Python基礎-24 類型標註

24 類型標註

24.1 Python中的數據類型

    在Python中有很多數據類型，比較常見如下所示：

    因Python是弱類型語言，所以在實際寫代碼時，一般不去聲明和定義參數的類型。示例如下：

def welcome(city):
   print(f"welcome to {city}")

    以上代碼非常簡單，就是輸出一行歡迎標語。而在大家看到這個代碼，也都預設了city是一個字元串類型(str)。

    現在我們來改造一下代碼，將傳入的city參數全部變為大寫，代碼如下所示：

def welcome(city):
   print(f"welcome to {city.upper()}")

以上代碼在傳入的city為字元串類型時，一切正常，但如果傳入的是非字元串類型就會報錯，例如傳入123，便會出現如下所示的報錯

AttributeError: 'int' object has no attribute 'upper'

24.2 指定類型

24.2.1 指定變數類型

24.2.1.1 指定變數類型

    針對以上問題，Python 3.5中引入了typing包，推薦使用類型標註，並且IDE會檢查類型，讓Python看起來有點像靜態語言的感覺。

    那如何指定變數類型呢？只需要在變數名後 :類型 即可，如下所示：

def welcome(city:str):
   print(f"welcome to {city.upper()}")

24.2.1.2 變數類型聲明的好與壞

    變數類型聲明，對於之前有使用過強類型語言的人來講，可能習以為常。但卻對弱類型的語言，可能不太習慣，但確實還是有一些好處的。

• 以上面代碼為例，如果定義為str類型，而實際傳入為int時，PyCharm會進行相應的提示，不能這樣做，如下所示：

• PyCharm會有更多提示

    在Python中，str類型的數據會有很多方法，而在指定數據類型後，PyCharm則會有更多提示，如下所示：

• 閱讀代碼方便，可以更快的知道需要傳入什麼類型的數據及返回的數據類型

    在指定變數的數據類型時，也是有一些壞處的，如下所示：

• 在編寫代碼，需要多寫一些代碼，看起來沒有那麼流暢
• 雖然指定的數據類型，但也僅僅是方便查看，並沒有規定死變數類型，如指定為str類型，但傳入int，依然可以運行代碼，沒有在運行層面進行檢查

24.2.2 指定返回值類型

    在Python裡面，方法/函數都是有返回值的，那麼使用類型標的話，可以直接方法/函數末尾冒號之前添加 ->類型，示例如下所示：

def welcome(city:str)->str:
   return city.upper()

    這樣做的好處跟之前示例一樣，IDE可以更加智能提示，防止編寫代碼出錯，如下所示：

    指定類型並不會影響編譯結果，但也有很多好處，如下所示：

• 提高開發效率
• 降低出錯率
• 閱讀代碼更友好

24.3 typing包

24.3.1 typing作用

    主要作用如下所示：

• 類型檢查，防止運行時出現參數和返回值類型不符合
• 做為開發文檔附加說明，方便調用者快速查看傳入和返回數據類型
• 加入該模塊後，不影響程式運行，僅有提醒

typing模塊只有在Python 3.5 以上版本中才可以使用，PyCharm支持typing檢查

24.3.2 typing包常見數據類型

常見的類型如上表格表示，如果需要使用List，Set，Dict，Union則需要導入typing

from typing import List,Set,Dict

24.3.3 typing包常見數據類型用法

• List

    List:列表，是list的泛型，基本等同於list，其後緊跟一個方括弧，裡面代表了構成這個列表的元素類型，示例如下所示：

from typing import List

# 基本聲明
listSample:List[int or str]=[1,"Surpass"]
# 嵌套聲明
listSample:List[List[int]]=[[1,2],[3,4]]

• Tuple

    Tuple:元組，是 tuple 的泛型，其後緊跟一個方括弧，方括弧中按照順序聲明瞭構成本元組的元素類型，如 Tuple[X, Y] 代表了構成元組的第一個元素是 X 類型，第二個元素是 Y 類型，示例如下所示：

from typing import Tuple

personInfo:Tuple[str,int,float,str]=("Surpass",28,62.33,"Shanghai")

• Set/AbstractSet

    Set(集合)是set 的泛型，AbstractSet是 collections.abc.Set 的泛型。根據官方文檔，Set 推薦用於註解返回類型，AbstractSet 用於註解參數，使用方法是後面跟一個中括弧，裡面聲明集合中元素的類型,示例如下所示：

from typing import Set,AbstractSet

def SetSample(s:AbstractSet[int]) -> Set[int]:
    return  set(s)

• Dict/Mapping

    Dict(字典)是 dict 的泛型，Mapping(映射)是 collections.abc.Mapping 的泛型。根據官方文檔，Dict推薦用於註解返回類型，Mapping 推薦用於註解參數。使用方法都是其後跟一個中括弧，中括弧內分別聲明鍵名、鍵值的類型,示例如下所示：

from typing import Dict,Mapping

def DictSample(personInfo:Mapping[str,str])->Dict[str,str]:
    return {"name":personInfo["name"],"location":personInfo["location"]}

• Sequence

    Sequence是 collections.abc.Sequence 的泛型，在某些情況下，我們可能並不需要嚴格區分一個變數或參數到底是列表類型還是元組類型，則可以使用一個更為泛化的類型，叫做 Sequence，其用法類似於List,示例如下所示：

from typing import Sequence,List

def Square(ele:Sequence[int])->List[int]:
    return [i**2 for i in ele]

• NoReturn

    當一個方法沒有返回結果時，為了註解它的返回類型，我們可以將其註解為 NoReturn,示例如下所示：

from typing import NoReturn

def hello(word:str)->NoReturn:
    print(word.title())

• Any

    Any是一種特殊的類型，它可以代表所有任意類型，靜態類型檢查器的所有類型都與 Any 類型相容，所有的無參數類型註解和返回類型註解的都會預設使用 Any 類型。以下示例兩種是完全等價相同的

from typing import Any

def hello(word):
    return word.title()

def hello(word:Any)->Any:
    return word.title()

• TypeVar

    TypeVar可以用來自定義相容特定類型的變數，比如有的變數聲明為int、float、str都是符合要求的，實際就是代表任意的數字或者字元串都是可以的，其他的類型則不可以。例如一個人的身高，便可以使用 int 或 float 或 None 來表示，但不能用 dict 來表示，所以可以這麼聲明：

from typing import TypeVar

Height=TypeVar(int,float,None)

def getHeight(height)->Height:
    return height

• NewType

    NewType，我們可以藉助於其來聲明一些具有特殊含義的類型，如前面Tuple示例，需要用來定義一個Person信息，但從錶面上聲明為Tuple不太直觀，因此可以藉助NewType來進行聲明。示例如下所示：

from typing import NewType,Tuple

personInfo=NewType("PersonInfo",Tuple[str,int,float,str])

person=personInfo(("Surpass",28,62.33,"Shanghai"))

示例中person就是一個tuple類型，跟其他tuple類型一樣進行操作

• Union

    Union(聯合類型)，Union[類型1,類型2] 代表要麼是類型1類型，要麼是類型2 類型。聯合類型的聯合類型等價於展平後的類型：

Union[Union[int, str], float] == Union[int, str, float]

    僅有一個參數的聯合類型等同於參數自身，示例如下：

Union[int] == int

    如果存在相同類型的時候，則會進行去重處理，示例如下：

Union[int, str, int] == Union[int, str]

    在比較聯合類型的時候，參數順序會被忽略，示例如下：

Union[int, str] == Union[str, int]

from typing import Union

def getType(params:Union[int,str,float])->str:
    if isinstance(params,int):
        return f"{params} type is int"
    elif isinstance(params,float):
        return f"{params} type is float"
    elif isinstance(params,str):
        return f"{params} type is str"
    else:
        return f"{params} type is unknown"

• Optional

    Optional意思是說這個參數可以為空或已經聲明的類型，即 Optional[類型1] 等價於 Union[類型1, None]

需要註意的是這個並不等價於可選參數，當它作為參數類型註解的時候，不代表這個參數可以不傳遞了，而是說這個參數可以傳為 None。

from typing import Optional

def getInfo(data:Optional[int])->Optional[str]:
    if isinstance(data,int):
        return f"INFO - {data} type is int"
    elif data is None:
        return f"WARNING -  {data} type is None"
    else:
        return f"ERROR - {data} type is not int,"

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作者： Surpassme

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