Python基础常见面试题总结

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1.深拷贝与浅拷贝

浅拷贝是对地址的拷贝，只拷贝第一层，第一层改变的时候不会改变，内层改变才会改变。
深拷贝是对值的拷贝，不会随着原数据的变化而变化

import copy
list = [[1, 2], 'feng', 66]
a = copy.copy(list)
b = copy.deepcopy(list)


# list[1]=4

# print(a)
# print(b)
#输出结果
# [[1, 2], 'feng', 66]
# [[1, 2], 'feng', 66]

list[0][0] = 8
print(a)
print(b)
#输出结果
# [[8, 2], 'feng', 66]
# [[1, 2], 'feng', 66]


import copy
list = ['feng',[1,2], 66]
a = copy.copy(list)
b = copy.deepcopy(list)

print(id(list[0]))
print(id(a[0]))
print(id(b[0]))
print(id(list[1]))
print(id(a[1]))
print(id(b[1]))
#输出结果
# 4306918640
# 4306918640
# 4306918640
# 4307415552
# 4307415552
# 4307500992

2.迭代器

迭代器是一个可以记住遍历位置的对象，因此不会像列表那样一次性全部生成，而是可以等到用的时候才生成，因此节省了大量的内存资源。迭代器对象从集合中的第一个元素开始访问，直到所有的元素被访问完。迭代器有两个方法：iter（）和next（）方法。

迭代器的优点： 省内存.它是一种通过延时创建的方式生成一个序列,只有在需要的时候才被创建。

__iter__和__next__执行流程：

先调用__iter()__，得到可迭代对象的迭代器
调用__next()__，将上一步得到的迭代器进行取值
将上一步取出来的值赋值给变量
重复执行，所有数据都获取完毕后，会在下一次调用__next__的时候产生Stopiteration异常。只不过 for循环中自带了异常处理，当它遇到Stopiteration异常的时候，会自动结束for循环

示例代码：

# 自定义一个迭代器,求斐波那契序列

from itertools import islice
from collections import Iterator,Iterable

class Fib(object):
    def __init__(self):
        self.prev = 0
        self.curr = 1

    def __iter__(self):
        return self

    def __next__(self):
        value = self.curr
        self.curr += self.prev
        self.prev = value
        return value

# 迭代器对象
f = Fib()
print(isinstance(f,Iterator)) # true
L = list(islice(f,0,10)) # islice对可迭代对象进行切片
print(L)
# [1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55]

3.生成器

在Python中，一边循环一边计算的机制，称为生成器：generator。使用了 yield 的函数被称为生成器（generator）。

生成器仅仅保存了一套生成数值的算法，并且没有让这个算法现在就开始执行，而是什么时候调它，它什么时候开始计算一个新的值，并返回。生成器是一种特殊的迭代器，能够在遍历时暂停和继续执行，使用yield定义的函数不会执行，返回一个生成器对象。迭代时遇到yield会暂停并返回yield后面的值，保存当前的状态，下次迭代从上次暂停的地方继续执行，直到再次遇到yield,优势是内存占用少，节约资源。应用场景是遍历文件或网络数据流、CPU密集型计算、图像处理等。生成器可以逐个读取大文件，并且不必将整个文件加载到内存中，避免了内存消耗和IO操作的额外开销。

当我们创建一个生成器时，第一次调用只能用next() 或者 send(None) 来启动生成器实际上next() 和 send() 在一定意义上作用是相似的，区别是 send() 可以传递yield表达式的值进去，而next() 不能传递特定的值，只能传递None进去。因此，我们可以看做c.next() 和 c.send(None) 作用是一样的。next和send都是调用yield生成值的函数，next是直接调用，send是先覆盖上一个yield返回值后再调用下一个yield生成值。

4.装饰器

装饰器是在函数原有功能不变的基础上加上新的功能。底层采用闭包理念实现。内外函数嵌套，外层函数返回内层函数，内层函数引用外部函数的变量。

装饰器分为有参装饰器和无参装饰器。当func被多个装饰器修饰时，装饰器会按照从下到上的顺序对func进行装饰，也就是最靠近函数的装饰器最先应用装饰，执行的时候从上往下执行。

应用场景：权限验证，日志记录，接口执行时间统计，接口过滤

权限验证：比如在后台管理系统中，在装饰器中检查用户权限，按照权限判断用户是否可以访问此接口；
日志记录：在函数执行前后添加日志记录，用于监控函数的调用情况

代码示例：

# 多个装饰器装饰一个原函数

# 装饰器1：在调用原函数前输出 "装饰器1的开始"；在调用原函数结束输出  "装饰器1的结束"
def outer1(f):
    def inner():
        print("装饰器1的开始")
        f()
        print("装饰器1的结束")
    return inner


# 装饰器2：在调用原函数前输出 "装饰器2的开始"；在调用原函数结束输出  "装饰器2的结束"
def outer2(f):
    def inner():
        print("装饰器2的开始")
        f()
        print("装饰器2的结束")
    return inner


# 原函数 输出“我是原函数”
@outer2
@outer1
def func():
    print("我是原函数")
func()


# 总结：
# 装饰器的调用顺序：从下往上
# 装饰器的执行顺序：从上往下  -->执行结果

更多请点击：Python进阶：深入剖析闭包与装饰器的应用与技巧

5.进程、线程、协程

进程是操作系统进行分配资源的基本单位，每个进程都有自己的内存空间和系统资源，进程之间不能共享内存，需要通过IPC（进程间通信：管道、队列、数据库）的方式进行通信。适合CPU密集型场景。

比如：并行计算、网络编程、爬虫、任务调度（定时任务、异步任务）、分布式计算。

线程是程序执行的最小单元，一个进程可以有多个线程，同一个进程中的多个线程共享该进程中的全部资源，进程和线程都有五种状态：初始态、就绪态、执行态、阻塞态、终止态。适合IO密集型场景。
比如：多线程爬虫，多线程处理订单

协程（Coroutine，又称微线程）是一种比线程更加轻量级的存在，协程不是被操作系统内核所管理，而完全是由程序所控制。

协程可以比作子程序，但执行过程中，子程序内部可中断，然后转而执行别的子程序，在适当的时候再返回来接着执行。协程之间的切换不需要涉及任何系统调用或任何阻塞调用。

协程只在一个线程中执行，是子程序之间的切换，发生在用户态上。而且，线程的阻塞状态是由操作系统内核来完成，发生在内核态上，因此协程相比线程节省线程创建和切换的开销。

6.高阶函数

高阶函数，它指的是一个函数可以接收另一个函数作为参数，或者将函数作为结果返回。

1.map(func, list)：
	将func 应用于list中的每一个元素，返回一个迭代器

2.reduce(func, list)：
  计算结果与下一个数据做累积计算，必须有两个参数
  from functools import reduce	

3.filter(func, list)：
  过滤掉不符合条件的元素，返回一个filter对象，可用list()转换
  
4.sorted(iterable[,cmp][,key][,reverse])  
    从iterable的项目中返回一个新的排序后的列表。可选的参数和列表方法与sort中的相同

list_sort = sorted(d,key=lambda x:x['a'],reverse=True)

7.魔法方法

Python 的魔法方法（Magic Methods），也称为特殊方法或双下划线方法，用于定义类的行为和特性。这些方法在特定的情况下会被自动调用。

魔法方法的分类：

初始化与析构：如__init__、__new__、__del__等，控制对象的创建和销毁。
属性访问：如__getattr__、__getattribute__、__setattr__、__delattr__等，控制属性的访问和修改。
容器方法：如__len__、__getitem__、__setitem__、__delitem__等，支持容器类型的操作。
数值方法：如__add__、__sub__、__mul__等，支持数学运算。
字符串与序列表示：如__str__、__repr__、__format__等，提供对象的字符串表示。
上下文管理：如__enter__、__exit__等，支持with语句的上下文管理。
比较操作符：如__eq__、__ne__、__lt__、__le__、__gt__、__ge__等，支持对象比较。
其他：如__call__、__hash__等，提供额外的功能

以下是一些常用的 Python 魔法方法详解：

__new__: 用于创建对象实例时调用。它在对象实例化之前被调用，并且必须返回一个新的对象实例，在使用普通的类实例化对象时，默认会先调用 __new__ 方法来创建对象实例，然后再调用 __init__ 方法进行初始化。但是，我们可以重写 __new__ 方法以自定义对象的创建过程。
__init__(self, [...]): 构造函数，在创建对象时调用，用于初始化对象的属性。
__del__(self): 析构函数，在对象被销毁时调用，用于清理资源。
__str__(self): 字符串表示方法，在使用 str() 函数或 print() 函数打印对象时调用。
__repr__(self): 表示方法，返回对象的完整、可读性较好的字符串表示形式，在交互模式下会自动调用。
__len__(self): 长度方法，在使用 len() 函数获取对象长度时调用。
__getitem__(self, key): 索引访问方法，在通过索引访问对象时调用。
__setitem__(self, key, value): 索引赋值方法，在通过索引设置对象值时调用。
__iter__(self): 迭代器方法，返回一个对象的迭代器，在使用 for 循环遍历对象时调用。
__next__(self): 迭代器中的下一个元素方法，在迭代器中调用以获取下一个元素。
__eq__(self, other): 相等比较方法，判断对象是否相等时调用。
__lt__(self, other): 小于比较方法，判断对象是否小于另一个对象时调用。
__gt__(self, other): 大于比较方法，判断对象是否大于另一个对象时调用。

此外，还有很多其他的魔法方法可以用于自定义类的行为，比如数学运算相关的 __add__、__sub__、__mul__、__div__、__pow__ 等。详细的魔法方法列表可参考 Python 官方文档。通过定义这些方法，我们可以灵活地控制和定制类的操作和行为。

与python反射相关的魔法方法：
反射使得程序能够在运行时动态地访问和操作对象的内部结构，包括属性和方法。

__getattr__(self, name)：当访问的属性不存在时调用。适用于动态属性访问。
__getattribute__(self, name)：访问任何属性时调用，拦截所有对对象属性的访问。谨慎重写，因为它可能导致无限递归。
__setattr__(self, name, value)：用于设置或更新对象的属性。当你为对象的属性赋值时，Python会自动调用这个方法。
__delattr__(self, name)：删除属性时调用。当使用del语句或delattr函数删除对象的属性时，如果类中定义了__delattr__方法，Python会调用这个方法而不是直接删除属性。
__dir__(self)：获取对象的所有属性名和方法名列表，用于dir()函数

8.python垃圾回收机制

在Python中，垃圾回收（Garbage Collection）是一种自动化的内存管理机制，它通过检测和清除不再使用的内存来释放内存资源，从而提高程序的性能和效率。

Python使用了一种称为"引用计数"的策略来跟踪对象的引用次数。每当一个对象被引用时，其引用计数就会增加；当它不再被引用时，引用计数就会减少。 当一个对象的引用计数达到零时，该对象就成为垃圾对象，将被垃圾回收机制清理掉。

除了引用计数，Python还使用了其他垃圾回收策略来处理一些特殊情况，会在下面介绍。

标记-清除（Mark and Sweep）: 当引用计数策略无法解决循环引用问题时，Python使用标记-清除算法来检测和清除不再使用的对象。该算法的原理是，首先从根对象（如全局变量、函数调用栈等）开始标记所有可访问的对象，然后清除那些未标记的对象。
分代回收（Generational Collection）: Python中的对象按照其年龄进行分组，被分为三代：0代、1代和2代。大部分新创建的对象属于0代，当一个对象经过一次垃圾回收后仍然存活，它会被移到下一代。分代回收机制的原理是，根据经验观察到的现象，大部分对象在短时间内就会变成垃圾，而那些存活得更久的对象更可能长时间存活下去。因此，分代回收机制可以根据对象的存活情况进行不同频率的垃圾回收，提高效率。
内存池机制（Memory Pools）: Python使用内存池来管理小块内存的分配和释放。内存池是一块连续的内存空间，包含多个大小固定的块，每个块都可以独立分配给一个对象。这个机制显著减少了内存碎片的产生，并且提高了内存分配的效率。

需要注意的是，Python的垃圾回收是自动进行的，开发者不需要显式地调用垃圾回收函数。垃圾回收机制是Python解释器的一部分，它会在适当的时候自动运行，确保内存资源的有效利用。

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