python第44课练习—魔法方法:简单定制(计时器的类)

1、按照课堂中的程序,如果开始计时的时间是(2022年2月26日16:30:30),停止时间是(2025年1月23日15:30:30),那按照我们用停止时间减去开始时间的计算方式就会出现负数,你应该如何对此进行一些转换?

参考代码:

import time as t

class MyTimer():
    def __init__(self):
        self.unit = ['年','月','天','小时','分钟','秒']
        self.borrow = [0,12,31,24,60,60] # 新增
        self.prompt = '未开始计时!'
        self.lasted = []
        self.begin = 0
        self.end = 0

    def __str__(self):
        return self.prompt
    
    __repr__=__str__

    def __add__(self,other):    # 可以计算多个计时结果的和
        prompt = '总共运行了'
        result = []
        for index in range(6):
            result.append(self.lasted[index])
            if result[index]:
                prompt += (str(result[index]) + self.unit[index])
        return prompt

    # 开始计时
    def start(self):
        self.begin = t.localtime()
        self.prompt = '提示,请先调用stop()停止计时!'
        print('计时开始....')

    # 停止计时
    def stop(self):
        if not self.begin:  # if后面为真(1)才执行
            print('提示:请先调用start()进行计时!')
        else:
            self.end = t.localtime()
            self._calc()
            print('计时结束!')
            
    # 内部方法,计算运行时间
    def _calc(self):
        self.lasted = []
        self.prompt = '总共运行了'
        for index in range(6):  # 这里新增修改
            temp = self.end[index] - self.begin[index]
            # 低位不够减,需向高位借位
            if temp < 0:
                # 测试高位是否有得“借”,没得借的话再向高位借....
                i = 1
                while self.lasted[index - i] < 1:
                    self.lasted[index - i] += self.borrow[index - i] - 1 # 高位-1
                    self.lasted[index - i -1] -= 1
                    i += 1

                    self.lasted.append(self.borrow[index] + temp)
                    self.lasted[index - 1] -= 1
            else:
                self.lasted.append(temp)
                
        # 由于高位随时会被借位,所以打印要放在最后
        for index in range(6):
            if self.lasted[index]:
                self.prompt += str(self.lasted[index]) + self.unit[index]
                
        # 为下一轮计时初始化变量
        self.begin = 0
        self.end = 0 

借位那里还需要再理解理解。

2、改进课堂中的例子,这次使用perf_counter()和process_time()作为计时器。另外增加一个set_timer(),方法,用于设置默认计时器(默认是perf_counter(),可以通过此方法修改为process_time())

相信大家已经意识到不对劲了:为什么一个月一定要有31天?不知道有可能也是30或29天吗?(上一题我们的答案是假设一个月有31天)

image.png

答:没错,如果要正确得到月份的天数,我们还需要考虑是否闰年,还有每月的最大天数,所以太麻烦了.....如果我们不及时纠正,就会再错误的道路上越走越远......

所以,这一次小甲鱼提出了更优秀的解决方案(Python官方推荐使用):用time模块的perf_counter()process_time()来计算,其中perf_counter()返回计时器的精准时间(系统运行的时间);process_time()返回当前进程执行CPU的时间总和。
参考代码:

import time as t

class MyTimer:
    def __init__(self):
        self.prompt = '未开始计时!'
        self.lasted = 0.0
        self.begin = 0
        self.end = 0
        self.default_timer = t.perf_counter

    def __str__(self):
        return self.prompt

    __repr__ = __str__

    def __add__(self,other):
        result = self.lasted + other.lasted
        prompt = '总共运行了 %0.2f 秒' % result
        return prompt

    # 开始计时
    def start(self):
        self.begin = self.default_timer()
        self.prompt = '提示:请先调用 stop() 停止计时!'
        print('计时开始....')

    # 停止计时
    def stop(self):
        if not self.begin:
            print('提示:请先调用 start() 计时!')
        else:
            self.end = self.default_timer()
            self._calc()
            print('计时结束!')

    # 内部方法,计算运行时间
    def _calc(self):
        self.lasted = self.end - self.begin
        self.prompt = '总共运行了 %0.2f 秒' % self.lasted

        # 为下一轮计时初始化变量
        self.begin = 0
        self.end = 0

    # 设置计时器(time.perf_counter()或 time.process_time())
    
def set_timer(self,timer):
        if timer == 'process_time':
            self.default_timer = t.process_time
        elif timer == 'perf_counter':
            self.default_timer = t.perf_counter
        else:
            print('输入无效,请输入perf_counter 或process_time')

3、既然已经到了这一步,那不如再深入一下。再次改进我们的代码,让它能够统计一个函数运行的若干次的时间。

  • 要求一:函数调用次数可以设置(默认是1000000次)
  • 要求二:新增一个timing()方法,用于启动计时器。
    函数演示:
def test():
    text = 'I love FishC.com!'
    char = 'o'
    if char in text:
        pass

    
>>> t1 = MyTimer(test)
>>> t1.timing()
>>> print(t1)
总共运行了  1.43 秒
>>> t2 = MyTimer(test,100000)
>>> t2.timing()
>>> print(t2)
总共运行了  0.14 秒

参考代码:

import time as t

class MyTimer:
    def __init__(self,func,number = 1000000):
        self.prompt = '未开始计时!'
        self.lasted = 0.0
        self.default_timer = t.perf_counter
        self.func = func
        self.number = number

    def __str__(self):
        return self.prompt

    __repr__ = __str__

    def __add__(self,other):
        result = self.lasted + other.lasted
        prompt = '总共运行了%0.2f秒' % result
        return prompt

    # 内部方法,计算运行时间
    def timing(self):
        self.begin = self.default_timer()
        for i in range(self.number):
                self.func()
            self.end = self.default_timer()
            self.lasted = self.end - self.begin
            self.prompt = '总共运行了 % 0.2f 秒' % self.lasted

    # 设置计时器(time.perf_counter()或time.process_time())
    def set_timer(self,timer):
        if timer == 'process_time':
            self.default_timer = t.process_time
        elif timer == 'perf_counter':
            self.defalut_timer = t.perf_counter
        else:
            print('输入无效,请输入 perf_counter 或 process_time')

其实,小甲鱼有一件事一直瞒着大家.....就是......关于Python代码优化你需要知道的最重要的问题是,绝不要自己编写计时函数!!!!!

image.png

因为很短的一个代码计时都很复杂,因为你不知道处理器有多少时间用于运行这个代码?有什么在后台运行?小小的疏忽可能会破坏你的百年大计,后台服务偶尔被“唤醒”在最后千分之一秒做一些像查收信件、连接计时通信服务器、检查应用程序更新、扫描病毒、查看是否有磁盘被插入光驱之类很有意义的事。在开始计时测试之前,把一切都关掉,断开网络的连接。再次确定一切都关上后关掉那些不断查看网络是否恢复的服务等等。

接下来是计时框架本身引入的变化因素。Python解释器是否缓存了方法名的查找?是否缓存代码块的编译结果?正则表达式呢?你的代码运行时有副作用吗?不要忘记,你的工作结果是以比秒更小的单位呈现,你的计时框架中的小错误将会带来不可挽回的结果扭曲。

Python社区有句俗语:“Python自己带着电池。”别自己写计时框架。Python具备一个叫做timeit的完美计时工具。

或许你现在怨恨小甲鱼为什么不早点说,但如果你在这节课的折腾中已经掌握了类的定制和使用,那目的就达到了。接下来,请认真阅读更为专业的计时器用法及实现源码:timeit模块详解(准确测量小段代码的执行时间)

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