深夜Python - 第1夜 - for 迷 in 迷思
在一个月黑风高的夜晚，我悄悄打开编辑器，进入程序的世界。刚刚学会Python的我，由于一段时间的过度装B，被委托优化一段程序，我信心十足地接下来，看了又看……这不挺好的程序吗？但是又觉得哪不太对，无奈，只好去找夜猫兄。
“夜猫兄！速救！——”我敲门敲出了过年放烟花般的氛围。夜猫兄刚刚起床，瞅瞅我的程序，然后瞅瞅我，一脸鄙夷：“这……是你写的？”
“这是……其实是β兄的原创……”我感觉不妙……
“真差！”夜猫兄只说了这2个字。
“啥啥啥？”我满脸问号。上贡了十袋小鱼干，三杯热牛奶，终于让夜猫兄满意，同意传授我Python秘籍。夜猫兄亲自上手，带着我把代码优化了一遍。
优化的位置很多，一段一段来看。
1 testdata = np.zeros((1, 80, 30)) ### 1 80 36 2 for i in range(80): ## 80 3 for j in range(30): 4 testdata[0, i, j] = m[i, j]
这可以看成一段C语言里初始化数组的程序，其中np为numpy库，m为80×30的数组，testdata用于数据分类，必须增加一个维度，所以有了上面的程序，它类似于如下C语言代码：
1 int testdata[1][80][30] = {0}; 2 int i,j; 3 for(i=0; i<80; i++){ 4 for(j=0; j<30; j++){ 5 testdata[0][i][j] = m[i][j]; 6 } 7 }
“夜猫兄，这不就是C语言的改写吗？有什么问题吗？”
“Python的优势就是它语法很简洁，开发起来很高效，所以用Python模仿C开发就很搞笑。看我给你重写这段代码。”
还没等我反应过来，夜猫兄的爪子就敲完了键盘……我一看，啥啥啥？这就行了？
1 testdata = m.reshape((1, 80, 30))
“reshape是numpy自带的方法，可以重新组织数据，通俗点说，改变数组的形状。numpy底层是C语言实现的，所以速度比用Python的for快得多，而且代码简洁易读，这么写都不用加注释了。”
“对对对，夜猫兄威武！”
“多说一句，注意reshape函数是有别的参数可以用的，就是order。默认order='C'，就是上面的效果，order='F'就会按照列的顺序排列数据，还有个'A'，具体的去看官方文档。给你演示一下。”
1 >>> a = np.arange(12) 2 >>> a.reshape((4,3)) 3 array([[ 0, 1, 2], 4 [ 3, 4, 5], 5 [ 6, 7, 8], 6 [ 9, 10, 11]]) 7 >>> a.reshape((4,3), order='C') 8 array([[ 0, 1, 2], 9 [ 3, 4, 5], 10 [ 6, 7, 8], 11 [ 9, 10, 11]]) 12 >>> a.reshape((4,3), order='F') 13 array([[ 0, 4, 8], 14 [ 1, 5, 9], 15 [ 2, 6, 10], 16 [ 3, 7, 11]])
"哇，学到了学到了。"我笑嘻嘻地搓着手，“诶，那下面那段……”
“对，类似的。”夜猫兄捻起一条小鱼干，嘬了一口牛奶，改起了下面的代码：
1 tdata = np.zeros((47, 4)) 2 ... 3 data = tctimeClient.recv(47 * 4 * 4) # 40ms 4字节 4 ptr = 0 5 for i in range(47 * 4): 6 tdata[ptr % 47][ptr // 47] = struct.unpack('f', data[4 * i:4 * i + 4])[0] # / 浮点数除，//整除 7 ptr += 1
这段代码中data是接收到的字节数据，数据类型需要转换成float32，所以需要用struct修改数据类型，类似于C语言的强制类型转换。当然聪明如我——夜猫兄的高手在C语言里会用union(共用体)来实现类型的转换。会用C语言的童鞋可以看出，tdata[ptr % 47][ptr // 47]就是按照列的顺序排列数据。但是如夜猫兄所说，这样的做法在Python里非常低效的，应该用现成的库代替。而struct.unpack是可以多字节操作的，所以应该用47×4个'f'一次性把数据全转换掉。
1 byte_data = tctimeClient.recv(47 * 4 * 4) # 40ms 4字节 2 float_data = struct.unpack('f'*47*4, byte_data) 3 tdata = np.array(float_data).reshape((47, 4), order='F')
“夜猫兄，给讲讲struct呗～”
“自己搜去！”夜猫兄只顾着改代码，不太愿意理我，我只好再掏出来一罐小鱼干……“这是官方文档，下次自己搜啊。”
……
光阴似箭……牛奶杯渐渐见底……夜猫兄的爪子停了下来，“今天就到这吧，我要睡午觉了，代码慢慢改吧。”
“哈？你是不是就是想要小鱼干和牛奶？”
“闭嘴，你走！”夜猫兄一口干了剩下的小鱼干，把罐子扔给我，“垃圾什么的都带走啊！”
深夜Python，第1夜，2019.10.16。