Python面试题：解释 Python 中的类型提示（type hinting）

Python 中的类型提示（Type Hinting）是一种在代码中提供关于变量类型的信息的机制，目的是提高代码的可读性和可维护性，并帮助开发者在编写代码时发现潜在的错误。类型提示在 Python 3.5 中引入，并在后续版本中得到了进一步的扩展和改进。

以下是类型提示的基本概念和用法：

1. 基本类型提示

类型提示通过在变量声明或函数定义时指定变量的类型来实现。

变量类型提示

age: int = 25
name: str = "Alice"

在上面的例子中，age 被标注为 int 类型，name 被标注为 str 类型。

函数类型提示

def greet(name: str) -> str:
    return "Hello, " + name

在这个函数中，参数 name 被标注为 str 类型，返回值也被标注为 str 类型。

2. 复杂类型提示

Python 还支持对复杂类型（如列表、字典和元组）进行类型提示，这通常需要使用 typing 模块中的泛型类型。

列表类型提示

from typing import List

numbers: List[int] = [1, 2, 3]

在这个例子中，numbers 被标注为包含 int 类型元素的列表。

字典类型提示

from typing import Dict

person: Dict[str, int] = {"age": 25, "height": 170}

在这个例子中，person 被标注为一个字典，键是 str 类型，值是 int 类型。

3. Optional 类型

有时，变量或函数参数可能是某种类型或 None。这种情况下，可以使用 Optional 类型提示。

from typing import Optional

def greet(name: Optional[str] = None) -> str:
    if name:
        return "Hello, " + name
    else:
        return "Hello, World"

在这个例子中，参数 name 可以是 str 类型，也可以是 None。

4. Any 类型

如果变量或参数可以是任意类型，可以使用 Any 类型提示。

from typing import Any

def process(data: Any) -> None:
    print(data)

在这个例子中，参数 data 可以是任何类型。

5. Union 类型

当变量或参数可以是多种不同类型时，可以使用 Union 类型提示。

from typing import Union

def process(value: Union[int, str]) -> None:
    if isinstance(value, int):
        print(f"Integer: {value}")
    else:
        print(f"String: {value}")

在这个例子中，参数 value 可以是 int 类型或 str 类型。

6. 自定义类型

可以使用 TypedDict 来定义具有特定键和值类型的字典。

from typing import TypedDict

class Person(TypedDict):
    name: str
    age: int

person: Person = {"name": "Alice", "age": 25}

在这个例子中，Person 是一个具有 name（str 类型）和 age（int 类型）键的字典类型。

7. 类型别名

类型别名用于为复杂的类型创建别名，以提高代码的可读性。

from typing import List

Vector = List[float]

def scale(scalar: float, vector: Vector) -> Vector:
    return [scalar * num for num in vector]

在这个例子中，Vector 是 List[float] 类型的别名，使得函数签名更加清晰。

总结

类型提示是一种提高代码质量和可维护性的强大工具。尽管 Python 是动态类型语言，类型提示不会影响代码的运行，但它可以在代码编辑器和静态类型检查工具（如 mypy）中提供有价值的帮助。通过合理使用类型提示，开发者可以编写更清晰、更可靠的代码。