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Python面试宝典8 | 手写Python max 函数，从入门到精通

article 2025/1/30 0:13:41

今天，我们来挑战一下自己，用 Python 代码实现内置函数 max 的功能。这道题看似简单，但要完整实现其所有特性，并考虑到各种边界情况和性能优化，还是比较考验基本功的。

理论篇：`max` 函数的功能剖析

Python 内置的 max 函数功能非常强大，它可以：

找出可迭代对象中的最大值： 可以是列表、元组、集合、字符串、生成器等。
找出多个参数中的最大值： 可以传入两个或多个参数。
通过 key 参数指定比较函数： 可以自定义比较规则，例如按字符串长度、对象的某个属性等比较。
通过 default 参数指定默认值： 当可迭代对象为空时，返回指定的默认值，防止抛出 ValueError。

代码篇：逐步实现 `my_max` 函数

下面我们逐步实现一个名为 my_max 的函数，来尽可能完美地模拟 max 的功能：

def my_max(*args, key=None, default=None):
    """
    模拟 Python 内置的 max 函数。

    :param *args: 可迭代对象或多个参数。
    :param key: 用于比较的函数。
    :param default: 当可迭代对象为空时的默认值。
    :return: 最大值。
    :raises TypeError: 当参数类型错误时抛出异常。
    :raises ValueError: 当可迭代对象为空且没有 default 值时抛出异常。
    """

    if not args:  # 没有传入任何参数
        if default is not None:
            return default
        else:
            raise TypeError("my_max expected at least 1 argument, got 0")

    if len(args) == 1:  # 只传入一个参数，认为是可迭代对象
        iterable = args[0]
        try:
            iterator = iter(iterable)  # 尝试获取迭代器，如果不可迭代则抛出 TypeError
        except TypeError:
            raise TypeError(f"'{type(iterable).__name__}' object is not iterable")

        try:
            first_item = next(iterator)  # 先取第一个元素，避免空迭代器直接报错
        except StopIteration:
            if default is not None:
                return default
            else:
                raise ValueError("my_max() arg is an empty sequence")

        max_item = first_item  # 初始化最大值

        for item in iterator:
            if key is None:
                if item > max_item:
                    max_item = item
            else:
                if key(item) > key(max_item):
                    max_item = item
        return max_item

    else:  # 传入多个参数
        max_item = args[0]
        for item in args[1:]:
            if key is None:
                if item > max_item:
                    max_item = item
            else:
                if key(item) > key(max_item):
                    max_item = item
        return max_item

# 更全面的测试代码
print(my_max([1, 2, 3]))  # 输出 3
print(my_max((1, 2, 3)))  # 输出 3 (测试元组)
print(my_max({1, 2, 3}))  # 输出 3 (测试集合)
print(my_max("abc"))      # 输出 c (测试字符串)
print(my_max(i for i in range(5))) # 输出 4 (测试生成器)
print(my_max(1, 2, 3))  # 输出 3
print(my_max("abc", "def", "ghi"))  # 输出 ghi
print(my_max("abc", "def", "ghi", key=len))  # 输出 abc
print(my_max([], default=0))  # 输出 0
print(my_max("", default="空字符串")) # 输出 空字符串
try:
    print(my_max([]))  # 空列表且无默认值
except ValueError as e:
    print(e)  # 输出 my_max() arg is an empty sequence

try:
    print(my_max(1))  # 传入 int 类型会报错
except TypeError as e:
    print(e)  # 输出 'int' object is not iterable

try:
    print(my_max())  # 不传参数且没有默认值会报错
except TypeError as e:
    print(e)  # 输出 my_max expected at least 1 argument, got 0

# 测试不同类型混合比较的情况，原生 max 会报错，这里保持一致
try:
    print(my_max(1, "2"))
except TypeError as e:
    print(e)  # 输出 '>' not supported between instances of 'str' and 'int'

#更全面的key参数测试
class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    def __repr__(self):
        return f"Person(name='{self.name}', age={self.age})"

people = [
    Person("Alice", 30),
    Person("Bob", 25),
    Person("Charlie", 35)
]

oldest_person = my_max(people, key=lambda p: p.age)
print(oldest_person) # 输出 Person(name='Charlie', age=35)

longest_name = my_max(people, key=lambda p: len(p.name))
print(longest_name) # 输出 Person(name='Charlie', age=35)