Python之父：爲何操做符頗有用？

這是我在python-ideas上發佈的一些東西，但我認爲這些頗有趣,應該分享給更多的人。

最近有不少關於合併兩個dict(詞典)的運算符的討論。

這促使我思考爲何有些人喜歡運算符，我想起了30多年前與導師Lambert Meertens的一次討論。

對於數學家來講，運算符對於他們的思考方式相當重要。咱們來選取一個簡單的操做，好比將兩個數相加，並嘗試研究它的一些行爲。在學習中有迷茫不知如何學習的朋友小編推薦一個學Python的學習q u n 227  -435-  450能夠來了解一塊兒進步一塊兒學習！免費分享視頻資料

add(x, y) == add(y, x) (1)

式(1)表示了加法的交換律。它一般用運算符來書寫，這使得它更簡潔:

x + y == y + x (1a)

這彷佛是一個小小的收穫。

如今咱們來考慮一下結合律:

add(x, add(y, z)) == add(add(x, y)， z) (2)

式(2)能夠用運算符重寫:

x + (y + z) == (x + y) + z (2a)

這比式(2)容易理解得多，而且咱們發現括號是多餘的，因此如今咱們能夠這樣寫:

x + y + z (3)

沒有歧義(+ 運算符綁定到左邊仍是右邊並不重要)。

許多其餘定律也能夠很容易的使用運算符來寫。這裏還有一個關於加法恆等元素的例子:

add(x, 0) == add(0, x) == x (4)

相比於

x + 0 == 0 + x == x (4a)

這裏的總的思想就是一旦你學會了這個簡單的表示法，用它們寫的方程就比用函數表示法寫的方程更容易「操做」——就好像咱們的大腦用不一樣的大腦機制來掌握運算符，這是更有效率的方法。

我認爲，使用運算符編寫的公式更容易被「視覺化」處理就與此有關: 它們利用了大腦的視覺處理機制，而這一機制在很大程度上是在潛意識中運做的，而且它會告訴大腦的意識部分它看到了什麼（好比，「椅子」而不是「幾塊木頭連在一塊兒」)。函數符號在咱們的大腦中則必須走一條不一樣的路徑，這是無心識的(它與內容的閱讀和理解有關，這是在比視覺處理更晚的年齡段才學會/訓練的)。

當你將多個運算符結合在一塊兒時，視覺處理的功能就會變得很是明顯。例如，考慮一下分配律:

mul (n,add(x, y)) == add(mul (n, x) mul (n, y)) (5)

這寫起來很惱火，我相信一開始你是不會看到這個規律的(或者至少你不會馬上看到它，若是我沒有提到這是分配律的話)。

與下式比較：

n * (x + y) == n * x + n * y (5a)

注意，這裏也使用了相對的運算符優先級。一般數學家們會把它寫得更緊湊:

n(x+y) == nx+ny (5b)

可是，遺憾的是，目前這超出了Python解析器的能力。

運算符表示法的另外一個很是強大的方面是，能夠方便地將它們應用於不一樣類型的對象。例如，定律(1)到(5)在x、y和z是相同大小的向量，而n是標量(用0向量代替字面量「0」)時也適用，若是它們是矩陣(一樣,n必須是一個標量)也適用。

你能夠這樣處理不一樣域中的對象。例如，上面的定律(1)到(5)也適用於函數(n也是一個標量)。

經過明智地選擇運算符，數學家們能夠運用他們的視覺大腦來幫助他們更好地進行數學研究: 他們會更快地發現新的有趣的定律，由於有時黑板上的符號就會跳到你面前，給你提供一條通往難以捉摸的數學證實的道路。

如今，編程並不徹底等同於數學，但咱們都知道可讀性很重要，這就是Python中運算符重載的做用。一旦你內化了運算符具備的簡單屬性，使用+號進行字符串或列表鏈接將比純OO表示法更具可讀性，上面(2)和(3)解釋了（部分程度上）爲何是這樣。

固然，這樣作絕對有可能作過火——而後你就會使用Perl。但我認爲，那些指出「已經有辦法作到這一點」的人忽略了一點，即真正理解這一點是比較容易的:

d = d1 + d2

和下面相比:

d = d1.copy ()

d.update(d2) #修正:這一行以前是錯誤的

這不只僅是少了幾行代碼的事: 第一種形式容許咱們使用咱們的視覺處理,以幫助咱們更快的看到它的意思,而且不會影響咱們大腦的其餘部分(例如，這些部分可能已經被跟蹤d1和d2的意思佔據)。

固然，任何事情都是有代價的。你必須學習運算符，而且在應用於不一樣對象類型時必須學習它們的屬性。(數學中也是如此——對於數字，x*y == y*x，可是這個屬性不適用於函數或矩陣; 另外一方面，正如結合律同樣， x+y == y+x適用於全部狀況。)

「可是性能呢?」我聽見你這樣問。好問題。在我看來，可讀性第一，性能第二。在基本的例子(d = d1 + d2)中，與使用update的兩行代碼版本相比，沒有性能損失，並且可讀性明顯提升。我能想到不少狀況，性能差別可有可無，但可讀性是最重要的，對我來講，這是默認的假設(即便在Dropbox——咱們最重要的性能代碼已經用醜陋的Python或Go重寫過了)。對於少數性能相當重要的狀況，很容易將運算符版本轉換爲其餘版本——*一旦你確認了這是頗有必要的*(多是經過分析得出d的)。