Обзор трех основных способов перевернуть строку Python. Также известная как «срез», обратная итерация и классический алгоритм переворота на месте. Также вы увидите показатели производительности выполняемого кода.
Какой лучший способ перевернуть строки Python? Разумеется, переворот строк не используется так часто в повседневном программировании, однако это нередкий вопрос во время интервью:
|
1 2 3 4 5 |
# У вас есть: 'TURBO' # Нужно сделать из него: 'OBRUT' |
Одна из вариаций этого вопроса — это написать функцию, которая проверяет, является ли заданная строка палиндромом, т.е., читается ли она одинаково в правильном и в обратном порядке:
|
1 2 3 4 5 6 |
def is_palindrome(string): reversed_string = string[::-1] return string == reversed_string print(is_palindrome('TACOCAT')) # True print(is_palindrome('TURBO')) # False |
Очевидно, нам нужно выяснить, как перевернуть строку для реализации функции is_palindrome в Python… как это сделать?
Объекты строк str в Python содержат не встроенный метод .reverse(), как вы можете предположить, если вы пришли в Python из другого языка программирования, такой как Java или C#, следующий подход будет неверным:
|
1 2 3 4 |
>>> 'TURBO'.reverse() Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> AttributeError: 'str' object has no attribute 'reverse' |
В данном руководстве мы изучим три основных способа перевернуть строку в Python:
Переворот строки Python при помощи среза
Строки следуют протоколу последовательности Python. И все последовательности поддерживают любопытную функцию под названием срез. Вы можете смотреть на срез как на расширение синтаксиса индексирования квадратных скобок.
Это включает в себя отдельный случай, где срез последовательности с “[::-1]” создает перевернутую копию. Так как строки Python являются последовательностями, это быстрый и простой способ получить отраженную копию строки:
|
1 2 |
text = 'TURBO'[::-1] print(text) # 'OBRUT' |
Конечно, вы можете вставить срез в функцию, чтобы сделать более очевидным то, что делает код:
|
1 2 3 4 |
def reverse_string1(s): return s[::-1] print(reverse_string1('TURBO')) # 'OBRUT' |
Как вам такое решение?
Это быстро и удобно. Но, на мой взгляд, главный недостаток переворота строки при помощи среза заключается в том, что он использует продвинутую возможность Python, которую многие разработчики могут назвать «тайной и древней».
Я не виню их — срез списка может быть трудным для понимания, особенно если вы впервые сталкиваетесь с этим непонятным лаконичным синтаксисом.
Когда я читаю код Python, в котором используется срез, мне, как правило, приходиться задерживаться и фокусироваться, чтобы мысленно разобрать утверждение, чтобы убедиться в том, что я правильно понимаю происходящее.
Самой большой проблемой для меня является то, что синтаксис среза “[::-1]” недостаточно явно информирует о том, что он создает отраженную копию оригинальной строки.
По этой причине я думаю, что использование функцию среза в Python для переворота строки — достойное решение, но это может быть сложно для чтения неподготовленному человеку.
Двигаемся дальше…
Перевернуть сроку при помощи reversed() и str.join()
Переворот строки с обратной итерацией при помощи встроенной функции reversed() — еще один способ сделать это. Вы получаете обратный итератор, который можно использовать цикличного перемещения элементов строки в обратном порядке:
|
1 2 |
for elem in reversed('TURBO'): print(elem) |
Результат:
|
1 2 3 4 5 |
O B R U T |
Использование reversed() не модифицирует оригинальную строку (что не сработало бы в любом случае, так как строки неизменны в Python). Происходит следующее: вы получаете «вид» существующей строки, который вы можете использовать для обзора всех элементов в обратном порядке.
Это сильная техника, которая использует преимущество протокола итерации Python.
Итак, все что вы видели — это способы итерации над символами строки в обратном порядке. Но как использовать эту технику для создания отраженной копии строки Python при помощи функции reversed()?
Сделаем это вот так:
|
1 2 |
text = ''.join(reversed('TURBO')) print(text) # 'OBRUT' |
В этом фрагменте кода используется метод .join(), объединяющий все символы, полученные в результате обратной итерации в новой строке. Хитро и удобно!
Конечно, вы можете еще раз извлечь этот код в отдельную функцию для создания надлежащей функции «перевернутой строки» в Python. Вот так:
|
1 2 3 4 5 |
def reverse_string2(s): return "".join(reversed(s)) data = reverse_string2('TURBO') print(data) # 'OBRUT' |
Мне действительно нравится этот подход обратного итератора для переворота строк в Python.
Он четко сообщает о том, что происходит, и даже новичок в языке на интуитивном уровне может понять, что я создаю перевернутую копию оригинальной строки.
И хотя понимание работы итераторов на глубоком уровне — полезно и похвально, это не абсолютная необходимость для использования этой техники.
«Классический» алгоритм переворота строк Python
Это классический алгоритм переворачивания строк из учебников, портированный для Python. Так как строки Python являются неизменными, вам для начала нужно конвертировать вводимую строку в меняемый список символов, таким образом вы сможете выполнить смену символов на месте:
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
def reverse_string3(s): chars = list(s) for i in range(len(s) // 2): tmp = chars[i] chars[i] = chars[len(s) - i - 1] chars[len(s) - i - 1] = tmp return ''.join(chars) data = reverse_string3('TURBO') print(data) # 'OBRUT' |
Как вы видите, это решение не то чтобы родное для Python, и не то, чтобы идиоматическое. Здесь не используются возможности Python и вообще, это явный порт алгоритма из языка программирования C.
И если этого не достаточно — это самое медленное решение, как вы увидите в следующем разделе, я буду проводить бенчмаркинг по всем трем реализациям.
Сравнение производительности
После реализации всех трех подходов к переворачиванию строк, показанных в этом руководстве, мне стало любопытна их относительная производительность.
Так что я провел небольшой бенчмаркинг:
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
>>> import timeit >>> 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] |
Хорошо, это интересно… вот результаты в форме таблицы:
Как вы видите, есть огромная разница в производительности между этими тремя реализациями.
Срез — самый быстрый подход, reversed() медленнее среза в 8 раз, и «классический» алгоритм медленнее в 71 раз в этой проверке!
Теперь, смену символов на месте определенно можно оптимизировать (сообщите в комментариях внизу о вашем решении по улучшению, если хотите) — однако это сравнение производительности дает нам явное представление о том, какая операция отражения является самой быстрой в Python.
Итог: Переворачивания строк в Python
Переворачивание строк — это стандартная операция в программировании (и во время интервью). В этом руководстве вы узнали о трех разных подходах к переворачиванию строк в Python.
Давайте проведем краткий обзор каждого из способов, перед тем как я дам рекомендации о каждом варианте:
Вариант 1: срез списка [::-1]
Вы можете использовать синтаксис среза Python для создания перевернутой копии строки. Это хорошо работает, однако синтаксис может быть непонятным для пользователей Python.
|
1 |
print('TURBO'[::-1]) # 'OBRUT' |
- Создает переверную копию строки;
- Это самый быстрый способ переворота строки в Python
Вариант 2: reversed() and str.join()
Встроенная функция reversed() позволяет вам создать отраженный итератор строки Python (или любой другой последовательный объект). Это гибкое и простое решение, которое использует определенные продвинутые функции Python, но при этом остается читаемым благодаря четкому названию reversed()
|
1 |
print(''.join(reversed('TURBO'))) # 'OBRUT' |
- Функция reversed() возвращает итератор, который проводит итерацию над символами в строке в обратном порядке
- Этот поток символов необходимо комбинировать в строку при помощи функции str.join()
- Этот способ медленнее среза, но более читаемый.
Вариант 3: «Крутите сами»
Использование стандартного алгоритма замены символов с предварительным портированием в Python работает, но сопровождается вялой производительностью и читаемостью, в сравнении с другими способами.
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
def reverse_string(s): chars = list(s) for i in range(len(s) // 2): tmp = chars[i] chars[i] = chars[len(s) - i - 1] chars[len(s) - i - 1] = tmp return ''.join(chars) data = reverse_string('TURBO') print(data) # 'OBRUT' |
- Это намного медленнее среза и обратной итерации (в зависимости от реализации);
- Данный алгоритм не рекомендуется, только если вы не в ситуации с интервью.
Если вы думаете о том, какой из способов подходит для переворачивания строки лучше всего, мой ответ: «В зависимости от ситуации». Лично я предпочитаю подход с использованием функции reversed(), так как она объясняет саму себя и по понятным причинам быстрая.
Однако, также присутствует аргумент, где наш подход среза является в 8 раз быстрее, что может быть предпочтительно, если есть необходимость в производительности.
В зависимости от вашего случая, это может быть грамотным решением. Кроме этого, это весьма уместная ситуация для цитаты Дональда Кнута:
Программисты тратят огромное количество времени думая, или переживая о скорости некритичных частей программ, и эти попытки увеличения эффективности на самом деле оказывают сильное негативное воздействие при отладке и обслуживании.
Мы должны забыть о существовании несущественной эффективности, скажем, в 97% случаев: преждевременная оптимизация — корень зла.
Однако мы должны прилагать все усилия в этих критических 3%.»
— Дональд Кнут
По этой причине, я бы не стал беспокоиться о производительности переворачивания строк в ваших программах, только если это не интегральная часть того, что делает ваш софт. Если вы отражаете миллионы строк в узком цикле, любой ценой оптимизируйте скорость.
Но для обычного приложения Python это не даст существенной разницы. Так что я выбираю наиболее читаемым (и следовательно, поддерживаемым) подходом.
В моем случае это вариант 2: reversed() + join().
Если вы хотите углубиться в вопрос, вы можете найти море информации в документации и интернете. Кстати, комментарии в разделе ниже приветствуются! Поделитесь с нами вашими любимыми техниками отражения строк.
Являюсь администратором нескольких порталов по обучению языков программирования Python, Golang и Kotlin. В составе небольшой команды единомышленников, мы занимаемся популяризацией языков программирования на русскоязычную аудиторию. Большая часть статей была адаптирована нами на русский язык и распространяется бесплатно.
E-mail: vasile.buldumac@ati.utm.md
Образование
Universitatea Tehnică a Moldovei (utm.md)
- 2014 — 2018 Технический Университет Молдовы, ИТ-Инженер. Тема дипломной работы «Автоматизация покупки и продажи криптовалюты используя технический анализ»
- 2018 — 2020 Технический Университет Молдовы, Магистр, Магистерская диссертация «Идентификация человека в киберпространстве по фотографии лица»