Python 面试问题

最近正在团队内部普及 Python 语言，有些刚接触 Python 语言的工程师在概念上有很多混淆的地方，刚好看到这篇文章:Python面试问题，里面列举的问题都是关于 Python 基本的常识或者容易混淆的知识点，因此推荐给团队的 Python 初学者。

参数是如何传递的？传值还是传引用？(How are arguments passed – by reference of by value?)

这个问题的有点c/c++风格，问题的实质是当一个传入的参数在函数体内被更改，那么在函数返回后，函数体外的这个参数变量的值是否改变。最简短的回答是，”都不是”，事实上 Python 里是传对象(call by object)。

要弄明白这个变量的值是否在函数体外发生变化，需要明白两个概念：
- Python 里的对象分为有可变(mutable)和不可变(immutable)：数字(int, float)，字符串，元组(tuple)是不可变的，列表(list)，字典(dict)是可变的。
- 所有的变量都是一个对象的引用。无论对象是否可变，这个变量都可被赋值为另外一个对象。
因此，如果传入的参数变量指向一个不可变对象，那么在函数体外这个对象的内容永远不会发生变化；如果当传入的参数变量指向一个可变对象，那么这个对象是否发生变化，取决于函数体内部是否改变了这个可变对象的内容。

下面的例子里，changed函数调用改变了传入对象的内容，unchanged函数将l变量赋值为一个新生成的对象l = l + ["a"]，但原始对象并未发生变化：
```
def changed(l):
    l.append("a")  #  change the original object

def unchanged(l):
    l = l + ["a"]  # l + ["a"] will create a new list, instead of changing the original object

l1 = []
changed(l1)
# l1 == ["a"]

l2 = []
unchanged(l2)
# l2 == []
```
什么是列表和字典推导(list and dict comprehensions)？你能给个例子吗？

列表/字典推导是一种语法糖(syntax sugar)，用来简化列表和字典的生成。根据第三版的”Learning Python”，列表推导的执行速度快于通常的循环，但并不确保以后的 Python 版本也是这个结果。
```
# simple iteration
a = []
for x in range(10):
    a.append(x*2)
# a == [0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18]

# list comprehension
a = [x*2 for x in range(10)]

# dict comprehension
a = {x: x*2 for x in range(10)}
# a == {0: 0, 1: 2, 2: 4, 3: 6, 4: 8, 5: 10, 6: 12, 7: 14, 8: 16, 9: 18

# set comprehension
a = {x**2 for x in range(10) if x % 2 == 0}
# a == set([0, 16, 4, 64, 36])
```
列表推导是典型的 Pythonic 的代码书写方式。
什么是 PEP 8？

PEP 8 定义的是 Python 代码规范，告诉你如何书写可读性强，更好维护的代码。详细内容请参考PEP 8 官方文档。Sublime Text编辑工具带有 PEP 8 格式检测插件，所存盘的文件都应当符合 PEP 8 的规范。
你使用虚拟环境(virtual environment)吗？

很多 Python 程序员认为，包括我自己也是这样的观点，virtual environment是一个非常有用的工具，用来孤立你的开发和运行环境，特别是当需要同时开发多个项目，基于不同的 Python 版本以及运行库的时候。每当新建一个项目，或者clone一个已存在项目的时候，我都会按照下面的步骤建立和使用虚拟环境：
```
# create virtual env
virtualenv --no-site-packages --python=python3.2 ./venv

# activate virtual env
source ./venv/bin/activate
# install requirements
pip install -r requirements.txt

#.....
# update requirements
pip freeze > requirements.txt
```

如何计算列表里所有元素的和？如何计算列表里所有元素的乘积？

这个问题相当简单，但需要记住一点，你需要用 Pythonic 的方式来解答这个问题：

# 计算列表内所有元素的和, 包括基本loop方式，sum函数方式，以及使用reduce函数

# the basic way
s = 0
for x in range(10):
    s += x

# the right way
s = sum(range(10))

# the other way
from operator import add
s = reduce(add, range(10))

# 计算列表内所有元素的乘积

# the basic way
s = 1
for x in range(1, 10):
    s = s * x

# the other way
from operator import mul
reduce(mul, range(1, 10))

你能列出列表(list)和元组(tuple)的区别吗？举例子说明用法的不同。

列表和元组是 Python 里最基本的两个数据类型：
- 首先，列表对象是可变的(mutable)，但元组不是；
- 其次，元组可被哈希(hashed)，例如可以用作字典对象的键值(key)；
至于例子，地图上的地理坐标可以用二元组表示，而地图上的路径可以用坐标点列表来表示。
你知道range和xrange的区别吗？

range函数返回的是一个列表对象，xrange返回的是一个xrange对象。他们的主要区别是：
- 内存的占用不同。列表对象已经在内存中存在了，而xrange对象永远占用同样的内存大小，无论需要生成的range有多大。
- xrange对象不能使用列表对象的切片函数，也就是说 range(10)[3:5]能工作，但是xrange(10)[3:5]就不工作了。
类似的问题还有：map和itertools.imap的区别？filter和itertools.ifilter的区别？清楚这些区别，你就能知道怎样更有效地使用这些函数。
请说出一些 python2.x 与 python3.x 之间的区别。

如果你经常看网上的文章，你肯定能说出一些区别：
- python3.x 的字符串都是unicode；
- python3.x 中print是函数，而不是语句；
- python3.x 中使用range代替了xrange，删除了xrange函数；
- python3.x 中全部类(class)都是新类型(new style)；
- python3.x 支持更简单的unpack方式，如first, *middle, last = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
如果你一条区别也说不出来，至少说明你对 Python 的关注度不够。

什么是修饰器(Decorator)？你能说出它的用途吗？

修饰器(Decorator)也是一种非常 Pythonic 的方式，它可以让你非常方便地注入(inject)或者修改函数和类的代码。换句话说，修饰器允许你包装函数和类方法，在执行原始代码之前和之后执行其他的代码。修饰器语法能带来很多非常有意思的编码方式，例如：

内存缓存

  def memoize(f):
      memo = {}  #  将结果缓存在memo字典对象中，key是参数，value是结果。
      def helper(x):
          if x not in memo:            
              memo[x] = f(x)
          return memo[x]
      return helper

  # 修饰fib函数，任何fib函数的调用，将首先察看是否已经有缓存的结果
  @memoize
  def fib(n):
      if n == 0:
          return 0
      elif n == 1:
          return 1
      else:
          return fib(n-1) + fib(n-2)

  print(fib(40))  #  102334155

参数检测

  def argument_test_natural_number(f):
      def helper(x):
          if type(x) == int and x > 0:
              return f(x)
          else:
              raise Exception("Argument is not an integer")
      return helper

  @argument_test_natural_number
  def faculty(n):
      if n == 1:
          return 1
      else:
          return n * faculty(n-1)

  for i in range(1,10):
      print(i, faculty(i))
  # 1 1
  # 2 2
  # 3 6
  # 4 24
  # 5 120
  # 6 720
  # 7 5040
  # 8 40320
  # 9 362880

  faculty(-1) # 使用非法的参数调用faculty函数，这将raise一个exception
  # Exception: Argument is not an integer

with语句及其用法？

简单地说，with语句允许你在进入和/或退出指定的代码块的时候，执行特定的代码。最常用的例子是使用with句打开文件。为了在你自己定义的对象上使用with语句，你必须定义__enter__和__exit__方法。

更多的信息你可以查看理解 Python 的 with 语句。

除了原文列举上述问题，下面知识点也是 Python 面试中很可能被问到的：

Package/Module的定义，以及模块加载原则；
如何构建你自己的类型，如列表(list)，字典(dict)，迭代器(iterator)；
生成器(generator)的概念以及使用方式；
built-in 类型和函数；
对象属性的操作原理，如dict，getattr，getattribute，描述器(descriptor)；
元类编程(metaclass)的概念，以及如何使用；
如何进行Package/Module的打包和分发；
什么是WSGI；
字符串的处理和正则表达式；
如何操作json和xml数据；

另外，还必须尽可能地多了解 Python 语言最为强大的库函数。

http://xiaocong.github.io/blog/2013/06/16/python-interview-question-and-answer/