我们来看看三种Python反转字符串方法的性能差距

简介: 我们来看看三种Python反转字符串方法的性能差距

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  反转Python字符串的三种主要方法:“切片”,反转迭代和经典的就地反转算法。


在Python中反转字符串的最佳方法是什么?当然,在日常编程中并不经常使用字符串反转,但是这是一个受欢迎的面试问题:


#你有这个:
'TURBO'
#而您想要的是:
'OBRUT'

这个问题的一种变化是编写一个函数,该函数检查给定的字符串是否是回文,


def is_palindrome(string):
    reversed_string = # ???
    return string == reversed_string
>>> is_palindrome('TACOCAT')
True
>>> is_palindrome('TURBO')
False

显然,我们需要弄清楚如何反转字符串以is_palindrome在Python中实现此功能应该怎么做?

Pythonstr字符串对象没有内置.reverse()方法,就像其他语言(例如Java或C#)进入Python时所呈现的那样,以下方法将会报错

    >>> 'TURBO'.reverse()
    Traceback (most recent call last):
      File "<stdin>", line 1, in <module>
    AttributeError: 'str' object has no attribute 'reverse'
    

    这次我们将介绍在Python中反转字符串的三种主要方法以及比较三者之间的性能差距。


    第一种:使用“ [::-1]切片技巧反转Python字符串

    字符串遵循Python中的序列协议。并且所有序列都支持一个强大的功能,称为切片。您可以将切片视为方括号索引语法的扩展。

    它包括一个特殊情况,其中用“ [::-1]切片序列会产生反向副本。因为Python字符串是序列,所以这是获取字符串的反向副本的快速简便的方法:



    >>>  'TURBO' [:: - 1 ]
    'OBRUT'

    可以将此切片表达式写到一个函数中,让代码的作用更加明显:


    defreverse_string1(s):
        """Return a reversed copyof `s`"""
        returns[::-1]
    >>>reverse_string1('TURBO')
    'OBRUT'

    新手第一次遇到列表切片时可能很难理解列表切片。

    我觉得使用Python的切片功能来反转字符串是一个不错的解决方案,但是对于初学者来说可能很难理解。

    继续…



    第二种:使用reversed()和反转Python字符串str.join()


    使用reverse()内置的reverse迭代来反转字符串。从而得到一个反向迭代器,然后循环遍历字符串中的元素。例如:


      >>>foreleminreversed('TURBO'):
      ...     print(elem)
      O
      B
      R
      U
      T

      使用reversed()不会修改原始字符串(由于Python中的字符串是不可变的,因此不会起作用。)

      到目前为止,所看到的只是如何以相反的顺序遍历字符串的字符。但是,如何使用reverse()函数使用这种方法创建Python字符串的反向副本呢?

      看以下例子


      >>> ''.join(reversed('TURBO'))
      'OBRUT'

      此代码段使用该.join()方法将反向迭代产生的所有字符合并到一个新字符串中。

      当然,还可以再次将此代码写到单独的函数中创建适当的“反向字符串”。例如:


      defreverse_string2(s):
          """Return a reversed copyof `s`"""
          return"".join(reversed(s))
      >>>reverse_string2('TURBO')
      'OBRUT'

      它可以清楚地表达正在发生事情的过程,即使是小白也可以直观地了解到正在执行的过程。



      第三种:移植到Python的“经典”就地字符串反转算法


      这是移植到Python的“经典”就地字符串反转算法。因为Python字符串是不可变的,所以首先需要将输入字符串转换为可变的字符列表,就可以执行就地字符交换:


      defreverse_string3(s):
          """Return a reversed copyof `s`"""
          chars=list(s)
          foriinrange(len(s)//2):
              tmp=chars[i]
              chars[i]=chars[len(s)-i-1]
              chars[len(s)-i-1]=tmp
          return''.join(chars)
      >>>reverse_string3('TURBO')
      'OBRUT'

      但是,此方法方非常不实用,它没有发挥Python的优势,并且基本上是C算法的直接移植。哈哈哈,估计大家都不考虑吧

      接下来我将对这三种实现进行基准测试。


      性能比较


      在实现了字符串反转方法之后,我们测试下是三种方法的性能如何

      因此,我们开始进行一些基准测试:


      >>>importtimeit
      >>>s='abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'*10
      >>>timeit.repeat(lambda:reverse_string1(s))
      [0.6848115339962533,0.7366074129968183,0.7358982900041156]
      >>>timeit.repeat(lambda:reverse_string2(s))
      [5.514941683999496,5.339547180992668,5.319950777004124]
      >>>timeit.repeat(lambda:reverse_string3(s))
      [48.74324739299482,48.637329410004895,49.223478018000606]

      汇总成表格形式:

      算法

      执行时间处理时间

      慢一点

      切片

      0.72

      1

      反向+加入

      5.39

      7.5

      经典

      48.87

      67.9

      由此可见,这三种实现之间存在巨大的性能差距

      切片是最快的方法,reversed()比切片慢8倍,而“经典”就地算法在该基准测试中要慢71倍!


      总结:

      如果您想知道在Python中反转字符串的最佳方法是什么,我的答案是:“取决于情况”。就我个人而言,我喜欢这种reversed()方法,因为它是“自我记录”且相当快。

      但是,有一种观点认为,出于性能考虑,应使用快八倍的切片方法……

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