数据模型其实是对Python框架的描述,它规范了这门语言自身构建模块的接口,这些模块包括但不限于序列、迭代器、函数、类和上下文管理器。
不管在哪种框架下写程序,都会花费大量时间去实现那些会被框架本身调用的方法,Python也不例外。Python解释器碰到特殊的句法时,会使用特殊方法去激活一些基本的对象操作,这些特殊方法的名字以两个下划线开头,以两个下划线结尾(例如getitem),比如obj[key]的背后就是getitem方法。
魔术方法是特殊方法的昵称。
1.1 一摞Python风格的纸牌
接下来我们要用一个非常简单的例子来展示如何实现getitem和len这两个特殊方法,同时见识一下魔术方法的强大。
下面的代码建立了一个纸牌类:
class FrenchDeck:
ranks = [str(n) for n in range(2, 11)] + list('JQKA')
suits = 'spades diamonds clubs hearts'.split()
def __init__(self):
self._cards = [Card(rank,suit) for suit in self.suits for rank in self.ranks]
def __len__(self):
return len(self._cards)
def __getitem__(self, position):
return self._cards[position]
对于上面的代码中的namedtuple你可能不太熟悉,不过通过下面的例子相信你一下子就明白了:
beer_card = Card('7','diamonds')
print (beer_card)
#Card(rank='7', suit='diamonds')
print (beer_card.rank,beer_card.suit)
#7 diamonds
print (beer_card[0],beer_card[1])
#7 diamonds
rank,suit = beer_card
print (rank,suit)
#7 diamonds
namedtuple就是有命名字段的元组结构,类似于元组,又类似于dict。
好了,言归正传,我们主要还是关注FrenchDeck这个类,首先,它跟任何标准Python集合类型一样,可以用len()函数来查看一叠牌有多少张:
deck = FrenchDeck()
print (len(deck))
#52
从一叠牌中抽出一张纸牌,比如第一张或者最后一张,非常容易,使用下面的方法,它本质通过调用getitem方法来实现:
print (deck[0])
#Card(rank='2', suit='spades')
print (deck[-1])
#Card(rank='A', suit='hearts')
我们如果想要从中随机抽取一张牌,需要重写一个方法么,不需要,因为Python已经给我们提供了一个random.choice方法:
from random import choice
print (choice(deck))
#Card(rank='4', suit='clubs')
print (choice(deck))
#Card(rank='5', suit='spades')
现在我们可以体会到通过实现特殊方法来利用Python数据模型的两个好处:
(1)作为你的类的用户,他们不必去记住标准操作的各式名称(例如如何得到元素的总数,是size()还是length())
(2)可以更加方便的利用Python的标准库,比如random.choice函数,从而不用重新发明轮子。
好戏还在后面。
因为getitem方法把[]操作交给了self._cards类表,所以我们的deck类支持切片操作:
print(deck[:3])
#[Card(rank='2', suit='spades'), Card(rank='3', suit='spades'), Card(rank='4', suit='spades')]
print (deck[12::13])
#[Card(rank='A', suit='spades'), Card(rank='A', suit='diamonds'), Card(rank='A', suit='clubs'), Card(rank='A', suit='hearts')]
另位,仅仅实现了getitem方法,我们的这一摞牌就变成可迭代的了:
for card in deck[:3]:
print (card)
# Card(rank='2', suit='spades')
# Card(rank='3', suit='spades')
# Card(rank='4', suit='spades')
for card in reversed(deck[:3]):
print (card)
# Card(rank='4', suit='spades')
# Card(rank='3', suit='spades')
# Card(rank='2', suit='spades')
迭代通常是隐式的,譬如说一个集合类型没有实现contains方法,那么in运算符就会按顺序做一次迭代搜索:
print (Card('Q','hearts') in deck)
#True
那么排序呢?我们按照常规,用点数来判断扑克牌的大小,2最小、A最大,同时加上花色的判定,黑桃最大、红桃次之、方块再次、梅花最小。下面就是按照这个规则给扑克牌排序的函数。
suit_values = dict(spades=3,hearts=2,diamonds=1,clubs=0)
def spades_high(card):
rank_value = FrenchDeck.ranks.index(card.rank)
return rank_value * len(suit_values) + suit_values[card.suit]
for card in sorted(deck,key=spades_high):
print (card)