学习日志12 python

1 在python中，在列表中使用乘法，其实相当于对列表元素的浅拷贝

题目

执行以下程序，输出结果为（）
a = [['1','2'] for i in range(2)]b = [['1','2']]*2a[0][1] = '3'b[0][0] = '4'print(a,b) 

题解

a = [1,2]
b = a * 2  # [1, 2, 1, 2]#此外还要注意一点，当a中的元素为引用类型时，如： a = [[1,2]]
b = a * 2  # b -> [[1, 2], [1, 2]]# 修改b[0][0], b[0][1]同样被修改了, 这是因为b[0]与b[1]有相同的地址
b[0][0] = 3
print(b)  # [[3, 2], [3, 2]]# 打印b[0]和b[1]的 id
print(id(b[0]))  # 1904838110536
print(id(b[1]))  # 1904838110536

这段代码主要考察了 Python 中列表的浅拷贝和深拷贝，特别是当列表元素为引用类型时的复制行为。以下是整理后的内容：

1. 列表生成式与直接乘法的区别

当创建多维列表时，

使用列表生成式 [... for _ in range(n)] 和直接乘法 [...] * n 的效果完全不同：

python

运行

# 方法1：使用列表生成式（正确）
a = [['1', '2'] for i in range(2)]  # 生成两个独立的列表# 方法2：使用直接乘法（错误）
b = [['1', '2']] * 2  # 同一个列表对象被引用两次

• 列表生成式会创建多个独立的子列表（每个子列表地址不同）
• 直接乘法只会复制子列表的引用（所有子列表指向同一个地址）

2. 修改操作的影响

对上述两种方式创建的列表进行修改时：

python

运行

# 修改a的第一个子列表
a[0][1] = '3'  # 仅修改a[0]，因为a[0]和a[1]是独立的
print(a)  # 输出: [['1', '3'], ['1', '2']]# 修改b的第一个子列表
b[0][0] = '4'  # 同时修改b[0]和b[1]，因为它们指向同一地址
print(b)  # 输出: [['4', '2'], ['4', '2']]

3. 引用类型的复制陷阱

当列表元素是引用类型（如列表、字典、对象）时，直接复制会导致所有副本指向同一内存地址：

python

运行

a = [[1, 2]]  # 创建一个包含列表的列表
b = a * 2     # 复制a（浅拷贝），b[0]和b[1]指向同一地址b[0][0] = 3   # 修改b[0][0]时，b[1][0]也会被修改
print(b)      # 输出: [[3, 2], [3, 2]]# 验证地址相同
print(id(b[0]))  # 例如: 140588032326848
print(id(b[1]))  # 例如: 140588032326848（与b[0]相同）

4. 正确复制多维列表的方法

如果需要独立的多维列表，应使用深拷贝：

python

运行

import copya = [[1, 2]]
b = copy.deepcopy(a) * 2  # 每个子列表都是独立的b[0][0] = 3
print(b)  # 输出: [[3, 2], [1, 2]]

总结

核心原则：当列表元素是引用类型时，直接复制（如 * 或 copy.copy()）只会复制引用，需使用 copy.deepcopy() 创建完全独立的副本。

2 判断回文字符串

在python3中，非空字符串strs满足下列哪些表达式时，可将其判定为回文串（正向序列和反向序列相同，回文串通常是在字符层面上进行比较，忽略大小写和非字母数字字符的差异）（）A strs == strs[::-1]B strs[0] == strs[len(strs)-1]C tt = strs + strs；strs in ttD re.sub(r'[^a-z0-9]', '', strs.lower())[::-1]==re.sub(r'[^a-z0-9]', '', strs.lower())正确答案：D

核心概念：回文串的定义

回文串是指忽略大小写和非字母数字字符后，正向和反向拼写相同的字符串。
例如：

• "Madam" → 忽略大小写后是 "madam" → 反转后是 "madam" → 是回文。
• "A man, a plan" → 忽略大小写和空格后是 "amanaplan" → 反转后是 "nalapaman" → 不是回文。

选项 D 的处理步骤（重点）

选项 D 的表达式是：

python

运行

re.sub(r'[^a-z0-9]', '', strs.lower())[::-1] == re.sub(r'[^a-z0-9]', '', strs.lower())

让我们拆解这个表达式，用例子 "Madam, I'm Adam" 说明：

步骤 1：转为小写 strs.lower()

python

运行

"Madam, I'm Adam" → "madam, i'm adam"

步骤 2：移除非字母数字字符 re.sub(r'[^a-z0-9]', '', ...)

• r'[^a-z0-9]' 是正则表达式，表示匹配所有非字母数字的字符（如空格、标点、符号）。
• re.sub(...) 会将这些字符替换为空字符串 ''。

python

运行

"madam, i'm adam" → "madamimadam"  # 所有非字母数字字符被移除

步骤 3：反转字符串 [::-1]

字符串切片 [::-1] 表示从后往前取所有字符，即反转字符串。

python

运行

"madamimadam" → "madamimadam"  # 反转后与原字符串相同

步骤 4：比较结果

处理后的字符串 "madamimadam" 与其反转后的字符串相同，因此：

python

运行

"madamimadam" == "madamimadam" → True  # 是回文

对比选项 A 的问题

选项 A 的表达式是：

python

运行

strs == strs[::-1]

它直接比较原始字符串和反转后的原始字符串，不处理大小写和非字母数字字符。
用同样的例子 "Madam, I'm Adam" 测试：

步骤 1：反转原始字符串 strs[::-1]

python

运行

"Madam, I'm Adam" → "madA m'I ,madaM"  # 反转后的原始字符串

步骤 2：比较原始字符串和反转后的字符串

python

运行

"Madam, I'm Adam" == "madA m'I ,madaM" → False  # 不相等，不是回文

结论：选项 A 只能判断完全相同的原始字符串（如 "racecar"），无法处理实际应用中的回文场景（如包含空格、标点、大小写混合的情况）。

字符串切片 [::-1] 的详细解释

字符串切片的基本语法是 [start:stop:step]：

• start：起始位置（默认 0）。
• stop：结束位置（默认字符串长度）。
• step：步长（默认 1，表示从左到右取字符）。

当 step 为 -1 时，表示从右到左取字符，即反转字符串：

python

运行

s = "hello"
s[::-1]  # 等价于 s[::-1] → "olleh"# 分步解释：
s[0:5:1]  # 从0到5，步长1 → "hello"
s[0:5:-1]  # 从0到5，步长-1 → 无效（方向冲突）
s[5:0:-1]  # 从5到0，步长-1 → "olle"（不包含索引0的字符）
s[::-1]  # 省略start和stop，步长-1 → 自动从最后一个字符到第一个字符 → "olleh"

总结

• 选项 D 正确：
  它通过 strs.lower() 和 re.sub(...) 预处理字符串，移除大小写和非字母数字的干扰，再用 [::-1] 反转后比较，完全符合回文串的定义。

• 选项 A 错误：
  它直接比较原始字符串，忽略了回文串需要忽略大小写和非字母数字的规则。

选项 A：strs == strs[::-1]

代码逻辑

直接比较原始字符串和反转后的原始字符串。

示例分析

• 例子 1：strs = "racecar"
  反转后："racecar" → True（是回文）。
• 例子 2：strs = "RaceCar"
  反转后："raCecaR" → False（大小写不同，不是回文）。
• 例子 3：strs = "A man, a plan"
  反转后："nalp a ,nam A" → False（包含空格和标点，不是回文）。

问题

• 未处理大小写差异（如 "RaceCar"）。
• 未忽略非字母数字字符（如空格、标点）。

结论

选项 A 错误。

选项 B：strs[0] == strs[len(strs)-1]

代码逻辑

仅比较字符串的第一个字符和最后一个字符。

示例分析

• 例子 1：strs = "radar"
  首字符：'r'，尾字符：'r' → True（是回文）。
• 例子 2：strs = "abca"
  首字符：'a'，尾字符：'a' → True（但中间字符不对称，实际不是回文）。
• 例子 3：strs = "hello"
  首字符：'h'，尾字符：'o' → False（不是回文）。

问题

• 仅检查首尾字符，未验证中间部分是否对称。

结论

选项 B 错误。

选项 C：tt = strs + strs; strs in tt

代码逻辑

将字符串自身拼接后，检查原字符串是否存在于拼接结果中。

示例分析

• 例子 1：strs = "abc"
  拼接后："abcabc" → "abc" 存在于其中 → True。
• 例子 2：strs = "hello"
  拼接后："hellohello" → "hello" 存在于其中 → True。
• 例子 3：strs = "racecar"
  拼接后："racecarracecar" → "racecar" 存在于其中 → True。

问题

• 所有字符串自身拼接后都包含原字符串（如 "abc" 一定在 "abcabc" 中），与回文无关。

结论

选项 C 错误。

选项 D：re.sub(r'[^a-z0-9]', '', strs.lower())[::-1] == re.sub(r'[^a-z0-9]', '', strs.lower())

# 步骤1：将字符串转为小写
lower_str = strs.lower()
# 步骤2：移除非字母数字字符（只保留a-z、0-9）
processed_str = re.sub(r'[^a-z0-9]', '', lower_str)
# 步骤3：反转处理后的字符串
reversed_str = processed_str[::-1]
# 步骤4：比较是否相等
result = reversed_str == processed_str

代码逻辑

1. 转为小写：strs.lower()
2. 移除所有非字母数字字符：re.sub(r'[^a-z0-9]', '', ...)
3. 反转处理后的字符串：[::-1]
4. 比较反转前后是否相同。

示例分析

• 例子 1：strs = "RaceCar"
  1. 小写："racecar"
  2. 移除非字母数字："racecar"（无变化）
  3. 反转："racecar" → 相同 → True（是回文）。
• 例子 2：strs = "A man, a plan"
  1. 小写："a man, a plan"
  2. 移除非字母数字："amanaplan"
  3. 反转："nalapaman" → 不同 → False（不是回文）。
• 例子 3：strs = "Madam, I'm Adam"
  1. 小写："madam, i'm adam"
  2. 移除非字母数字："madamimadam"
  3. 反转："madamimadam" → 相同 → True（是回文）。

结论

选项 D 正确。

总结

3 python中__new__和__init__的区别

在 Python 中，__new__和__init__都是类的特殊方法，但它们的功能和用途有本质区别。以下是它们的主要区别：

1. __new__方法

• 类型：静态方法（但不需要显式声明）。
• 作用：创建并返回一个新的对象实例。它是类实例化时调用的第一个方法。
• 参数：
  • cls：类本身（类似于__init__中的self，但指向类）。
  • 其他参数：传递给类构造函数的参数（如obj = MyClass(arg1, arg2)中的arg1, arg2）。
• 返回值：必须返回一个新的对象实例（通常是cls的实例）。如果返回None或其他类型，__init__将不会被调用。
• 典型用途：
  • 实现单例模式（确保类只有一个实例）。
  • 创建不可变对象的子类（如int, str）。
  • 元类编程中自定义类的创建过程。

2. __init__方法

• 类型：实例方法。
• 作用：初始化已创建的对象实例。它在__new__返回实例后被自动调用。
• 参数：
  • self：已创建的对象实例。
  • 其他参数：与__new__接收的参数相同（除了cls）。
• 返回值：始终为None（若返回其他值会引发错误）。
• 典型用途：设置对象的初始属性值。

3. 执行顺序

• 实例化时，先调用__new__创建对象。
• 若__new__返回的是cls的实例，则自动调用__init__初始化该实例。
• 若__new__返回其他类型或None，则__init__不会被调用。

4. 示例对比

python

运行

class MyClass:def __new__(cls, *args, **kwargs):print("调用 __new__ 方法")instance = super().__new__(cls)  # 创建实例return instance  # 必须返回实例def __init__(self, value):print("调用 __init__ 方法")self.value = value  # 初始化属性obj = MyClass(42)
# 输出:
# 调用 __new__ 方法
# 调用 __init__ 方法

5. 关键区别总结

6. 特殊场景示例（单例模式）

python

运行

class Singleton:_instance = None  # 存储单例实例def __new__(cls, *args, **kwargs):if not cls._instance:cls._instance = super().__new__(cls)return cls._instancea = Singleton()
b = Singleton()
print(a is b)  # 输出: True（a和b是同一个实例）

在这个单例模式中，__new__确保类只创建一个实例，而__init__会在每次实例化时被调用（可能导致重复初始化，需注意）。

以下是__new__和__init__方法的异同点总结及示例：

相同点

1. 都是类的特殊方法：在类实例化过程中自动调用。
2. 都参与对象创建过程：共同完成从类到实例的转换。

不同点

示例 1：标准类实例化流程

python

运行

class Point:def __new__(cls, x, y):print(f"调用 __new__，创建 {cls.__name__} 实例")instance = super().__new__(cls)  # 调用父类的__new__创建实例return instance  # 返回当前类的实例，触发__init__def __init__(self, x, y):print(f"调用 __init__，初始化实例")self.x = xself.y = yp = Point(3, 4)
# 输出:
# 调用 __new__，创建 Point 实例
# 调用 __init__，初始化实例

关键点：

• __new__创建了Point类的实例。
• __init__初始化了实例的x和y属性。

示例 2：__new__返回其他类的实例（__init__不会被调用）

python

运行

class Rectangle:def __init__(self, width, height):self.width = widthself.height = heightclass Square:def __new__(cls, side):print(f"调用 Square 的 __new__，但返回 Rectangle 实例")return Rectangle(side, side)  # 返回其他类的实例，不会触发__init__def __init__(self, side):print(f"调用 Square 的 __init__")  # 不会被执行self.side = sides = Square(5)
print(type(s))  # 输出: <class '__main__.Rectangle'>
# 输出:
# 调用 Square 的 __new__，但返回 Rectangle 实例
# （__init__未被调用）

关键点：

• Square的__new__返回了Rectangle的实例。
• Square的__init__未被调用，因为返回的不是Square的实例。

示例 3：单例模式（控制实例创建）

python

运行

class Database:_instance = None  # 存储单例实例def __new__(cls, *args, **kwargs):if not cls._instance:print(f"创建新的 {cls.__name__} 实例")cls._instance = super().__new__(cls)  # 创建实例else:print(f"复用已有的 {cls.__name__} 实例")return cls._instance  # 返回单例实例def __init__(self, db_name):print(f"初始化数据库: {db_name}")self.db_name = db_name  # 每次实例化都会执行（可能导致重复初始化）# 多次实例化
db1 = Database("prod")
db2 = Database("test")print(db1 is db2)  # 输出: True（单例生效）
print(db1.db_name)  # 输出: test（被第二次初始化覆盖）

关键点：

• __new__确保只创建一个实例（单例）。
• __init__每次都会被调用，可能导致属性被重复设置（需谨慎设计）。

总结

• __new__ 是对象创建的入口，负责分配内存并返回实例。
• __init__ 是对象初始化的入口，负责设置实例的初始状态。
• 只有当__new__返回当前类的实例时，__init__才会被调用，否则实例化过程直接完成。

4 就是类比一下Java里面__new__就是new一个对象的操作，__init__是this的操作？

你的类比有一定道理，但需要注意 Python 和 Java 在对象创建机制上的核心差异。以下是更准确的对比：

Java vs Python：对象创建的类比

Java 的对象创建

在 Java 中，创建对象的完整流程包括：

1. 内存分配：通过new关键字为对象分配内存空间。
2. 构造方法调用：自动调用类的构造方法（如MyClass()）初始化对象属性。

java

public class Point {private int x;private int y;// 构造方法（对应Python的__init__）public Point(int x, int y) {this.x = x;  // 初始化属性this.y = y;}
}// 创建对象：先分配内存，再调用构造方法
Point p = new Point(3, 4);

Python 的对象创建

在 Python 中，对应的流程由__new__和__init__共同完成：

1. 内存分配：__new__方法创建并返回对象实例。
2. 初始化：若__new__返回的是当前类的实例，则自动调用__init__设置属性。

python

运行

class Point:def __new__(cls, x, y):# 分配内存（默认调用object.__new__）return super().__new__(cls)def __init__(self, x, y):# 初始化属性（对应Java构造方法中的this.x = x）self.x = xself.y = y# 创建对象：先调用__new__，再调用__init__
p = Point(3, 4)

你的类比：是否准确？

核心差异

1. Python 的灵活性
   Python 的__new__允许你：

   • 返回其他类的实例（如单例模式）。
   • 完全绕过__init__（当返回非当前类实例时）。
   • 自定义对象创建逻辑（如元类编程）。

   Java 的new则是固定的语法，无法修改对象创建的底层逻辑。

2. 隐式调用

   • Java 的new和构造方法必须显式配合使用。
   • Python 的__new__和__init__由解释器自动调用，通常无需手动干预。

更准确的类比

总结

你的类比在 “初始化属性” 的层面上是合理的，但需要注意：

• Java 的new 是一个原子操作（分配内存 + 调用构造方法）。
• Python 的__new__ + __init__ 是一个可拆分的过程（创建对象和初始化对象分离）。

如果需要更深入控制对象创建（如单例、不可变对象），Python 的__new__提供了比 Java 更灵活的机制。

5 Java 和 Python 的对象创建机制

Java 和 Python 在对象创建时都是分步骤按顺序执行的，但具体机制有所不同：

Java 的对象创建步骤

1. 内存分配（由new关键字触发）
   • JVM 为对象分配内存空间，初始化为默认值（如int为 0，引用为null）。
2. 构造方法调用
   • 自动调用类的构造方法，在内存中填充对象的实际属性值（通过this.x = x等操作）。

java

// Java示例
Point p = new Point(3, 4);  // 先分配内存，再调用构造方法

Python 的对象创建步骤

1. 调用__new__
   • Python 解释器调用类的__new__方法，默认通过super().__new__(cls)创建实例。
2. 调用__init__（如果__new__返回当前类的实例）
   • 若__new__返回的是cls的实例，则自动调用__init__初始化属性。

python

运行

# Python示例
p = Point(3, 4)  # 先调用__new__，再调用__init__（如果__new__返回Point实例）

关键区别

总结

• Java：new操作是原子性的，但底层仍分为内存分配和构造方法调用两个步骤。
• Python：__new__和__init__是可拆分的，允许更灵活的控制（如跳过__init__）。

两者都是顺序执行，而非 “同时进行”。Python 的灵活性源于将创建和初始化拆分为两个独立的方法。

6 java和python会默认实现上述过程吗（python的new和init需要手动写吗？）

在 Python 中，__new__和__init__都有默认实现，但你可以根据需要手动重写它们。以下是详细说明：

1. 默认实现

• __new__：
  所有类默认继承自object，而object类提供了一个通用的__new__实现。它负责创建并返回类的实例，通常无需手动编写。

• __init__：
  默认的__init__是空方法，不执行任何操作（即接收参数但不设置任何属性）。

python

运行

class Point:pass  # 未显式定义__new__和__init__p = Point(3, 4)  # 可以正常创建实例，但无法存储参数3和4
print(p)  # <__main__.Point object at 0x...>

2. 何时需要手动重写？

重写__init__

当你需要初始化对象的属性时，通常需要重写__init__：

python

运行

class Point:def __init__(self, x, y):self.x = xself.y = yp = Point(3, 4)
print(p.x, p.y)  # 3 4

重写__new__

以下场景需要重写__new__：

• 单例模式（确保类只有一个实例）：

  python

  运行

  class Singleton:_instance = Nonedef __new__(cls, *args, **kwargs):if not cls._instance:cls._instance = super().__new__(cls)return cls._instance
  

• 创建不可变对象的子类（如int, str）：

  python

  运行

  class PositiveInt(int):def __new__(cls, value):return super().__new__(cls, abs(value))  # 强制为正数num = PositiveInt(-5)
  print(num)  # 5
  

• 返回其他类的实例（跳过当前类的__init__）：

  python

  运行

  class Rectangle:def __init__(self, width, height):self.width = widthself.height = heightclass Square:def __new__(cls, side):return Rectangle(side, side)  # 返回Rectangle实例
  

3. 注意事项

• __new__必须返回实例：
  若__new__未返回cls的实例（或其他对象），__init__将不会被调用。

• __init__不能返回非 None 值：
  __init__必须返回None（默认），否则会抛出TypeError。

• 默认实现通常足够：
  大多数情况下，使用默认的__new__即可，仅需重写__init__来初始化属性。

总结

如果你不确定是否需要重写某个方法，建议先尝试使用默认实现，遇到特定需求时再考虑自定义。

Java 中虽然没有__new__和__init__这样的显式方法，但对象创建的底层机制也有 “默认行为”，只是实现方式与 Python 不同，且灵活性更低。具体来说：

1. Java 的 “默认内存分配”（类似 Python 的__new__）

• 由 JVM 自动完成，开发者无法像 Python 重写__new__那样自定义内存分配逻辑。
• 当使用new 类名()时，JVM 会自动执行：
  1. 为对象分配堆内存；
  2. 将内存初始化为默认值（如int为 0，Object引用为null）。
• 这个过程是黑盒化的，开发者无法干预（除非使用 JNI 等底层技术，但不属于常规开发）。

2. Java 的 “默认初始化”（类似 Python 的__init__）

• 默认构造方法：如果类中没有显式定义构造方法，Java 编译器会自动生成一个无参构造方法（类似 Python 的默认__init__），但这个默认构造方法什么都不做（不会主动初始化属性）。

  java

  class Point {int x;int y;// 编译器自动生成默认构造方法：public Point() {}
  }// 使用时
  Point p = new Point();  // 调用默认构造方法，x和y保持默认值0
  

• 必须显式定义构造方法才能初始化属性：
  与 Python 不同，Java 的默认构造方法不会帮你初始化属性（如x=3, y=4），必须手动定义构造方法才能完成初始化：

  java

  class Point {int x;int y;// 手动定义构造方法（类似重写Python的__init__）public Point(int x, int y) {this.x = x;  // 手动初始化this.y = y;}
  }
  

Java 与 Python 的核心差异

总结

• Java 的对象创建过程是高度封装的：内存分配完全由 JVM 控制，默认初始化（默认构造方法）几乎无实际作用，必须手动编写构造方法才能完成属性初始化。
• Python 的__new__和__init__则将这两个步骤显式暴露给开发者，允许自定义，灵活性更高。

简单说：Java 的 “默认行为” 是 “不做事”，需要开发者手动补齐；Python 的默认行为是 “能做事”（创建实例、空初始化），开发者按需修改即可。