轉(zhuǎn)換為list。 list((1,2,3)) [1,2,3]
iter(iterable)： 返回一個(gè)可迭代的對(duì)象。 iter([1,2,3]) list_iterator object at 0x0000000003813B00
dict(iterable) : 轉(zhuǎn)換為dict。 dict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)]) {'a':1, 'b':2, 'c':3}
enumerate(iterable) : 返回一個(gè)枚舉對(duì)象。
tuple(iterable) : 轉(zhuǎn)換為tuple。 tuple([1,2,3]) (1,2,3)
set(iterable) : 轉(zhuǎn)換為set。 set([1,4,2,4,3,5]) {1,2,3,4,5} set({1:'a',2:'b',3:'c'}) {1,2,3}
hex(int) : 轉(zhuǎn)換為16進(jìn)制。hex(1024) '0x400'
oct(int) : 轉(zhuǎn)換為8進(jìn)制。 oct(1024) '0o2000'
bin(int) : 轉(zhuǎn)換為2進(jìn)制。 bin(1024) '0b10000000000'
chr(int) : 轉(zhuǎn)換數(shù)字為相應(yīng)ASCI碼字符。 chr(65) 'A'
ord(str) : 轉(zhuǎn)換ASCI字符為相應(yīng)的數(shù)字。 ord('A') 65
相關(guān)操作
eval****() : 執(zhí)行一個(gè)表達(dá)式，或字符串作為運(yùn)算。 eval('1+1') 2
exec() : 執(zhí)行python語(yǔ)句。 exec('print("Python")') Python
filter(func, iterable) : 通過(guò)判斷函數(shù)fun，篩選符合條件的元素。 filter(lambda x: x3, [1,2,3,4,5,6]) filter object at 0x0000000003813828
map(func, *iterable) : 將func用于每個(gè)iterable對(duì)象。 map(lambda a,b: a+b, [1,2,3,4], [5,6,7]) [6,8,10]
zip(*iterable) : 將iterable分組合并。返回一個(gè)zip對(duì)象。 list(zip([1,2,3],[4,5,6])) [(1, 4), (2, 5), (3, 6)]
type()：返回一個(gè)對(duì)象的類型。
id()： 返回一個(gè)對(duì)象的唯一標(biāo)識(shí)值。
hash(object)：返回一個(gè)對(duì)象的hash值，具有相同值的object具有相同的hash值。 hash('python') 7070808359261009780
help()：調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)置的幫助系統(tǒng)。
isinstance()：判斷一個(gè)對(duì)象是否為該類的一個(gè)實(shí)例。
issubclass()：判斷一個(gè)類是否為另一個(gè)類的子類。
globals() : 返回當(dāng)前全局變量的字典。
next(iterator[, default]) : 接收一個(gè)迭代器，返回迭代器中的數(shù)值，如果設(shè)置了default，則當(dāng)?shù)髦械脑乇闅v后，輸出default內(nèi)容。
reversed(sequence) ： 生成一個(gè)反轉(zhuǎn)序列的迭代器。 reversed('abc') ['c','b','a']
python的常用內(nèi)置函數(shù)
1.abs() 函數(shù)返回?cái)?shù)字的絕對(duì)值
abs(-40)=40
2. dict() 函數(shù)用于創(chuàng)建一個(gè)字典
dict()
{} ? ? ?#創(chuàng)建一個(gè)空字典類似于u={},字典的存取方式一般為key-value
例如u = {"username":"tom", ?"age":18}
3. help() 函數(shù)用于查看函數(shù)或模塊用途的詳細(xì)說(shuō)明
help('math')查看math模塊的用處
a=[1,2,3,4]
help(a)查看列表list幫助信息
4.dir()獲得當(dāng)前模塊的屬性列表
dir(help)
['__call__', '__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', '__weakref__']
5.min() 方法返回給定參數(shù)的最小值 /參數(shù)可以為序列
a=? min(10,20,30,40)
a
10
6. next() 返回迭代器的下一個(gè)項(xiàng)目
it = iter([1, 2, 3, 4, 5])
next(it)
1
next(it)
2
7. id() 函數(shù)用于獲取對(duì)象的內(nèi)存地址
a=12
id(a)
1550569552
8.enumerate() 函數(shù)用于將一個(gè)可遍歷的數(shù)據(jù)對(duì)象(如列表、元組或字符串)組合為一個(gè)索引序列，同時(shí)列出數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)下標(biāo)，一般用在 for 循環(huán)當(dāng)中。
a=["tom","marry","leblan"]
list(enumerate(a))
[(0, 'tom'), (1, 'marry'), (2, 'leblan')]
9. oct() 函數(shù)將一個(gè)整數(shù)轉(zhuǎn)換成8進(jìn)制字符串
oct(15)
'0o17'
oct(10)
'0o12'
10. bin() 返回一個(gè)整數(shù) int 或者長(zhǎng)整數(shù) long int 的二進(jìn)制表示
bin(10)
'0b1010'
bin(15)
'0b1111'
11.eval() 函數(shù)用來(lái)執(zhí)行一個(gè)字符串表達(dá)式，并返回表達(dá)式的值
eval('2+2')
4
12.int() 函數(shù)用于將一個(gè)字符串會(huì)數(shù)字轉(zhuǎn)換為整型
int(3)
3
int(3.6)
3
int(3.9)
3
int(4.0)
4
13.open() 函數(shù)用于打開一個(gè)文件，創(chuàng)建一個(gè)file對(duì)象，相關(guān)的方法才可以調(diào)用它進(jìn)行讀寫
f=open('test.txt')
14.str() 函數(shù)將對(duì)象轉(zhuǎn)化為適于人閱讀的形式
str(3)
'3'
15. bool() 函數(shù)用于將給定參數(shù)轉(zhuǎn)換為布爾類型，如果沒有參數(shù)，返回 False
bool()
False
bool(1)
True
bool(10)
True
bool(10.0)
True
16.isinstance() 函數(shù)來(lái)判斷一個(gè)對(duì)象是否是一個(gè)已知的類型
a=5
isinstance(a,int)
True
isinstance(a,str)
False
17. sum() 方法對(duì)系列進(jìn)行求和計(jì)算
sum([1,2,3],5)
11
sum([1,2,3])
6
18. super() 函數(shù)用于調(diào)用下一個(gè)父類(超類)并返回該父類實(shí)例的方法。super 是用來(lái)解決多重繼承問(wèn)題的，直接用類名調(diào)用父類方法
class ? User(object):
? def__init__(self):
class Persons(User):
? ? ? ? super(Persons,self).__init__()
19. float() 函數(shù)用于將整數(shù)和字符串轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)數(shù)
float(1)
1.0
float(10)
10.0
20. iter() 函數(shù)用來(lái)生成迭代器
a=[1,2,3,4,5,6]
iter(a)
for i in iter(a):
... ? ? ? ? print(i)
...
1
2
3
4
5
6
21.tuple 函數(shù)將列表轉(zhuǎn)換為元組
a=[1,2,3,4,5,6]
tuple(a)
(1, 2, 3, 4, 5, 6)
22.len() 方法返回對(duì)象（字符、列表、元組等）長(zhǎng)度或項(xiàng)目個(gè)數(shù)
s = "playbasketball"
len(s)
14
a=[1,2,3,4,5,6]
len(a)
6
23. property() 函數(shù)的作用是在新式類中返回屬性值
class User(object):
?def __init__(self,name):
? ? ? ? ? self.name = name
def get_name(self):
? ? ? ? ? return self.get_name
@property
?def name(self):
? ? ? ? ?return self_name
24.type() 函數(shù)返回對(duì)象的類型
25.list() 方法用于將元組轉(zhuǎn)換為列表
b=(1,2,3,4,5,6)
list(b)
[1, 2, 3, 4, 5, 6]
26.range() 函數(shù)可創(chuàng)建一個(gè)整數(shù)列表，一般用在 for 循環(huán)中
range(10)
range(0, 10)
range(10,20)
range(10, 20)
27. getattr() 函數(shù)用于返回一個(gè)對(duì)象屬性值
class w(object):
... ? ? ? ? ? ? s=5
...
a = w()
getattr(a,'s')
5
28. complex() 函數(shù)用于創(chuàng)建一個(gè)復(fù)數(shù)或者轉(zhuǎn)化一個(gè)字符串或數(shù)為復(fù)數(shù)。如果第一個(gè)參數(shù)為字符串，則不需要指定第二個(gè)參數(shù)
complex(1,2)
(1+2j)
complex(1)
(1+0j)
complex("1")
(1+0j)
29.max() 方法返回給定參數(shù)的最大值，參數(shù)可以為序列
b=(1,2,3,4,5,6)
max(b)
6
30. round() 方法返回浮點(diǎn)數(shù)x的四舍五入值
round(10.56)
11
round(10.45)
10
round(10.45,1)
10.4
round(10.56,1)
10.6
round(10.565,2)
10.56
31. delattr 函數(shù)用于刪除屬性
class Num(object):
...? ? a=1
...? ? b=2
...? ? c=3.
.. print1 = Num()
print('a=',print1.a)
a= 1
print('b=',print1.b)
b= 2
print('c=',print1.c)
c= 3
delattr(Num,'b')
print('b=',print1.b)
Traceback (most recent call last):? File "", line 1, inAttributeError: 'Num' object has no attribute 'b'
32. hash() 用于獲取取一個(gè)對(duì)象（字符串或者數(shù)值等）的哈希值
hash(2)
2
hash("tom")
-1675102375494872622
33. set() 函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)無(wú)序不重復(fù)元素集，可進(jìn)行關(guān)系測(cè)試，刪除重復(fù)數(shù)據(jù)，還可以計(jì)算交集、差集、并集等。
a= set("tom")
b = set("marrt")
a,b
({'t', 'm', 'o'}, {'m', 't', 'a', 'r'})
ab#交集
{'t', 'm'}
a|b#并集
{'t', 'm', 'r', 'o', 'a'}
a-b#差集
{'o'}
重慶分公司
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