详细解析Python中__init__()方法的高级应用


Posted in Python onMay 11, 2015

通过工厂函数对 __init__() 加以利用

我们可以通过工厂函数来构建一副完整的扑克牌。这会比枚举所有52张扑克牌要好得多,在Python中,我们有如下两种常见的工厂方法:

  •     定义一个函数,该函数会创建所需类的对象。
  •     定义一个类,该类有创建对象的方法。这是一个完整的工厂设计模式,正如设计模式书所描述的那样。在诸如Java这样的语言中,工厂类层次结构是必须的,因为该语言不支持独立的函数。
  • 在Python中,类并不是必须的。只是当有相关的工厂非常复杂的时候才会显现出优势。Python的优势就是当一个简单的函数可以做的更好的时候我们决不强迫使用类层次结构。
  •     虽然这是一本关于面向对象编程的书,但函数真是一个好东西。这在Python中是常见的也是最地道的。

如果需要的话,我们总是可以将一个函数重写为适当的可调用对象。我们可以将一个可调用对象重构到我们的工厂类层次结构中。我们将在第五章《使用可调用对象和上下文》中学习可调用对象。

一般,类定义的优点是通过继承实现代码重用。工厂类的函数就是包装一些目标类层次结构和复杂对象的构造。如果我们有一个工厂类,当扩展目标类层次结构的时候,我们可以添加子类到工厂类中。这给我们提供了多态性工厂类;不同的工厂类定义具有相同的方法签名,可以交替使用。

这类水平的多态性对于静态编译语言如Java或C++非常有用。编译器可以解决类和方法生成代码的细节。

如果选择的工厂定义不能重用任何代码,则在Python中类层次结构不会有任何帮助。我们可以简单的使用具有相同签名的函数。

以下是我们各种Card子类的工厂函数:

def card(rank, suit):
  if rank == 1:
    return AceCard('A', suit)
  elif 2 <= rank < 11: 
    return NumberCard(str(rank), suit)

  elif 11 <= rank < 14:
    name = {11: 'J', 12: 'Q', 13: 'K' }[rank]
    return FaceCard(name, suit)
  else:
    raise Exception("Rank out of range")

这个函数通过数值类型的rank和suit对象构建Card类。我们现在可以非常简单的构建牌了。我们已经封装构造问题到一个单一的工厂函数中,允许应用程序在不知道精确的类层次结构和多态设计是如何工作的情况下进行构建。

下面是一个如何通过这个工厂函数构建一副牌的示例:

deck = [card(rank, suit) for rank in range(1,14) for suit in (Club, Diamond, Heart, Spade)]

它枚举了所有的牌值和花色来创建完整的52张牌。
1. 错误的工厂设计和模糊的else子句

注意card()函数里面的if语句结构。我们没有使用“包罗万象”的else子句来做任何处理;我们只是抛出异常。使用“包罗万象”的else子句会引出一个小小的辩论。

一方面,从属于else子句的条件不能不言而喻,因为它可能隐藏着微妙的设计错误。另一方面,一些else子句确实是显而易见的。

重要的是要避免含糊的else子句。

考虑下面工厂函数定义的变体:

def card2(rank, suit):
  if rank == 1: 
    return AceCard('A', suit)
  elif 2 <= rank < 11: 
    return NumberCard(str(rank), suit)
  else:
    name = {11: 'J', 12: 'Q', 13: 'K'}[rank]
    return FaceCard(name, suit)

以下是当我们尝试创建整副牌将会发生的事情:

deck2 = [card2(rank, suit) for rank in range(13) for suit in (Club, Diamond, Heart, Spade)]

它起作用了吗?如果if条件更复杂了呢?

一些程序员扫视的时候可以理解这个if语句。其他人将难以确定是否所有情况都正确执行了。

对于高级Python编程,我们不应该把它留给读者去演绎条件是否适用于else子句。对于菜鸟条件应该是显而易见的,至少也应该是显示的。

何时使用“包罗万象”的else

尽量的少使用。使用它只有当条件是显而易见的时候。当有疑问时,显式的并抛出异常。

避免含糊的else子句。
2. 简单一致的使用elif序列

我们的工厂函数card()是两种常见工厂设计模式的混合物:

  •     if-elif序列
  •     映射

为了简单起见,最好是专注于这些技术的一个而不是两个。

我们总是可以用映射来代替elif条件。(是的,总是。但相反是不正确的;改变elif条件为映射将是具有挑战性的。)

以下是没有映射的Card工厂:

def card3(rank, suit):
  if rank == 1: 
    return AceCard('A', suit)
  elif 2 <= rank < 11: 
    return NumberCard(str(rank), suit)
  elif rank == 11:
    return FaceCard('J', suit)
  elif rank == 12:
    return FaceCard('Q', suit)
  elif rank == 13:
    return FaceCard('K', suit)
  else:
    raise Exception("Rank out of range")

我们重写了card()工厂函数。映射已经转化为额外的elif子句。这个函数有个优点就是它比之前的版本更加一致。
3. 简单的使用映射和类对象

在一些示例中,我们可以使用映射来代替一连串的elif条件。很可能发现条件太复杂,这个时候或许只有使用一连串的elif条件来表达才是明智的选择。对于简单示例,无论如何,映射可以做的更好且可读性更强。

因为class是最好的对象,我们可以很容易的映射rank参数到已经构造好的类中。

以下是仅使用映射的Card工厂:

def card4(rank, suit):
  class_= {1: AceCard, 11: FaceCard, 12: FaceCard, 13: FaceCard}.get(rank, NumberCard)
  return class_(rank, suit)

我们已经映射rank对象到类中。然后,我们传递rank值和suit值到类来创建最终的Card实例。

最好我们使用defaultdict类。无论如何,对于微不足道的静态映射不会比这更简单了。看起来像下面代码片段那样:

defaultdict(lambda: NumberCard, {1: AceCard, 11: FaceCard, 12: FaceCard, 12: FaceCard})

注意:defaultdict类默认必须是零参数的函数。我们已经使用了lambda创建必要的函数来封装常量。这个函数,无论如何,都有一些缺陷。对于我们之前版本中缺少1到A和13到K的转换。当我们试图增加这些特性时,一定会出现问题的。

我们需要修改映射来提供可以和字符串版本的rank对象一样的Card子类。对于这两部分的映射我们还可以做什么?有四种常见解决方案:

  1.     可以做两个并行的映射。我们不建议这样,但是会强调展示不可取的地方。
  2.     可以映射个二元组。这个同样也会有一些缺点。
  3.     可以映射到partial()函数。partial()函数是functools模块的一个特性。
  4.     可以考虑修改我们的类定义,这种映射更容易。可以在下一节将__init__()置入子类定义中看到。

我们来看看每一个具体的例子。
3.1. 两个并行映射

以下是两个并行映射解决方案的关键代码:

class_= {1: AceCard, 11: FaceCard, 12: FaceCard, 13: FaceCard}.get(rank, NumberCard)
rank_str= {1:'A', 11:'J', 12:'Q', 13:'K'}.get(rank, str(rank))
return class_(rank_str, suit)

这并不可取的。它涉及到重复映射键1、11、12和13序列。重复是糟糕的,因为在软件更新后并行结构依然保持这种方式。

不要使用并行结构

并行结构必须使用元组或一些其他合适的集合来替代。
3.2. 映射到元组的值

以下是二元组映射的关键代码:

class_, rank_str= {
  1: (AceCard,'A'),
  11: (FaceCard,'J'),
  12: (FaceCard,'Q'),
  13: (FaceCard,'K'),
}.get(rank, (NumberCard, str(rank)))
return class_(rank_str, suit)

这是相当不错的。不需要过多的代码来分类打牌中的特殊情况。当我们需要改变Card类层次结构来添加额外的Card子类时,我们将看到它如何被修改或被扩展。

将rank值映射到一个类对象的确让人感觉奇怪,且只有类初始化所需两个参数中的其中之一。将牌值映射到一个简单的类或没有提供一些混乱参数(但不是所有)的函数对象似乎会更合理。
3.3. partial函数解决方案

相比映射到二元组函数和参数之一,我们可以创建一个partial()函数。这是一个已经提供一些(但不是所有)参数的函数。我们将从functools库中使用partial()函数来创建一个带有rank参数的partial类。

以下是一个映射rank到partial()函数,可用于对象创建:

from functools import partial
part_class= {
  1: partial(AceCard, 'A'),
  11: partial(FaceCard, 'J'),
  12: partial(FaceCard, 'Q'),
  13: partial(FaceCard, 'K'),
}.get(rank, partial(NumberCard, str(rank)))
return part_class(suit)

映射将rank对象与partial()函数联系在一起,并分配给part_class。这个partial()函数可以被应用到suit对象来创建最终的对象。partial()函数是一种常见的函数式编程技术。它在我们有一个函数来替代对象方法这一特定的情况下使用。

不过总体而言,partial()函数对于大多数面向对象编程并没有什么帮助。相比创建partial()函数,我们可以简单地更新类的方法来接受不同组合的参数。partial()函数类似于给对象构造创建一个连贯的接口。
3.4. 连贯的工厂类接口

在某些情况下,我们设计的类为方法的使用定义了顺序,衡量方法的顺序很像partial()函数。

在一个对象表示法中我们可能会有x.a() .b()。我们可以把它当成x(a, b)。x.a()函数是等待b()的一类partial()函数。我们可以认为它就像x(a)(b)那样。

这里的想法是,Python给我们提供两种选择来管理状态。我们既可以更新对象又可以创建有状态性的(在某种程度上)partial()函数。由于这种等价,我们可以重写partial()函数到一个连贯的工厂对象中。我们使得rank对象的设置为一个连贯的方法来返回self。设置suit对象将真实的创建Card实例。

以下是一个连贯的Card工厂类,有两个方法函数,必须在特定顺序中使用:

class CardFactory:
  def rank(self, rank):
    self.class_, self.rank_str= {
        1: (AceCard, 'A'),
        11: (FaceCard,'J'),
        12: (FaceCard,'Q'),
        13: (FaceCard,'K'),
    }.get(rank, (NumberCard, str(rank)))
    return self
  def suit(self, suit):
    return self.class_(self.rank_str, suit)

rank()方法更新构造函数的状态,suit()方法真实的创建了最终的Card对象。

这个工厂类可以像下面这样使用:

card8 = CardFactory()
deck8 = [card8.rank(r+1).suit(s) for r in range(13) for s in (Club, Diamond, Heart, Spade)]

首先,我们创建一个工厂实例,然后我们使用那个实例创建Card实例。这并没有实质性改变__init__()本身在Card类层次结构中如何运作的。然而,它确实改变了我们客户端应用程序创建对象的方式。

Python 相关文章推荐
Python实现基于HTTP文件传输实例
Nov 08 Python
Python编程中字符串和列表的基本知识讲解
Oct 14 Python
python生成验证码图片代码分享
Jan 28 Python
Python语言的变量认识及操作方法
Feb 11 Python
python将每个单词按空格分开并保存到文件中
Mar 19 Python
浅谈python日志的配置文件路径问题
Apr 28 Python
python3利用tcp实现文件夹远程传输
Jul 28 Python
python 划分数据集为训练集和测试集的方法
Dec 11 Python
Python提取频域特征知识点浅析
Mar 04 Python
Python批量启动多线程代码实例
Feb 18 Python
python 使用while循环输出*组成的菱形实例
Apr 12 Python
python requests包的request()函数中的参数-params和data的区别介绍
May 05 Python
从Python的源码来解析Python下的freeblock
May 11 #Python
详解Python的Django框架中的templates设置
May 11 #Python
Python素数检测的方法
May 11 #Python
Python中IPYTHON入门实例
May 11 #Python
Python使用MONGODB入门实例
May 11 #Python
python学习数据结构实例代码
May 11 #Python
Python使用CMD模块更优雅的运行脚本
May 11 #Python
You might like
在PHP中使用XML
2006/10/09 PHP
Ajax实时验证用户名/邮箱等是否已经存在的代码打包
2011/12/01 PHP
微信公众平台网页授权获取用户基本信息中授权回调域名设置的变动
2014/10/21 PHP
php数组保存文本与文本反编成数组实例
2014/11/13 PHP
PHP实现的通过参数生成MYSQL语句类完整实例
2016/04/11 PHP
Yii2中YiiBase自动加载类、引用文件方法分析(autoload)
2016/07/25 PHP
PHP基于DOM创建xml文档的方法示例
2017/02/08 PHP
jquery 列表双向选择器之改进版
2013/08/09 Javascript
js实现浏览器的各种菜单命令比如打印、查看源文件等等
2013/10/24 Javascript
JavaScript检查某个function是否是原生代码的方法
2014/08/20 Javascript
实例分析浏览器中“JavaScript解析器”的工作原理
2016/12/12 Javascript
原生js实现水平方向无缝滚动
2017/01/10 Javascript
原生JS中slice()方法和splice()区别
2017/03/06 Javascript
JS实现数组简单去重及数组根据对象中的元素去重操作示例
2018/01/05 Javascript
微信小程序实现图片选择并预览功能
2019/07/25 Javascript
vue实现文字加密功能
2019/09/27 Javascript
vue+vant实现商品列表批量倒计时功能
2020/01/13 Javascript
Vue常用传值方式、父传子、子传父及非父子实例分析
2020/02/24 Javascript
[45:59]EG vs OG 2018国际邀请赛小组赛BO2 第二场 8.17
2018/08/18 DOTA
[51:50]完美世界DOTA2联赛 Magma vs GXR 第一场 11.07
2020/11/10 DOTA
python中的__slots__使用示例
2015/02/26 Python
浅谈python中的实例方法、类方法和静态方法
2017/02/17 Python
详解Python中的动态属性和特性
2018/04/07 Python
PyQt5内嵌浏览器注入JavaScript脚本实现自动化操作的代码实例
2019/02/13 Python
Python爬取阿拉丁统计信息过程图解
2020/05/12 Python
Django 用户登陆访问限制实例 @login_required
2020/05/13 Python
利用CSS3实现文本框的清除按钮相关的一些效果
2015/06/23 HTML / CSS
台湾旅游网站:雄狮旅游网
2017/08/16 全球购物
阿根廷票务网站:StubHub阿根廷
2018/04/13 全球购物
Lacoste(法国鳄鱼)加拿大官网:以标志性的POLO衫而闻名
2019/05/15 全球购物
2014道德模范事迹材料
2014/02/16 职场文书
高效课堂标语
2014/06/26 职场文书
初中毕业典礼演讲稿
2014/09/09 职场文书
2014党员民主评议个人思想剖析发言
2014/09/19 职场文书
幼儿教师继续教育培训心得体会
2016/01/19 职场文书
银行柜员优质服务心得体会
2016/01/22 职场文书