30面向對象5_運算符重載-容器相關方法-可調用對象

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目錄

運算符重載... 1

容器相關方法... 4

可調用對象... 6

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運算符重載

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可大大提高類的可用性；

錦上添花的東西；

好的類的設計應提供類似的方法；

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Operator模塊提供以下特殊方法，可將類的實例使用下面的操作符來操作：

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注：

移位、位運算符也有對應的方法，在python中沒提升性能，但也沒降低性能，其它語言中會大大提升性能；

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Int類，幾乎實現了所有操作符，可作為參考；

在pycharm中，輸入int，ctrl+單擊，可查看運算符魔術方法的幫助；

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運算符重載應用場景：

往往是用面向對象實現的類，需要做大量的運算；

提供運算符重載（__add__()），比直接提供加法方法（Point類中的add()）要更加適合該領域內使用者的習慣，用戶在日常用的運算符是在數學上最常見的表達方式，如print(p1 + p2)，實現了Point類的二元操作（向量的加法）；

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例：

class A:

??? def __init__(self,x):

??????? self.x = x

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??? def __sub__(self, other):

??????? # return self.x - other.x

??????? # return A(self.x - other.x)?? #返回一個新對象（new一個新對象）

??????? self.x = self.x - other.x

??????? return self ??#就地修改，根據業務場景選擇使用

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??? # def __ne__(self, other):

??? #???? return self.x != other.x

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??? def __eq__(self, other):?? #判斷兩對象是否相等用__eq__，一般很少用__ne__

??????? return self.x == other.x

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??? def __repr__(self):

??????? return str(self.x)

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??? __str__ = __repr__?? #技巧

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??? def __lt__(self, other):?? #也可用__gt__，在測試時缺哪個補哪個；只有實現該方法，才可用sorted()和reversed()，否則報錯TypeError: '<' not supported between instances of 'A' and 'A'；一般把比較大小的函數寫在類內，這樣更優雅

??????? return self.x < other.x

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??? def __iadd__(self, other):

??????? # return A(self.x + other.x)

??????? self.x = self.x + other.x

??????? return self?? #就地修改

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a1 = A(4)

a2 = A(5)

print(a1)

print(a1 - a2)?? #等價于print(a1.__sub__(a2))

print(a1)

print(a1.__sub__(a2))

print(a1)

print(a1 == a2)

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a3 = A(2)

lst = [a1,a2,a3]

print(lst)

print(sorted(lst))

print(list(reversed(sorted(lst))))

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a1 += a2

print(a1)

輸出：

4

-1

-1

-6

-6

False

[-6, 5, 2]

[-6, 2, 5]

[5, 2, -6]

-1

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習題：

完成Point類設計，實現判斷點相等的方法，并完成向量的加法；

class Point:

??? def __init__(self,x,y):

??????? self.x = x

??????? self.y = y

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??? def __eq__(self, other):

??????? return self.x == other.x and self.y == other.y

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??? def __add__(self, other):

??????? return Point(self.x + other.x,self.y + other.y)?? #根據使用者習慣設計

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??? # def __add__(self, other):

??? #???? return (self.x + other.x,self.y + other.y)

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??? def __str__(self):

??????? return 'Point:{},{}'.format(self.x,self.y)

?

??? __repr__ = __str__

?

??? def add(self,other):

??????? return (self.x + other.x,self.y + other.y)

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p1 = Point(1,1)

p2 = Point(1,1)

print(p1,p2)

points = (p1,p2)

print(points[0].add(points[1]))

print(points[0] + points[1])?? #類似pathlib.Path中的/

print(Point(*(points[0].add(points[1]))))

# print(Point(*(points[0] + points[1])))

print(p1 == p2)

print(p1 is p2)

輸出：

Point:1,1 Point:1,1

(2, 2)

Point:2,2

Point:2,2

True

False

?

?

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容器相關方法

__len__，內建函數len()，返回對象的長度，>=0的整數，即使把對象當作容器類型看，如list、dict，bool()函數調用的時候，如果沒有__bool__()方法，則會看__len__()方法是否存在，存在返回，非0為真；

__iter__，迭代容器時調用，要求返回一個新的迭代器對象iterator；

__contains__，in成員運算符，沒有實現就調用__iter__方法遍歷；

__getitem__，實現self[key]訪問，序列對象，key接受整數為索引，或切片，對于set、dict，key為可hashable，key不存在引發KeyError異常；

__setitem__，類似__getitem__，是設置值的方法；

__missing__，字典使用__getitem__()調用時，key不存在執行該方法，如class MyDict(dict): pass；

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__len__和__size__并不對等：

__len__，容器中元素的個數；

__size__，容器的大小，第三方庫中，當容量快滿時，會把size擴展；

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__len__和__iter__：

有時并不關心元素有多少個，直接取元素，__iter__用的多些；

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注：

single linkedlist中的__getitem__，僅用于容器，提供一種方便的接口，如索引或其它方式來用；

函數中的屬性，foo.__defaults__，用元組保存位置參數默認值；

函數中的屬性，foo.__kwdefaults__，用元組保存關鍵字參數默認值；

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習題：

將購物車類，改造成方便操作的容器類；

class Color:

??? RED = 0

??? GREEN = 1

??? BLUE = 2

??? GOLDEN = 3

??? BLACK = 4

??? OTHER = 1000

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class Item:

??? def __init__(self,**kwargs):

??????? self.__spec = kwargs

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??? def __repr__(self):

??????? # return str(sorted(self.__spec.items()))

??????? return str(self.__spec)

?

??? __str__ = __repr__

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class Cart:

??? def __init__(self):

??????? self.items = []

?

??? def additem(self,item:Item):?? #兼容__add__，看用戶使用要求自定義，要不要return，一般用__add__

??????? self.items.append(item)

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??? def getall(self):

??????? return self.items

?

??? def __len__(self):

??????? return len(self.items)

?

??? def __add__(self, other):

??????? self.items.append(other)

??????? return self

?

??? def __iter__(self):?? #要求必須返回迭代器iterator，簡化，讓使用者覺得實例就是可迭代對象

??????? return iter(self.items)

?

??? def __getitem__(self, item):?? #該例容器為列表，此處item為索引

??????? return self.items[item]

?

??? def __setitem__(self, key, value):?? #key為index，value為字典

??????? self.items[key] = value

??????? # self[key] = value

?

??? def __repr__(self):

??????? return str(self.items)

?

??? __str__ = __repr__

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mycart = Cart()

myphone = Item(mark = 'sony',color = Color.BLACK,price=2250)

mybicycle = Item(mark='decathlan',color=Color.BLACK,price=1599)

mykindle = Item(mark='amazon',color=Color.OTHER,price=498)

?

mycart.additem(myphone)

print(mycart.getall())

print(len(mycart))

print(mycart + mybicycle + mykindle)?? #鏈式編程實現加法，等價于mycart.__add__(mybicycle).__add__(mykindle)

# print(mycart.__add__(mybicycle).__add__(mykindle))

print(len(mycart))

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# for x in mycart.items:??? #類中沒有__iter__方法時使用此種方式迭代實例中的容器

#???? print(x)

for x in mycart:? ?#類中有__iter__方法后，實例就成了可迭代對象，簡化，讓用戶覺得實例就是可迭代對象

??? print(x)

?

print(mycart[1])

mycart[1] = {'mark': 'giant', 'color': 4, 'price': 1599}?? #此處的value為字典

print(mycart[1])

輸出：

[{'mark': 'sony', 'color': 4, 'price': 2250}]

1

[{'mark': 'sony', 'color': 4, 'price': 2250}, {'mark': 'decathlan', 'color': 4, 'price': 1599}, {'mark': 'amazon', 'color': 1000, 'price': 498}]

3

{'mark': 'sony', 'color': 4, 'price': 2250}

{'mark': 'decathlan', 'color': 4, 'price': 1599}

{'mark': 'amazon', 'color': 1000, 'price': 498}

{'mark': 'decathlan', 'color': 4, 'price': 1599}

{'mark': 'giant', 'color': 4, 'price': 1599}

?

?

?

可調用對象

python中一切皆對象，函數也不例外；

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__call__，類中實現，實例就可像函數一樣調用；

定義一個類，并實例化得到其實例，將實例像函數一樣調用；

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一個實例可將其當作函數，進而可當裝飾器來用；

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例：

def foo(x):?? #函數即對象，對象foo加上()，就是調用對象的__call__()方法

?? ?print(x)

?

print(callable(foo))

foo(4)?? #等價于foo.__call__(4)

foo.__call__(4)

print(foo.__name__)

print(foo.__doc__)

print(foo.__dict__)

print(foo.__call__)

print(dir(foo))

輸出：

True

4

4

foo

None

{}

<method-wrapper '__call__' of function object at 0x7fbbd88d1e18>

['__annotations__', '__call__', '__class__', '__closure__', '__code__', '__defaults__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__get__', '__getattribute__', '__globals__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__kwdefaults__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__name__', '__ne__', '__new__', '__qualname__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__']

?

例：

class A:

??? def __call__(self, *args, **kwargs):?? #__call__寫在類中，該類的實例就可調用

??????? print(5)

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A()()?? #先實例化再調用，等價于a = A();a()

a = A()

a()

a(4,5,6)

輸出：

5

5

5

?

例：

class Point:

??? def __init__(self,x,y):

??????? self.x = x

??????? self.y = y

?

??? def __call__(self, *args, **kwargs):

??????? return 'Point({},{})'.format(self.x,self.y)

?

p = Point(4,5)

print(p)

print(p())

輸出：

<__main__.Point object at 0x7fbc9e10c710>

Point(4,5)

?

例：

class Adder:

??? def __call__(self, *args):

??????? ret = 0

????? ??for x in args:

??????????? ret += x

??????? self.ret = ret

??????? return ret

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adder = Adder()

print(adder(4,5,6))

print(adder.ret)

輸出：

15

15

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習題：

定義一個fibonacci數列的類，方便調用，計算第n項；

使用類來實現fibonacci數列，可緩存數據，便于檢索；

方1：

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class Fib:

??? def __init__(self):

??????? self.items = [0,1,1]

?

??? def __call__(self, index):

??????? if index < len(self.items):

??????????? return self.items

??????????? # return self.items[index]

??????? if index < 0:

??????????? raise IndexError('wrong index')

?

??????? for i in range(3,index+1):

??????????? self.items.append(self.items[i-1] + self.items[i-2])

??????? return self.items

??????? # return self.items[index]

?

print(Fib()(8))

輸出：

[0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21]

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方2：

class Fib:

??? def __init__(self):

??????? self.items = [0,1,1]

?

??? def __call__(self,index):

??????? return self[index]

?

??? def __iter__(self):

??????? return iter(self.items)

?

??? def __len__(self):

??????? return len(self.items)

?

??? def __getitem__(self, index):

??????? if index < len(self.items):

??????????? return self.items[index]

??????? if index < 0:

??????????? raise IndexError('wrong index')

?

??????? for i in range(len(self),index+1):?? #使用len(self)，要加__len__

??????????? self.items.append(self.items[i-2] + self.items[i-1])

???? ???return self.items[index]

?

??? def __str__(self):

??????? return str(self.items)

?

??? __repr__ = __str__

?

fib = Fib()

print(fib(8),len(fib))

?

for x in fib:

??? print(x)

?

print(fib[8],fib[7])

?

print(fib[-8])

輸出：

21 9

0

1

1

2

3

5

8

13

21

21 13

1

?

?

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