余姚网站建设开发,wordpress自定义文章链接地址,教务系统,个人网站流程一、Python原型模式#xff08;Prototype Pattern#xff09;简介 1. 概念
原型模式是一种创建型设计模式#xff0c;它通过复制#xff08;克隆#xff09;现有对象来创建新对象。这样可以避免使用复杂的构造函数来创建对象#xff0c;提高程序的性能和可维护性。 2. 功…一、Python原型模式Prototype Pattern简介 1. 概念
原型模式是一种创建型设计模式它通过复制克隆现有对象来创建新对象。这样可以避免使用复杂的构造函数来创建对象提高程序的性能和可维护性。 2. 功能
原型模式的功能是通过复制现有对象来创建新对象从而提高程序的性能和可维护性。 3. 优点
可以避免重复创建相同的对象提高性能可以更加方便地创建复杂对象减少代码的量可以通过克隆来获取对象避免了使用复杂的对象构造函数。 4. 缺点
实现对象克隆方法需要一定的技巧性对开发者的要求较高克隆方法可能需要比使用构造函数创建对象更加复杂。 5. 应用场景
在需要频繁创建相同对象的场景中原型模式可以提高程序的性能在需要创建复杂对象的场景中原型模式能够简化对象创建的过程。 6. 使用方式
在 Python 中可以通过实现 __copy__() 和 __deepcopy__() 方法来实现原型模式。其中__copy__() 方法用于浅拷贝__deepcopy__() 方法用于深拷贝。 在 Python 中许多内置的数据类型和标准库中的对象都实现了原型模式如字典、列表、集合、datetime 对象等。在自己的代码中我们也可以使用原型模式来减少代码的量提高程序的性能。特别是在需要创建大量相似对象的场景中使用原型模式可以帮助我们大大提高效率。
二、原型模式使用
原型模式是一种设计模式它允许我们通过复制现有的对象来创建新的实例。在 Python 中原型模式可以通过 copy 模块中的 copy() 和 deepcopy() 函数来实现。
下面是一个简单的例子说明如何使用原型模式创建新的对象 我们定义了一个 Person 类该类有一个 clone() 方法该方法使用 deepcopy() 函数来复制 Person 对象并返回一个新的实例。此外该方法还接受一个可选的 kwargs 参数该参数是一个字典可以用来更新新的对象的属性。
现在我们可以创建 Person 对象并使用 clone() 方法创建一个新的实例。例如
import copy
class Person():def __init__(self, name, age):self.name nameself.age age# 使用 print() 函数或字符串格式化操作符 % 将对象打印为字符串时实际上是调用了该对象的 __str__() 方法def __str__(self): # __str__() 用于返回类的字符串表示形式return Person(name{}, age{}).format(self.name, self.age)def clone(self, **kwargs):print(*********开始克隆)clone_obj copy.deepcopy(self)clone_obj.__dict__.update(kwargs)return clone_objp1 Person(Alice, 28)
p2 p1.clone(nameBob)
p3 p1.clone(nameCharlie, age30)
print(p1, p1.name, p1.age)
print(p2, p2.name, p2.age)
print(p3, p3.name, p3.age)
运行上述代码输出结果为 *********开始克隆 *********开始克隆 Person(nameAlice, age28) Alice 28 Person(nameBob, age28) Bob 28 Person(nameCharlie, age30) Charlie 30 从上面的输出结果可以看出我们可以通过原型模式创建新的对象并使用可选的参数来修改属性。这种模式非常适用于那些需要创建大量相似对象的场景例如许多游戏中的敌人或NPC对象。
三、浅拷贝/深拷贝
浅拷贝和深拷贝都是 Python 中用来复制对象的方式。 概念 浅拷贝Shallow Copy复制对象时创建一个新对象但该对象的某些属性仍然引用原始对象中的属性对象。深拷贝Deep Copy复制对象时创建一个新对象并对原始对象中的所有属性进行递归复制。 工作原理 浅拷贝浅拷贝创建的新对象其属性对象还是和原始对象中的属性对象相同。这意味着如果修改新对象的属性对象则原始对象和其他浅拷贝对象中的相同属性对象也会发生变化。深拷贝深拷贝创建的新对象和原始对象完全独立。这意味着如果修改新对象的属性对象则原始对象和其他深拷贝对象中的相同属性对象不会受到影响。 优点 浅拷贝比起深拷贝浅拷贝更加高效因为它不需要递归复制所有属性。同时浅拷贝可以避免不必要的内存占用。深拷贝深拷贝可以保证复制后的对象和原始对象完全独立不会出现因为共享引用导致的修改冲突问题。 缺点 浅拷贝由于浅拷贝只是复制了对象的引用所以在修改属性对象时会影响到原始对象和其他浅拷贝对象中的相同属性对象。深拷贝由于递归复制对象属性所以深拷贝可能会消耗大量的内存和时间。 使用场景 浅拷贝当需要复制对象但不需要深入复制对象属性时使用。比如复制一个列表但不需要复制列表中的元素。深拷贝当需要完全独立的副本时使用。比如复制一个对象但需要修改复制后的对象而不会影响原始对象。
Python 中实现浅拷贝和深拷贝的方式分别是 copy 和 deepcopy 方法。例如
import copy# a [1,2]
a [[1,2], [3,4]]
b copy.copy(a)
print(a,b)
# b[1] 3
b[1][1] 5
print(a,b)a [[1,2], [3,4]]
b copy.deepcopy(a)
print(a,b)
b[1][1] 5
print(a,b)运行结果 [[1, 2], [3, 4]] [[1, 2], [3, 4]] [[1, 2], [3, 5]] [[1, 2], [3, 5]] [[1, 2], [3, 4]] [[1, 2], [3, 4]] [[1, 2], [3, 4]] [[1, 2], [3, 5]] 四、Python相关方法介绍
1. __str__() 方法介绍
在 Python 中__str__() 方法是一种特殊的方法用于返回类的字符串表示形式。当我们使用 print() 函数或字符串格式化操作符 % 将对象打印为字符串时实际上是调用了该对象的 __str__() 方法。
通常情况下__str__() 方法返回的字符串应该是可读性较好的字符串方便人类阅读。比如如果一个类 Person 表示一个人的信息我们可以在该类中定义如下的 __str__() 方法
class Person:def __init__(self, name, age):self.name nameself.age agedef __str__(self):return Person(name{}, age{}).format(self.name, self.age)在上面的例子中__str__() 方法返回了一个类似于 Person(nameAlice, age28) 的字符串表示形式表示该对象的名字和年龄信息。通过这种方式我们可以方便地打印或记录对象的信息便于开发和调试。
需要注意的是__str__() 方法应该返回一个字符串类型的值否则会抛出 TypeError 异常。
2.__init__(self) 方法介绍
在 Python 中__init__(self) 是一种特殊的方法用于在创建一个新的对象时初始化该对象的属性。该方法在类中只能被定义一次通常用于定义类的属性及其初始值。
在 Python 中每次创建一个新的对象时都会自动调用该对象所属类的 __init__(self) 方法进行初始化。在 __init__(self) 方法中可以通过 self 参数来访问该对象的属性从而给属性设置初始值。
例如假设我们有一个类 Person 表示一个人的信息可以在该类中定义如下的 __init__(self) 方法
class Person:def __init__(self, name, age):self.name nameself.age age在上面的例子中__init__(self) 方法定义了两个参数 name 和 age并将它们分别赋值给了对象的 name 和 age 属性。在创建一个新的 Person 对象时可以通过传递相应的参数来初始化该对象的属性例如
p1 Person(Alice, 28)
p2 Person(Bob, 30)在上面的例子中我们分别创建了两个 Person 对象并传递了不同的参数从而初始化了这两个对象的属性。
3.del关键字介绍
在 Python 中del 是一种关键字用于删除对象或对象属性。当使用 del 关键字时它会执行对应对象的 __del__() 方法方法内可以进行一些清理操作通常在不再需要对象时使用。
使用 del 关键字可以删除一个对象例如
x 10 # 创建一个整数对象
del x # 删除该对象使用 del 关键字也可以删除一个对象的属性例如
class Person:def __init__(self, name, age):self.name nameself.age agep Person(Alice, 28)
del p.age # 删除 p 对象的 age 属性在上面的例子中我们先创建了一个 Person 对象 p然后使用 del 关键字删除了它的 age 属性。删除属性时不会影响对象本身的存在只是将属性删除。
需要注意的是在类中定义了 __del__() 方法并不能确保它会被立即执行。对于垃圾回收机制Python 中的实现是引用计数机制当一个对象的引用计数为 0 时Python 会自动调用它的 __del__() 方法。但是由于引用计数并不是完全准确的因此 __del__() 方法可能会有延迟执行的情况不能依赖它进行一些重要的操作。
4.obj.__dic__.update(kwargs)介绍
在 Python 中obj.__dict__ 是一个字典用于存储对象的属性和值。而 kwargs 则是一个字典包含键值对表示要更新的属性和值。
obj.__dict__.update(kwargs) 表示将 kwargs 字典中的键值对更新到 obj 对象的 __dict__ 中。也就是说使用 update() 方法可以动态地修改对象的属性值这在某些情况下是非常有用的。
例如在实例化对象的时候如果需要动态地为对象设置属性可以使用 __dict__ 和 update() 方法如下所示
class Person:def __init__(self, **kwargs):self.__dict__.update(kwargs)p Person(nameAlice, age28)
print(p.name) # 输出Alice
print(p.age) # 输出28在上面的例子中我们定义了一个 Person 类可以接收任意数量的关键字参数。在实例化对象时我们使用 __dict__ 和 update() 方法将关键字参数更新到对象的 __dict__ 中从而动态地为对象设置属性。
