30面向对象5_运算符重载-容器相关方法-可调用对象

目录

运算符重载... 1

容器相关方法... 4

可调用对象... 6

运算符重载

可大大提高类的可用性；

锦上添花的东西；

好的类的设计应提供类似的方法；

Operator模块提供以下特殊方法，可将类的实例使用下面的操作符来操作：

注：

移位、位运算符也有对应的方法，在python中没提升性能，但也没降低性能，其它语言中会大大提升性能；

Int类，几乎实现了所有操作符，可作为参考；

在pycharm中，输入int，ctrl+单击，可查看运算符魔术方法的帮助；

运算符重载应用场景：

往往是用面向对象实现的类，需要做大量的运算；

提供运算符重载（__add__()），比直接提供加法方法（Point类中的add()）要更加适合该领域内使用者的习惯，用户在日常用的运算符是在数学上最常见的表达方式，如print(p1 + p2)，实现了Point类的二元操作（向量的加法）；

例：

class A:

    def __init__(self,x):

        self.x = x

    def __sub__(self, other):

        # return self.x - other.x

        # return A(self.x - other.x)   #返回一个新对象（new一个新对象）

        self.x = self.x - other.x

        return self   #就地修改，根据业务场景选择使用

    # def __ne__(self, other):

    #     return self.x != other.x

    def __eq__(self, other):   #判断两对象是否相等用__eq__，一般很少用__ne__

        return self.x == other.x

    def __repr__(self):

        return str(self.x)

    __str__ = __repr__   #技巧

    def __lt__(self, other):   #也可用__gt__，在测试时缺哪个补哪个；只有实现该方法，才可用sorted()和reversed()，否则报错TypeError: '<' not supported between instances of 'A' and 'A'；一般把比较大小的函数写在类内，这样更优雅

        return self.x < other.x

    def __iadd__(self, other):

        # return A(self.x + other.x)

        self.x = self.x + other.x

        return self   #就地修改

a1 = A(4)

a2 = A(5)

print(a1)

print(a1 - a2)   #等价于print(a1.__sub__(a2))

print(a1)

print(a1.__sub__(a2))

print(a1)

print(a1 == a2)

a3 = A(2)

lst = [a1,a2,a3]

print(lst)

print(sorted(lst))

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

a1 += a2

print(a1)

输出：

4

-1

-1

-6

-6

False

[-6, 5, 2]

[-6, 2, 5]

[5, 2, -6]

-1

习题：

完成Point类设计，实现判断点相等的方法，并完成向量的加法；

class Point:

    def __init__(self,x,y):

        self.x = x

        self.y = y

    def __eq__(self, other):

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

    def __add__(self, other):

        return Point(self.x + other.x,self.y + other.y)   #根据使用者习惯设计

    # def __add__(self, other):

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

    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)

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])   #类似pathlib.Path中的/

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

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

print(p1 == p2)

print(p1 is p2)

输出：

Point:1,1 Point:1,1

(2, 2)

Point:2,2

Point:2,2

True

False

容器相关方法

__len__，内建函数len()，返回对象的长度，>=0的整数，即使把对象当作容器类型看，如list、dict，bool()函数调用的时候，如果没有__bool__()方法，则会看__len__()方法是否存在，存在返回，非0为真；

__iter__，迭代容器时调用，要求返回一个新的迭代器对象iterator；

__contains__，in成员运算符，没有实现就调用__iter__方法遍历；

__getitem__，实现self[key]访问，序列对象，key接受整数为索引，或切片，对于set、dict，key为可hashable，key不存在引发KeyError异常；

__setitem__，类似__getitem__，是设置值的方法；

__missing__，字典使用__getitem__()调用时，key不存在执行该方法，如class MyDict(dict): pass；

__len__和__size__并不对等：

__len__，容器中元素的个数；

__size__，容器的大小，第三方库中，当容量快满时，会把size扩展；

__len__和__iter__：

有时并不关心元素有多少个，直接取元素，__iter__用的多些；

注：

single linkedlist中的__getitem__，仅用于容器，提供一种方便的接口，如索引或其它方式来用；

函数中的属性，foo.__defaults__，用元组保存位置参数默认值；

函数中的属性，foo.__kwdefaults__，用元组保存关键字参数默认值；

习题：

将购物车类，改造成方便操作的容器类；

class Color:

    RED = 0

    GREEN = 1

    BLUE = 2

    GOLDEN = 3

    BLACK = 4

    OTHER = 1000

class Item:

    def __init__(self,**kwargs):

        self.__spec = kwargs

    def __repr__(self):

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

        return str(self.__spec)

    __str__ = __repr__

class Cart:

    def __init__(self):

        self.items = []

    def additem(self,item:Item):   #兼容__add__，看用户使用要求自定义，要不要return，一般用__add__

        self.items.append(item)

    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):   #要求必须返回迭代器iterator，简化，让使用者觉得实例就是可迭代对象

        return iter(self.items)

    def __getitem__(self, item):   #该例容器为列表，此处item为索引

        return self.items[item]

    def __setitem__(self, key, value):   #key为index，value为字典

        self.items[key] = value

        # self[key] = value

    def __repr__(self):

        return str(self.items)

    __str__ = __repr__

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)   #链式编程实现加法，等价于mycart.__add__(mybicycle).__add__(mykindle)

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

print(len(mycart))

# for x in mycart.items:    #类中没有__iter__方法时使用此种方式迭代实例中的容器

#     print(x)

for x in mycart:   #类中有__iter__方法后，实例就成了可迭代对象，简化，让用户觉得实例就是可迭代对象

    print(x)

print(mycart[1])

mycart[1] = {'mark': 'giant', 'color': 4, 'price': 1599}   #此处的value为字典

print(mycart[1])

输出：

[{'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}

可调用对象

python中一切皆对象，函数也不例外；

__call__，类中实现，实例就可像函数一样调用；

定义一个类，并实例化得到其实例，将实例像函数一样调用；

一个实例可将其当作函数，进而可当装饰器来用；

例：

def foo(x):   #函数即对象，对象foo加上()，就是调用对象的__call__()方法

    print(x)

print(callable(foo))

foo(4)   #等价于foo.__call__(4)

foo.__call__(4)

print(foo.__name__)

print(foo.__doc__)

print(foo.__dict__)

print(foo.__call__)

print(dir(foo))

输出：

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__写在类中，该类的实例就可调用

        print(5)

A()()   #先实例化再调用，等价于a = A();a()

a = A()

a()

a(4,5,6)

输出：

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())

输出：

<__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

adder = Adder()

print(adder(4,5,6))

print(adder.ret)

输出：

15

15

习题：

定义一个fibonacci数列的类，方便调用，计算第n项；

使用类来实现fibonacci数列，可缓存数据，便于检索；

方1：

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))

输出：

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

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])

输出：

21 9

0

1

1

2

3

5

8

13

21

21 13

1