詳細解析Python中__init__()方法的進階應用程式

詳細解析Python中__init__()方法的進階應用程式

 　　這篇文章主要介紹了詳細解析Python中__init__()方法的進階應用程式,包括在映射和elif序列等地方的更為複雜的用法,需要的朋友可以參考下

　　通過工廠函數對 __init__() 加以利用

　　我們可以通過工廠函數來構建一副完整的撲克牌。這會比枚舉所有52張撲克牌要好得多，在Python中，我們有如下兩種常見的Factory 方法：

　　定義一個函數，該函數會建立所需類的對象。

　　定義一個類，該類有建立對象的方法。這是一個完整的工廠設計模式，正如設計模式書所描述的那樣。在諸如Java這樣的語言中，工廠類階層是必須的，因為該語言不支援獨立的函數。

　　在Python中，類並不是必須的。只是當有相關的工廠非常複雜的時候才會顯現出優勢。Python的優勢就是當一個簡單的函數可以做的更好的時候我們決不強迫使用類階層。

　　雖然這是一本關於物件導向編程的書，但函數真是一個好東西。這在Python中是常見的也是最地道的。

　　如果需要的話，我們總是可以將一個函數重寫為適當的可調用對象。我們可以將一個可調用對象重構到我們的工廠類階層中。我們將在第五章《使用可調用對象和上下文》中學習可調用對象。

　　一般，類定義的優點是通過繼承實現代碼重用。工廠類的函數就是封裝一些目標類階層和複雜物件的構造。如果我們有一個工廠類，當擴充目標類階層的時候，我們可以添加子類到工廠類中。這給我們提供了多態性工廠類;不同的工廠類定義具有相同的方法簽名，可以交替使用。

　　這類水平的多態性對於靜態編譯語言如Java或C++非常有用。編譯器可以解決類和方法產生代碼的細節。

　　如果選擇的工廠定義不能重用任何代碼，則在Python中類階層不會有任何協助。我們可以簡單的使用具有相同簽名的函數。

　　以下是我們各種Card子類的工廠函數：

　　?

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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")

　　這個函數通過數實值型別的rank和suit對象構建Card類。我們現在可以非常簡單的構建牌了。我們已經封裝構造問題到一個單一的工廠函數中，允許應用程式在不知道精確的類階層和多態設計是如何工作的情況下進行構建。

　　下面是一個如何通過這個工廠函數構建一副牌的樣本：

　　?

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

　　它枚舉了所有的牌值和花色來建立完整的52張牌。

　　1. 錯誤的工廠設計和模糊的else子句

　　注意card()函數裡面的if語句結構。我們沒有使用“包羅永珍”的else子句來做任何處理;我們只是拋出異常。使用“包羅永珍”的else子句會引出一個小小的辯論。

　　一方面，從屬於else子句的條件不能不言而喻，因為它可能隱藏著微妙的設計錯誤。另一方面，一些else子句確實是顯而易見的。

　　重要的是要避免含糊的else子句。

　　考慮下面工廠函數定義的變體：

　　?

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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)

　　以下是當我們嘗試建立整副牌將會發生的事情：

　　?

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

　　它起作用了嗎?如果if條件更複雜了呢?

　　一些程式員掃視的時候可以理解這個if語句。其他人將難以確定是否所有情況都正確執行了。

　　對於進階Python編程，我們不應該把它留給讀者去演繹條件是否適用於else子句。對於菜鳥條件應該是顯而易見的，至少也應該是顯示的。

　　何時使用“包羅永珍”的else

　　盡量的少使用。使用它只有當條件是顯而易見的時候。當有疑問時，顯式的並拋出異常。

　　避免含糊的else子句。

　　2. 簡單一致的使用elif序列

　　我們的工廠函數card()是兩種常見工廠設計模式的混合物:

　　if-elif序列

　　映射

　　為了簡單起見，最好是專註於這些技術的一個而不是兩個。

　　我們總是可以用映射來代替elif條件。(是的，總是。但相反是不正確的;改變elif條件為映射將是具有挑戰性的。)

　　以下是沒有映射的Card工廠：

　　?

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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")

　　我們重寫了card()工廠函數。映射已經轉化為額外的elif子句。這個函數有個優點就是它比之前的版本更加一致。

　　3. 簡單的使用映射和類對象

　　在一些樣本中，我們可以使用映射來代替一連串的elif條件。很可能發現條件太複雜，這個時候或許只有使用一連串的elif條件來表達才是明智的選擇。對於簡單樣本，無論如何，映射可以做的更好且可讀性更強。

　　因為class是最好的對象，我們可以很容易的映射rank參數到已經構造好的類中。

　　以下是僅使用映射的Card工廠：

　　?

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

　　我們已經映射rank對象到類中。然後，我們傳遞rank值和suit值到類來建立最終的Card執行個體。

　　最好我們使用defaultdict類。無論如何，對於微不足道的靜態映射不會比這更簡單了。看起來像下面程式碼片段那樣：

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

　　注意：defaultdict類預設必須是零參數的函數。我們已經使用了lambda建立必要的函數來封裝常量。這個函數，無論如何，都有一些缺陷。對於我們之前版本中缺少1到A和13到K的轉換。當我們試圖增加這些特性時，一定會出現問題的。

　　我們需要修改映射來提供可以和字串版本的rank對象一樣的Card子類。對於這兩部分的映射我們還可以做什麼?有四種常見解決方案：

　　可以做兩個並行的映射。我們不建議這樣，但是會強調展示不可取的地方。

　　可以映射個二元組。這個同樣也會有一些缺點。

　　可以映射到partial()函數。partial()函數是functools模組的一個特性。

　　可以考慮修改我們的類定義，這種映射更容易。可以在下一節將__init__()置入子類定義中看到。

　　我們來看看每一個具體的例子。

　　3.1. 兩個並行映射

　　以下是兩個並行映射解決方案的關鍵代碼：

　　?

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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)

　　這並不可取的。它涉及到重複映射鍵1、11、12和13序列。重複是糟糕的，因為在軟體更新後並行結構依然保持這種方式。

　　不要使用並行結構

　　並行結構必須使用元組或一些其他合適的集合來替代。

　　3.2. 映射到元組的值

　　以下是二元組映射的關鍵代碼：

　　?

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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)

　　這是相當不錯的。不需要過多的代碼來分類打牌中的特殊情況。當我們需要改變Card類階層來添加額外的Card子類時，我們將看到它如何被修改或被擴充。

　　將rank值對應到一個類對象的確讓人感覺奇怪，且只有類初始化所需兩個參數中的其中之一。將牌值對應到一個簡單的類或沒有提供一些混亂參數(但不是所有)的函數對象似乎會更合理。

　　3.3. partial函數解決方案

　　相比映射到二元組函數和參數之一，我們可以建立一個partial()函數。這是一個已經提供一些(但不是所有)參數的函數。我們將從functools庫中使用partial()函數來建立一個帶有rank參數的partial類。

　　以下是一個映射rank到partial()函數，可用於對象建立：

　　?

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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)

　　映射將rank對象與partial()函數聯絡在一起，並分配給part_class。這個partial()函數可以被應用到suit對象來建立最終的對象。partial()函數是一種常見的函數式編程技術。它在我們有一個函數來替代對象方法這一特定的情況下使用。

　　不過總體而言，partial()函數對於大多數物件導向編程並沒有什麼協助。相比建立partial()函數，我們可以簡單地更新類的方法來接受不同組合的參數。partial()函數類似於給物件建構建立一個連貫的介面。

　　3.4. 連貫的工廠類介面

　　在某些情況下，我們設計的類為方法的使用定義了順序，衡量方法的順序很像partial()函數。

　　在一個對象標記法中我們可能會有x.a() .b()。我們可以把它當成x(a, b)。x.a()函數是等待b()的一類partial()函數。我們可以認為它就像x(a)(b)那樣。

　　這裡的想法是，Python給我們提供兩種選擇來管理狀態。我們既可以更新對象又可以建立有狀態性的(在某種程度上)partial()函數。由於這種等價，我們可以重寫partial()函數到一個連貫的工廠對象中。我們使得rank對象的設定為一個連貫的方法來返回self。設定suit對象將真實的建立Card執行個體。

　　以下是一個連貫的Card工廠類，有兩個方法函數，必須在特定順序中使用：

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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()方法更新建構函式的狀態，suit()方法真實的建立了最終的Card對象。

　　這個工廠類可以像下面這樣使用：

　　?

1 2	card8 = CardFactory() deck8 = [card8.rank(r+1).suit(s) for r in range(13) for s in (Club, Diamond, Heart, Spade)]

　　首先，我們建立一個工廠執行個體，然後我們使用那個執行個體建立Card執行個體。這並沒有實質性改變__init__()本身在Card類階層中如何運作的。然而，它確實改變了我們用戶端應用程式建立對象的方式。