写在前面

今天刷几道关于数的运算的题, 我发现了一个很匪夷所思的问题:

两段几乎完全一样的代码, 其运行时间差异怎么会如此之大呢?(题目:415. 字符串相加 - 力扣（LeetCode）)

# 我的代码
class Solution:
    def addStrings(self, num1: str, num2: str) -> str:
        na,nb=len(num1)-1,len(num2)-1
        add=0
        ans=''
        while na>=0 or nb>=0 or add:
            a=eval(num1[na]) if na>=0 else 0
            b=eval(num2[nb]) if nb>=0 else 0
            tmp=a+b+add
            ans+=str(tmp%10)
            add=tmp//10
            na-=1
            nb-=1
        return ans[::-1]

下面是官方代码:

class Solution:
    def addStrings(self, num1: str, num2: str) -> str:
        na,nb=len(num1)-1,len(num2)-1
        add=0
        ans=''
        while na>=0 or nb>=0:
            a=int(num1[na]) if na>=0 else 0
            b=int(num2[nb]) if nb>=0 else 0
            tmp=a+b+add
            ans=str(tmp%10)+ans
            add=tmp//10
            na-=1
            nb-=1
        return '1'+ans if add else ans

乍一看没什么问题, 但是我的代码就是188ms, 而官方的是36ms, 这就很奇怪了..

分析

后来一番对比发现, 真正的罪魁祸首并不在代码逻辑方面, 而在于一个小小的API函数eval(), 这个函数虽然也能将字符串转换为整数, 但是其效率非常低…

其实从力扣的判题就能看出来了, 但是我还是想在本地试试:

from time import time 
st=time()
ans=[]
for i in range(10000000):
    ans.append(eval(str(i)))
print("ok")
print("time :", time()-st)

上面的代码运行时间为:34.3s, 而将eval换成int之后程序运行时间只有3.6s, 足可见其对运行效率的影响.

那么, 到底是什么原因导致差异的呢?

eval()与int()比较

这里参考了一些stack的回答¹.

1. int()函数只能对仅含有整数的字符串做处理, 而并不进行字符串的检查, 当然, 这里一个额外的情况如下:

   In [1]: int('01')
   Out[1]: 1
        
   In [2]: eval('01')
     File <string>:1
       01
        ^
   SyntaxError: leading zeros in decimal integer literals are not permitted; use an 0o prefix for octal integers
        
   

   可以看到前导零并不会影响int, 但是eval会首先将前导零认为是八进制数字, 这也是int()和eval()在整数转换时候不一样的地方(int更胜一筹);

2. 对于浮点数, 只能使用eval(), 看下面的例子:

   In [3]: int('1.1')
   ---------------------------------------------------------------------------
   ValueError                                Traceback (most recent call last)
   Input In [3], in <cell line: 1>()
   ----> 1 int('1.1')
        
   ValueError: invalid literal for int() with base 10: '1.1'
        
   In [4]: eval('1.1')
   Out[4]: 1.1
   

3. 在与eval()搭配使用input()的时候需要注意, 由于eval()会执行Python中的表达式, 那就会有下面的一个问题.

   一般的Python入门书中对于用户输入都是这样写的:

   x=eval(input("Enter a number:"))
   

   这样当然可以得到一个完整的数字, 但是也有一定的安全风险, 这里的安全风险指的是: 在并没有输入类型检查的情况下, 如果用户输入了一段代码, 那么这段代码将会被eval函数执行. 看下面的例子:

   x=eval(input("Enter a number:"))
   # 此时输入下面的内容
   __import__('os').system("rm -rf *")
   

   如果你使用的是类Unix系统, 并且此时工作目录下有一些源文件, 那么当你使用了这个程序的时候, 此时目录中的内容就消失了(谨慎操作).

ref