pythonvector初始化_Python中的内置数据类

前言

在Python3.7及以上版本中&＃xff0c;增加了一个dataclasses标准库&＃xff0c;它主要用来做数据的容器&＃xff0c;同时它还为开发人员预制了标准方法&＃xff0c;并简化了类的创建过程&＃xff0c;在这篇文章中&＃xff0c;我们来研究一下这个标准库。

我们的第一个数据类

让我们先来创建一个数据类&＃xff0c;它是空间坐标系中点的三维坐标(x,y,z)&＃xff0c;这可以直接利用dataclasses中的&＃64;dataclass描述符来实现&＃xff1a;

from dataclasses import dataclass&＃64;dataclassclass Coordinate: x: int y: int z: int请注意上述类中的写法&＃xff0c;如果有熟悉go语言的同学应该会对这种写法不陌生&＃xff0c;但在Python中&＃xff0c;这种写法显得比较另类&＃xff0c;因为Python本身是动态语言&＃xff0c;其变量的类型可以在程序执行的过程中发生变化&＃xff0c;但这个类里面的写法却是将每个变量的数据类型进行了限定&＃xff0c;这一点是与众不同的&＃xff0c;从另一方面来看&＃xff0c;各种语言的融合也是在悄无声息中进行&＃xff0c;所谓取长补短吧。默认情况下&＃xff0c;数据类已经帮我们在上述Coordinate类中实现了__init__、__repr__和__eq__等方法&＃xff0c;因此我们可以直接使用这些方法&＃xff1a;

a &＃61; Coordinate(3,5,4)print(a)>>> 输出&＃xff1a;Coordinate(x&＃61;3, y&＃61;5, z&＃61;4)>>> repr(a)&＃39;Coordinate(x&＃61;3, y&＃61;5, z&＃61;4)&＃39;为数据类中的成员设置默认值比如我们来定义一个CircleArea类&＃xff0c;其中有个属性是用来计算圆的面积&＃xff0c;代码如下&＃xff1a;

&＃64;dataclassclass CircleArea: r: int pi: float&＃61;3.14 &＃64;property def area(self): return self.pi * (self.r ** 2) a &＃61; CircleArea(2)a>>> 输出&＃xff1a;CircleArea(r&＃61;2, pi&＃61;3.14)>>> 输出&＃xff1a;12.56上述代码中&＃xff0c;我们为类CircleArea中的成员pi设置了默认值。

类中成员值的变与不变

通常情况下&＃xff0c;类中成员值是可以被改变的&＃xff0c;比如上面定义的CircleArea&＃xff1a;

a &＃61; CircleArea(2)a.r &＃61; 5a.pi &＃61; 3a.area>>> 输出&＃xff1a;75上述代码演示了类中成员值可变的问题&＃xff0c;可有时候我们并不想一个对象被创立后&＃xff0c;其成员值还变化&＃xff0c;这时候就要用到dataclass的一个参数frozen&＃xff0c;将其设置为True即可&＃xff1a;

&＃64;dataclass(frozen&＃61;True)class CircleArea: r: int pi: float&＃61;3.14 &＃64;property def area(self): return self.pi * (self.r ** 2) a &＃61; CircleArea(2)a.r &＃61; 5

从上述解释器的报错信息可以看出&＃xff0c;设定frozen&＃61;True以后&＃xff0c;类实例的创建只能在其初始化时进行&＃xff0c;之后的修改都是不被允许的。

数据类实例的比较

在数学中&＃xff0c;比较大小是最常见的操作&＃xff0c;比如我们定义一个向量类&＃xff0c;由它产生的实例都是向量&＃xff0c;这时如果想比较向量大小的话&＃xff0c;一般要先给出定义&＃xff0c;比如有两个向量A(x1,y1)和B(x2,y2)&＃xff0c;如果x1>x2&＃xff0c;那么我们就说向量A>B&＃xff0c;如果x1&＃61;&＃61;x2&＃xff0c;那么当y1>y2时我们就说A>B&＃xff0c;这样的比较大小逻辑在dataclasses标准库中已经帮我们实现了&＃xff0c;唯一我们要做的是在创建用&＃64;dataclass修饰的类时&＃xff0c;将其参数order设置为True即可&＃xff1a;

&＃64;dataclass(order&＃61;True)class Vector: x : int y : int v1 &＃61; Vector(4,9)v2 &＃61; Vector(3,10)print(v1 > v2)>>> 输出&＃xff1a;True上面代码的结果判定为True&＃xff0c;这说明根据类自身的定义可知v1>v2&＃xff0c;可是如果我们不想用上述比较向量大小的定义&＃xff0c;想用向量本身的大小&＃xff0c;即用向量中各分量平方和的平方根来比较大小时该如何做呢&＃xff1f;此时要用到一个dataclass中内置的__post_init__来定义&＃xff0c;同时所定义的大小变量要用field来限定&＃xff0c;具体代码如下&＃xff1a;

from dataclasses import dataclass, field&＃64;dataclass(order&＃61;True)class Vector: vectorlen : float &＃61; field(init&＃61;False) x : int y : int def __post_init__(self): self.vectorlen &＃61; (self.x ** 2 &＃43; self.y ** 2) ** 0.5 v1 &＃61; Vector(9,12)v2 &＃61; Vector(5,12)print(v1)print(v2)print(v1>v2)>>> 输出&＃xff1a;Vector(vectorlen&＃61;15.0, x&＃61;9, y&＃61;12)Vector(vectorlen&＃61;13.0, x&＃61;5, y&＃61;12)True将类实例转换为字典或元组我们可以直接将由&＃64;dataclass修饰的类转换为一个字典或一个元组&＃xff0c;所用到的函数也很简单&＃xff0c;分别是&＃xff1a;asdict和astuple&＃xff1a;

from dataclasses import dataclass, asdict, astuple&＃64;dataclass()class Vector: x : int y : int z : int v &＃61; Vector(2,4,9)print(asdict(v))print(astuple(v))>>> 输出&＃xff1a;{&＃39;x&＃39;: 2, &＃39;y&＃39;: 4, &＃39;z&＃39;: 9}(2, 4, 9)关于类的继承用&＃64;dataclass修饰的类也同样具备普通继承的属性&＃xff0c;比如&＃xff1a;

&＃64;dataclassclass Person: name : str sex : str &＃64;dataclassclass Programmer(Person): lang : str p1 &＃61; Programmer("张三", "男", "Python")print(p1)>>> 输出&＃xff1a;Programmer(name&＃61;&＃39;张三&＃39;, sex&＃61;&＃39;男&＃39;, lang&＃61;&＃39;Python&＃39;)但是如果我们提前给某个父类中的成员设置默认值后&＃xff0c;再调用子类创建实例就会报错&＃xff0c;比如&＃xff1a;

&＃64;dataclassclass Person: name : str sex : str &＃61; "男" &＃64;dataclassclass Programmer(Person): lang : str p1 &＃61; Programmer("张三", "男", "Python")print(p1)

以上两段代码唯一不同的地方&＃xff0c;在于第二段代码中对父类Person中的成员sex提前指定了默认值&＃xff0c;这就导致了错误&＃xff0c;这是因为&＃xff1a;当我们在调用子类实例化对象时&＃xff0c;它事实上是这样调用初始化函数的&＃xff1a;

def __init__(name:str, sex:str&＃61;"男", lang:str): ...从这个函数形式上来看&＃xff0c;第二个参数给出了默认值&＃xff0c;但第三个参数却没有&＃xff0c;这样不符合函数的形式化定义&＃xff0c;因此&＃xff0c;在父类中指定了某个成员为默认值后&＃xff0c;子类中同样要为所有成员指定默认值&＃xff0c;修改代码如下&＃xff1a;

&＃64;dataclassclass Person: name : str sex : str &＃61; "男" &＃64;dataclassclass Programmer(Person): lang : str &＃61; "" p1 &＃61; Programmer("张三", "男", "Python")print(p1)>>> 输出&＃xff1a;Programmer(name&＃61;&＃39;张三&＃39;, sex&＃61;&＃39;男&＃39;, lang&＃61;&＃39;Python&＃39;)小结这一篇文章中介绍了Python的标准库dataclasses&＃xff0c;它内置了一些标准化的方式&＃xff0c;对于数学方面的处理显得很方便&＃xff0c;现在此简单介绍&＃xff0c;以便于备忘和有需要的同学借鉴。