怎么愉快地遷移到Python 3

這篇文章主要介紹了怎么愉快地遷移到Python 3，具有一定借鑒價值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

引言

如今 Python 成為機(jī)器學(xué)習(xí)和大量使用數(shù)據(jù)操作的科學(xué)領(lǐng)域的主流語言; 它擁有各種深度學(xué)習(xí)框架和完善的數(shù)據(jù)處理和可視化工具。但是，Python 生態(tài)系統(tǒng)在 Python2 和 Python3 中共存，而Python2 仍在數(shù)據(jù)科學(xué)家中使用。到2019年底，也將停止支持 Python2。至于numpy，2018年9月之后任何新功能版本都將只支持Python3。同樣的還包括pandas, matplotlib, ipython, jupyter notebook and jupyter lab。所以遷移到python3刻不容緩，當(dāng)然不止是這些，還有些新特性讓我們跟隨后面到文章一一進(jìn)行了解。

使用pathlib處理更好的路徑

pathlib 是 Python3 中的一個默認(rèn)模塊，可以幫助你避免使用大量的 os.path.join。

from pathlib import Path
dataset = 'wiki_images'
datasets_root = Path('/path/to/datasets/')
#Navigating inside a directory tree,use:/
train_path = datasets_root / dataset / 'train'
test_path = datasets_root / dataset / 'test'
for image_path in train_path.iterdir():
 with image_path.open() as f: # note, open is a method of Path object
  # do something with an image

不要用字符串鏈接的形式拼接路徑，根據(jù)操作系統(tǒng)的不同會出現(xiàn)錯誤，我們可以使用/結(jié)合 pathlib來拼接路徑，非常的安全、方便和高可讀性。

pathlib 還有很多屬性，具體的可以參考pathlib的官方文檔，下面列舉幾個：

from pathlib import Path
a = Path("/data")
b = "test"
c = a / b
print(c)
print(c.exists()) # 路徑是否存在
print(c.is_dir()) # 判斷是否為文件夾
print(c.parts) # 分離路徑
print(c.with_name('sibling.png')) # 只修改拓展名, 不會修改源文件
print(c.with_suffix('.jpg')) # 只修改拓展名, 不會修改源文件
c.chmod(777) # 修改目錄權(quán)限
c.rmdir() # 刪除目錄

類型提示現(xiàn)在是語言的一部分

     一個在 Pycharm 使用Typing的例子:

   引入類型提示是為了幫助解決程序日益復(fù)雜的問題，IDE可以識別參數(shù)的類型進(jìn)而給用戶提示。

關(guān)于Tying的具體用法，可以看我之前寫的:python類型檢測最終指南--Typing的使用

運(yùn)行時類型提示類型檢查

     除了之前文章提到 mypy 模塊繼續(xù)類型檢查以外，還可以使用 enforce 模塊進(jìn)行檢查，通過 pip 安裝即可，使用示例如下:

import enforce
@enforce.runtime_validation
def foo(text: str) -> None:
 print(text)
foo('Hi') # ok
foo(5) # fails

輸出

Hi
Traceback (most recent call last):
 File "/Users/chennan/pythonproject/dataanalysis/e.py", line 10, in <module>
 foo(5) # fails
 File "/Users/chennan/Desktop/2019/env/lib/python3.6/site-packages/enforce/decorators.py", line 104, in universal
 _args, _kwargs, _ = enforcer.validate_inputs(parameters)
 File "/Users/chennan/Desktop/2019/env/lib/python3.6/site-packages/enforce/enforcers.py", line 86, in validate_inputs
 raise RuntimeTypeError(exception_text)
enforce.exceptions.RuntimeTypeError: 
 The following runtime type errors were encountered:
  Argument 'text' was not of type <class 'str'>. Actual type was int.

使用@表示矩陣的乘法

   下面我們實(shí)現(xiàn)一個最簡單的ML模型——l2正則化線性回歸(又稱嶺回歸)

# l2-regularized linear regression: || AX - y ||^2 + alpha * ||x||^2 -> min
# Python 2
X = np.linalg.inv(np.dot(A.T, A) + alpha * np.eye(A.shape[1])).dot(A.T.dot(y))
# Python 3
X = np.linalg.inv(A.T @ A + alpha * np.eye(A.shape[1])) @ (A.T @ y)

使用@符號，整個代碼變得更可讀和方便移植到其他科學(xué)計算相關(guān)的庫，如numpy, cupy, pytorch, tensorflow等。

**通配符的使用

在 Python2 中，遞歸查找文件不是件容易的事情，即使是使用glob庫，但是從 Python3.5 開始，可以通過**通配符簡單的實(shí)現(xiàn)。

import glob
# Python 2
found_images = (
 glob.glob('/path/*.jpg')
 + glob.glob('/path/*/*.jpg')
 + glob.glob('/path/*/*/*.jpg')
 + glob.glob('/path/*/*/*/*.jpg')
 + glob.glob('/path/*/*/*/*/*.jpg'))
# Python 3
found_images = glob.glob('/path/**/*.jpg', recursive=True)

更好的路徑寫法是上面提到的 pathlib ，我們可以把代碼進(jìn)一步改寫成如下形式。

# Python 3
import pathlib
import glob
found_images = pathlib.Path('/path/').glob('**/*.jpg')

Print函數(shù)

雖然 Python3 的 print 加了一對括號，但是這并不影響它的優(yōu)點(diǎn)。

使用文件描述符的形式將文件寫入

print >>sys.stderr, "critical error"  # Python 2
print("critical error", file=sys.stderr) # Python 3

不使用 str.join 拼接字符串

# Python 3
print(*array, sep=' ')
print(batch, epoch, loss, accuracy, time, sep=' ')

重新定義 print 方法的行為

既然 Python3 中的 print 是一個函數(shù)，我們就可以對其進(jìn)行改寫。

# Python 3
_print = print # store the original print function
def print(*args, **kargs):
 pass # do something useful, e.g. store output to some file

注意：在 Jupyter 中，最好將每個輸出記錄到一個單獨(dú)的文件中(跟蹤斷開連接后發(fā)生的情況)，這樣就可以覆蓋 print 了。

@contextlib.contextmanager
def replace_print():
 import builtins
 _print = print # saving old print function
 # or use some other function here
 builtins.print = lambda *args, **kwargs: _print('new printing', *args, **kwargs)
 yield
 builtins.print = _print
with replace_print():
 <code here will invoke other print function>

雖然上面這段代碼也能達(dá)到重寫 print 函數(shù)的目的，但是不推薦使用。

print 可以參與列表理解和其他語言構(gòu)造

# Python 3
result = process(x) if is_valid(x) else print('invalid item: ', x)

數(shù)字文字中的下劃線(千位分隔符)

在 PEP-515 中引入了在數(shù)字中加入下劃線。在 Python3 中，下劃線可用于整數(shù)，浮點(diǎn)和復(fù)數(shù)，這個下劃線起到一個分組的作用

# grouping decimal numbers by thousands
one_million = 1_000_000
# grouping hexadecimal addresses by words
addr = 0xCAFE_F00D
# grouping bits into nibbles in a binary literal
flags = 0b_0011_1111_0100_1110
# same, for string conversions
flags = int('0b_1111_0000', 2)

也就是說10000,你可以寫成10_000這種形式。

簡單可看的字符串格式化f-string

Python2提供的字符串格式化系統(tǒng)還是不夠好，太冗長麻煩，通常我們會寫這樣一段代碼來輸出日志信息：

# Python 2
print '{batch:3} {epoch:3} / {total_epochs:3} accuracy: {acc_mean:0.4f}±{acc_std:0.4f} time: {avg_time:3.2f}'.format(
 batch=batch, epoch=epoch, total_epochs=total_epochs,
 acc_mean=numpy.mean(accuracies), acc_std=numpy.std(accuracies),
 avg_time=time / len(data_batch)
)
# Python 2 (too error-prone during fast modifications, please avoid):
print '{:3} {:3} / {:3} accuracy: {:0.4f}±{:0.4f} time: {:3.2f}'.format(
 batch, epoch, total_epochs, numpy.mean(accuracies), numpy.std(accuracies),
 time / len(data_batch)
)

輸出結(jié)果為

120  12 / 300  accuracy: 0.8180±0.4649 time: 56.60

在 Python3.6 中引入了 f-string (格式化字符串)

print(f'{batch:3} {epoch:3} / {total_epochs:3} accuracy: {numpy.mean(accuracies):0.4f}±{numpy.std(accuracies):0.4f} time: {time / len(data_batch):3.2f}')

關(guān)于 f-string 的用法可以看我在b站的視頻[https://www.bilibili.com/video/av31608754]

'/'和'//'在數(shù)學(xué)運(yùn)算中有著明顯的區(qū)別

     對于數(shù)據(jù)科學(xué)來說，這無疑是一個方便的改變

data = pandas.read_csv('timing.csv')
velocity = data['distance'] / data['time']

Python2 中的結(jié)果取決于“時間”和“距離”(例如，以米和秒為單位)是否存儲為整數(shù)。在python3中，這兩種情況下的結(jié)果都是正確的，因?yàn)槌ǖ慕Y(jié)果是浮點(diǎn)數(shù)。

另一個例子是 floor 除法，它現(xiàn)在是一個顯式操作

n_gifts = money // gift_price # correct for int and float arguments
nutshell
>>> from operator import truediv, floordiv
>>> truediv.__doc__, floordiv.__doc__
('truediv(a, b) -- Same as a / b.', 'floordiv(a, b) -- Same as a // b.')
>>> (3 / 2), (3 // 2), (3.0 // 2.0)
(1.5, 1, 1.0)

值得注意的是，這種規(guī)則既適用于內(nèi)置類型，也適用于數(shù)據(jù)包提供的自定義類型（例如 numpy 或pandas）。

嚴(yán)格的順序

下面的這些比較方式在 Python3 中都屬于合法的。

3 < '3'
2 < None
(3, 4) < (3, None)
(4, 5) < [4, 5]

對于下面這種不管是2還是3都是不合法的

(4, 5) == [4, 5]

如果對不同的類型進(jìn)行排序

sorted([2, '1', 3])

雖然上面的寫法在 Python2 中會得到結(jié)果 [2, 3, '1']，但是在 Python3 中上面的寫法是不被允許的。

檢查對象為 None 的合理方案

if a is not None:
 pass
if a: # WRONG check for None
 pass
NLP Unicode問題
s = '您好'
print(len(s))
print(s[:2])

輸出內(nèi)容

Python 2: 6
Python 3: 2

您好.

還有下面的運(yùn)算

x = u'со'
x += 'co' # ok
x += 'со' # fail

Python2 失敗了，Python3 正常工作(因?yàn)槲以谧址惺褂昧硕砦淖帜?。

在 Python3 中，字符串都是 unicode 編碼，所以對于非英語文本處理起來更方便。

一些其他操作

'a' < type < u'a' # Python 2: True
'a' < u'a'     # Python 2: False

再比如

from collections import Counter
Counter('Möbelstück')

在 Python2 中

 Counter({'Ã': 2, 'b': 1, 'e': 1, 'c': 1, 'k': 1, 'M': 1, 'l': 1, 's': 1, 't': 1, '¶': 1, '¼': 1})

在 Python3 中

 Counter({'M': 1, 'ö': 1, 'b': 1, 'e': 1, 'l': 1, 's': 1, 't': 1, 'ü': 1, 'c': 1, 'k': 1})

雖然可以在 Python2 中正確地處理這些結(jié)果，但是在 Python3 中看起來結(jié)果更加友好。

保留了字典和**kwargs的順序

在CPython3.6+ 中，默認(rèn)情況下，dict 的行為類似于 OrderedDict ，都會自動排序（這在Python3.7+ 中得到保證）。同時在字典生成式（以及其他操作，例如在 json 序列化/反序列化期間）都保留了順序。

import json
x = {str(i):i for i in range(5)}
json.loads(json.dumps(x))
# Python 2
{u'1': 1, u'0': 0, u'3': 3, u'2': 2, u'4': 4}
# Python 3
{'0': 0, '1': 1, '2': 2, '3': 3, '4': 4}

這同樣適用于**kwargs(在Python 3.6+中)，它們的順序與參數(shù)中出現(xiàn)的順序相同。當(dāng)涉及到數(shù)據(jù)管道時，順序是至關(guān)重要的，以前我們必須以一種繁瑣的方式編寫它

from torch import nn
# Python 2
model = nn.Sequential(OrderedDict([
     ('conv1', nn.Conv2d(1,20,5)),
     ('relu1', nn.ReLU()),
     ('conv2', nn.Conv2d(20,64,5)),
     ('relu2', nn.ReLU())
    ]))

而在 Python3.6 以后你可以這么操作

# Python 3.6+, how it *can* be done, not supported right now in pytorch
model = nn.Sequential(
  conv1=nn.Conv2d(1,20,5),
  relu1=nn.ReLU(),
  conv2=nn.Conv2d(20,64,5),
  relu2=nn.ReLU())
)

可迭代對象拆包

類似于元組和列表的拆包，具體看下面的代碼例子。

# handy when amount of additional stored info may vary between experiments, but the same code can be used in all cases
model_paramteres, optimizer_parameters, *other_params = load(checkpoint_name)
# picking two last values from a sequence
*prev, next_to_last, last = values_history
# This also works with any iterables, so if you have a function that yields e.g. qualities,
# below is a simple way to take only last two values from a list
*prev, next_to_last, last = iter_train(args)

提供了更高性能的pickle

Python2

import cPickle as pickle
import numpy
print len(pickle.dumps(numpy.random.normal(size=[1000, 1000])))
# result: 23691675
Python3
import pickle
import numpy
len(pickle.dumps(numpy.random.normal(size=[1000, 1000])))
# result: 8000162

空間少了三倍。而且要快得多。實(shí)際上，使用 protocol=2 參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)類似的壓縮(但不是速度)，但是開發(fā)人員通常忽略

這個選項(xiàng)(或者根本不知道)。

注意：pickle 不安全(并且不能完全轉(zhuǎn)移),所以不要 unpickle 從不受信任或未經(jīng)身份驗(yàn)證的來源收到的數(shù)據(jù)。

更安全的列表推導(dǎo)

labels = <initial_value>
predictions = [model.predict(data) for data, labels in dataset]
# labels are overwritten in Python 2
# labels are not affected by comprehension in Python

更簡易的super()

在python2中 super 相關(guān)的代碼是經(jīng)常容易寫錯的。

# Python 2
class MySubClass(MySuperClass):
  def __init__(self, name, **options):
    super(MySubClass, self).__init__(name='subclass', **options)
# Python 3
class MySubClass(MySuperClass):
  def __init__(self, name, **options):
    super().__init__(name='subclass', **options)

這一點(diǎn)Python3得到了很大的優(yōu)化，新的 super() 可以不再傳遞參數(shù)。

同時在調(diào)用順序上也不一樣。

IDE能夠給出更好的提示

使用Java、c#等語言進(jìn)行編程最有趣的地方是IDE可以提供很好的建議，因?yàn)樵趫?zhí)行程序之前，每個標(biāo)識符的類型都是已知的。

在python中這很難實(shí)現(xiàn)，但是注釋會幫助你

這是一個帶有變量注釋的 PyCharm 提示示例。即使在使用的函數(shù)沒有注釋的情況下(例如，由于向后兼容性)，也可以使用這種方法。

Multiple unpacking

如何合并兩個字典

x = dict(a=1, b=2)
y = dict(b=3, d=4)
# Python 3.5+
z = {**x, **y}
# z = {'a': 1, 'b': 3, 'd': 4}, note that value for `b` is taken from the latter dict.

我在b站同樣發(fā)布了相關(guān)的視頻[https://www.bilibili.com/video/av50376841]
同樣的方法也適用于列表、元組和集合(a、b、c是任何迭代器)

[*a, *b, *c] # list, concatenating
(*a, *b, *c) # tuple, concatenating
{*a, *b, *c} # set, union

函數(shù)還支持*arg和**kwarg的多重解包

# Python 3.5+
do_something(**{**default_settings, **custom_settings})
# Also possible, this code also checks there is no intersection between keys of dictionaries
do_something(**first_args, **second_args)
Data classes

Python 3.7引入了Dataclass類，它適合存儲數(shù)據(jù)對象。數(shù)據(jù)對象是什么？下面列出這種對象類型的幾項(xiàng)特征，雖然不全面：

它們存儲數(shù)據(jù)并表示某種數(shù)據(jù)類型，例如：數(shù)字。對于熟悉ORM的朋友來說），數(shù)據(jù)模型實(shí)例就是一個數(shù)據(jù)對象。它代表了一種特定的實(shí)體。它所具有的屬性定義或表示了該實(shí)體。
它們可以與同一類型的其他對象進(jìn)行比較。例如：大于、小于或等于。
當(dāng)然還有更多的特性，下面的這個例子可以很好的替代namedtuple的功能。

dataclass裝飾器實(shí)現(xiàn)了

@dataclass
class Person:
  name: str
  age: int
@dataclass
class Coder(Person):
  preferred_language: str = 'Python 3'

幾個魔法函數(shù)方法的功能（__init__，__repr__，__le__,__eq__）

關(guān)于數(shù)據(jù)類有以下幾個特性：

數(shù)據(jù)類可以是可變的，也可以是不可變的
支持字段的默認(rèn)值
可被其他類繼承
數(shù)據(jù)類可以定義新的方法并覆蓋現(xiàn)有的方法
初始化后處理(例如驗(yàn)證一致性)
更多內(nèi)容可以參考官方文檔。
自定義對模塊屬性的訪問

在Python中，可以用getattr和dir控制任何對象的屬性訪問和提示。因?yàn)閜ython3.7，你也可以對模塊這樣做。

一個自然的例子是實(shí)現(xiàn)張量庫的隨機(jī)子模塊，這通常是跳過初始化和傳遞隨機(jī)狀態(tài)對象的快捷方式。numpy的實(shí)現(xiàn)如下:

# nprandom.py
import numpy
__random_state = numpy.random.RandomState()
def __getattr__(name):
  return getattr(__random_state, name)
def __dir__():
  return dir(__random_state)
def seed(seed):
  __random_state = numpy.random.RandomState(seed=seed)

也可以這樣混合不同對象/子模塊的功能。與pytorch和cupy中的技巧相比。

除此之外，還可以做以下事情：

使用它來延遲加載子模塊。例如，導(dǎo)入tensorflow時會導(dǎo)入所有子模塊(和依賴項(xiàng))。需要大約150兆內(nèi)存。

在應(yīng)用編程接口中使用此選項(xiàng)進(jìn)行折舊

在子模塊之間引入運(yùn)行時路由

內(nèi)置的斷點(diǎn)

在python3.7中可以直接使用breakpoint給代碼打斷點(diǎn)

# Python 3.7+, not all IDEs support this at the moment
foo()
breakpoint()
bar()

在python3.7以前我們可以通過import pdb的pdb.set_trace()實(shí)現(xiàn)相同的功能。

對于遠(yuǎn)程調(diào)試，可嘗試將breakpoint()與web-pdb結(jié)合使用.

Math模塊中的常數(shù)

# Python 3
math.inf # Infinite float
math.nan # not a number
max_quality = -math.inf # no more magic initial values!
for model in trained_models:
  max_quality = max(max_quality, compute_quality(model, data))

整數(shù)類型只有int

Python 2提供了兩種基本的整數(shù)類型，一種是int（64位有符號整數(shù)）一種是long，使用起來非常容易混亂，而在python3中只提供了int類型這一種。

isinstance(x, numbers.Integral) # Python 2, the canonical way
isinstance(x, (long, int))   # Python 2
isinstance(x, int)       # Python 3, easier to remember

在python3中同樣的也可以應(yīng)用于其他整數(shù)類型，如numpy.int32、numpy.int64，但其他類型不適用。

感謝你能夠認(rèn)真閱讀完這篇文章，希望小編分享的“怎么愉快地遷移到Python 3”這篇文章對大家有幫助，同時也希望大家多多支持億速云，關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，更多相關(guān)知識等著你來學(xué)習(xí)!