Python進(jìn)階學(xué)習(xí)之特殊方法實(shí)例詳析

最近在學(xué)習(xí)python，學(xué)習(xí)到了一個(gè)之前沒(méi)接觸過(guò)的--特殊方法。
什么是特殊方法？當(dāng)我們?cè)谠O(shè)計(jì)一個(gè)類的時(shí)候，python中有一個(gè)用于初始化的方法$__init__$，類似于java中的構(gòu)造器，這個(gè)就是特殊方法，也叫作魔術(shù)方法。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，特殊方法可以給你設(shè)計(jì)的類加上一些神奇的特性，比如可以進(jìn)行python原生的切片操作，迭代、連乘操作等。在python中，特殊方法以雙下劃線開(kāi)始，以雙下劃線結(jié)束。

一個(gè)大例子
數(shù)學(xué)中有一個(gè)表示數(shù)的概念叫做向量，但是python中的數(shù)據(jù)類型卻沒(méi)有。我們來(lái)設(shè)法用python實(shí)現(xiàn)它。

首先考慮，向量跟普通的數(shù)據(jù)類型不同，傳統(tǒng)的數(shù)可以直接進(jìn)行運(yùn)算，向量則需要對(duì)不同的坐標(biāo)分別運(yùn)算。來(lái)試試。

首先定義一個(gè)類，實(shí)現(xiàn)初始化方法。
    
# 實(shí)現(xiàn)向量類型
class Vector:
 
 def __init__(self, x=0, y=0):
  self.x = x
  self.y = y

如何實(shí)現(xiàn)向量的加法？二維向量中，向量的加法就是每個(gè)坐標(biāo)分別相加得到的結(jié)果。在python中有個(gè)$__add__$方法，用來(lái)進(jìn)行加法操作。    
class Vector:
 
 def __init__(self, x=0, y=0):
  self.x = x
  self.y = y
 
 # 實(shí)現(xiàn)向量加法
 def __add__(self, other):
  x = self.x + other.x
  y = self.y + other.y
  return Vector(x, y)

我們對(duì)x和y變量分別進(jìn)行相加，然后返回Vector。在python你可以對(duì)字符串直接用加法拼接起來(lái)的原理就在此，python實(shí)現(xiàn)了針對(duì)字符串的add方法。

實(shí)現(xiàn)了加法，乘法的道理一樣，分別對(duì)每個(gè)坐標(biāo)單獨(dú)相乘即可。
    
class Vector:
 
 def __init__(self, x=0, y=0):
  self.x = x
  self.y = y
 
 # 實(shí)現(xiàn)向量加法
 def __add__(self, other):
  x = self.x + other.x
  y = self.y + other.y
  return Vector(x, y)
 
 # 實(shí)現(xiàn)向量乘法，例如r*3
 def __mul__(self, scalar):
  return Vector(self.x*scalar, self.y*scalar)

我們?cè)谶M(jìn)行向量運(yùn)算時(shí)還有一個(gè)常用的操作是求向量的模，我們用$__abs__$特殊方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，abs一般用來(lái)求一個(gè)數(shù)的絕對(duì)值，向量用不到，用來(lái)求模剛好合適。使用math模塊中的hypot方法計(jì)算$\sqrt(x^2+y^2)$。    
class Vector:
 
 def __init__(self, x=0, y=0):
  self.x = x
  self.y = y
 
 # 真假值，如果向量模為0，返回false
 def __bool__(self):
  return bool(abs(self))
 
 # 實(shí)現(xiàn)向量加法
 def __add__(self, other):
  x = self.x + other.x
  y = self.y + other.y
  return Vector(x, y)
 
 # 實(shí)現(xiàn)向量乘法，例如r*3
 def __mul__(self, scalar):
  return Vector(self.x*scalar, self.y*scalar)
 
 
 # 返回向量的模
 # hypot()返回歐幾里德范數(shù) sqrt(x*x + y*y)
 def __abs__(self):
  return hypot(self.x, self.y)

找個(gè)例子運(yùn)行下。
    
v = Vector(2, 3)
print(v)
v2 = Vector(4, 5)
print(v+v2)
print(v+v2*2)    
<__main__.Vector object at 0x000002B4B1843C50>
<__main__.Vector object at 0x000002B4B1843EF0>
<__main__.Vector object at 0x000002B4B1843898>

可以運(yùn)行了，貌似是正確的，但是輸出的結(jié)果很奇怪。怎么辦？python中有個(gè)$__repr__$特殊方法，可以修改控制臺(tái)輸出的樣式。    
class Vector:
 
 def __init__(self, x=0, y=0):
  self.x = x
  self.y = y
 
 # 真假值，如果向量模為0，返回false
 def __bool__(self):
  return bool(abs(self))
 
 # 實(shí)現(xiàn)向量加法
 def __add__(self, other):
  x = self.x + other.x
  y = self.y + other.y
  return Vector(x, y)
 
 # 實(shí)現(xiàn)向量乘法，例如r*3
 def __mul__(self, scalar):
  return Vector(self.x*scalar, self.y*scalar)
 
 # 返回向量的模
 # hypot()返回歐幾里德范數(shù) sqrt(x*x + y*y)
 def __abs__(self):
  return hypot(self.x, self.y)
 
 # 實(shí)現(xiàn)__repr__方法，在控制臺(tái)打印向量時(shí)會(huì)輸出Vector(1, 2)
 # 實(shí)現(xiàn)__str__，使用str()返回字符串
 def __repr__(self):
  return 'Vector(%r, %r)' % (self.x, self.y)

實(shí)現(xiàn)了$__repr__$方法，我們就可以在控制臺(tái)輸出Vecotor（x,y）。與之對(duì)應(yīng)的有個(gè)$__str__$方法，使用str（）返回相應(yīng)的字符串，展示給用戶。

現(xiàn)在來(lái)看下之前程序運(yùn)行的結(jié)果。    
v = Vector(2, 3)
print(v)
v2 = Vector(4, 5)
print(v+v2)
print(v+v2*2)
print(abs(v))    
Vector(2, 3)
Vector(6, 8)
Vector(10, 13)
3.605551275463989
效果不錯(cuò)。
通過(guò)實(shí)現(xiàn)特殊方法，自定義類型可以表現(xiàn)的跟內(nèi)置類型一樣，讓我們能夠?qū)懗龈哂?a href='/map/python/' style='color:#000;font-size:inherit;'>python風(fēng)格的代碼。
除了上面說(shuō)到的幾個(gè)特殊方法外，python還有差不多80多個(gè)特殊方法，比如$__len__$方法可以用來(lái)求長(zhǎng)度，$__getitem__$可以使用haha[2]之類的操作進(jìn)行切片和迭代等，同樣的還有$__setitem__$。
總結(jié)
以上就是這篇文章的全部?jī)?nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值