1、如何動態生成變量名?
M 同學的問題如下:
打擾一下大家,請教個問題,已知 list = ['A', 'B', 'C', 'D'] , 如何才能得到以 list 中元素命名的新列表 A = [], B = [], C = [], D = []呢?
簡單理解,這個問題的意思是,將字符串內容作為其它對象的變量名。
list 中的元素是字符串,此處的 ‘A’-‘D’ 是常量 ,而在要求的結果中,A-D 是變量 。
如果強行直接將常量當做變量使用,它會報錯:
>>> 'A' = []
...SyntaxError: can't assign to literal
報錯中的literal 指的是字面量 ,這是計算機科學中常見的一個概念,用於表達源代碼中的固定值。 例如,整數、浮點數、字符串等基本類型,就是字面量。
字面量指的就是一個量本身,可以理解為一種原子性的實體,當然不能再被賦值了。
所以,取出的字符串內容,並不能直接用作變量名,需要另想辦法。
有初學者可能會想,list[0] = [] 行不行?當然不行,因為沒有出現 A 。那 A = list[0] ,接着 A = [] 呢?那也不行,因為這里的 A 是你憑空定義出來的,而不是從已有條件中生成的。
我覺得這個題目很有意思,值得玩味。因為,如果能解決這個問題,那就意味着可以不作預先定義,而是動態地生成變量名,這不僅能減少給變量取名的麻煩,還實現了自動編碼!
可以設想一下未來,人工智能在編寫代碼的時候,如果能根據已知條件,動態生成變量名,那編寫代碼的過程不就順利多了么?(據說,現在已經有人工智能可以編寫代碼了,不知它在取變量名時,是用的什么方法?)
2、辦法總是有的
# J 同學的解答
>>> list1 = ['A', 'B', 'C', 'D']
>>> for i in list1:
>>> globals()[i] = []
>>> A
[]
這個方法通過修改全局命名空間,巧妙地“定義”出了新的變量。globals() 方法取出來的是一個字典,字符串 ‘A’ 是其中一個鍵值(key),而這個鍵值恰恰是全局命名空間中的一個變量,這就實現了從常量到變量的轉化。
在數據結構層面上,空列表 [] 作為一個值(value)跟它的字符串鍵值綁定在一起,而在運用層面上,它作為變量內容而跟變量名綁定在一起。
看到這個回答的時候,我就突然想起來一篇文章,講的正是動態地進行變量賦值 的問題啊!我似乎只關注了 globals() 與 locals() 用法的區別,卻沒有真正地掌握它們的原初用途。
J 同學說,他正是看了那篇文章,才學得了這個方法。這就有意思了,我分享了一個自己囫圇吞棗的知識,然后它被 J 同學吸收掌握,最后反饋回來解決了我的難題。
我真切地感受到了知識分享的魅力:知識在流動中獲得生命,在碰撞中鋥亮色澤。
同時,我也真切地明白了一個互助的學習團體的好處:利人者也利己,互助者共同進步。
3、動態執行代碼的方法
Q 同學提供了一個不同的答案:
# Q 同學的解答
>>> list1 = ['A', 'B', 'C', 'D']
>>> for i in list1:
>>> exec(f"{i} = []")
>>> A
[]
他的寫法用到了 Python 3.6 才引入的 f-strings 特性,事實上,在較低版本中,也是可以實現的,只需要保證 exec() 方法接收的參數是包含了變量 i 的字符串即可,例如這樣寫:
# 以下代碼可替換上例的第 4 行
exec(i + " = []")
# 或者:
exec("{} = []".format(i))
# 或者:
exec(' '.join([i, '= []']))
這幾種寫法的區別只是字符串拼接法的區別,關於如何拼接字符串,以及不同方法間的區別,參看《Python拼接字符串的七種方式》。
Q 同學這個答案的核心在於 exec() 方法,它是內置的,用途是執行儲存在字符串或文件中的代碼段。
它的基礎用法如下:
>>> exec('x = 1 + 2')
>>> x
3
# 執行代碼段
>>> s = """
>>> x = 10
>>> y = 20
>>> sum = x + y
>>> print(sum)
>>> """
>>> exec(s)
30
看完了 exec() 的用法,我們再回來看 Q 同學的答案。for-循環中取出來的 i 是字符串,而拼接后的字符串經過 exec() 的處理,就獲得了動態編寫代碼的效果。
也就是說,因為字符串常量的內容被當做有效代碼而執行了,其中的 'A'-'D' 元素,就取得了新的身份,變成了最終的 A-D 變量名。
這個方法看起來很簡單啊,可是 exec() 方法太生僻,直到 Q 同學提出,我們才醒悟過來。
注意:在 Python3 中,exec() 是個內置方法;而在 Python2 中,exec 是個語句(statement),另外有個 execfile() 方法,兩者相合並,就成了 Python3 中的 exec() 方法。本文使用的是 Python3。
4、總結
抽象一下最初的問題,它實際問的是“如何將字符串內容作為其它對象的變量名”,更進一步地講是——“如何將常量轉化為變量 ”。
使用直接進行賦值的靜態方法,行不通。
兩位同學提出的方法都是間接的動態方法:一個是動態地進行變量賦值,通過修改命名空間而植入變量;一個是動態地執行代碼,可以說是通過“走后門”的方式,安插了變量。
兩種方法殊途同歸,不管是白貓還是黑貓,它們都抓到了老鼠。
這兩種方法已經給我們帶來了很有價值的啟發,同時,因為它們,群內小伙伴們更是發散地討論一些相關聯的話題,例如:S 同學提出了另一種修改命名空間中變量的寫法、L 同學提到了 eval() 的意義、eval() 與 exec() 的區別、我查到了為什么要慎用 eval() 、C 與 H 同學提到了 eval() 的安全用法……
雖然,某些話題無法在群聊中充分展開,但是,這些話題知識的延展聯系,大大地豐富了本文開頭的問題,這一個微小的問題,牽連出來了兩個大的知識體系。