30面向对象5_运算符重载-容器相关方法-可调用对象
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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：
<,<=,==,>,>=,!= | __lt__,__le__,__eq__,__gt__,__ge__,__ne__ | 比较运算符，自定义类时用 |
+,-,*,/,%,//,**,divmod | __add__,__sub__,__mul__,__truediv__,__mod__,__floordiv__,__pow__,__divmod__ | 算术运算符，移位、位运算符也有对应的方法 |
+=,-=,*=,/=,%=,//=,**= | __iadd__,__isub__,__imul__,__itruediv__,__imod__,__ifloordiv__,__ipow__ |
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
{}
['__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
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