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Python中類的初始化特殊方法

 更新時間:2017年12月01日 15:56:29   投稿:laozhang  
本文給大家介紹一下Python中類才初始化時候的特殊方法,通過實例給大家做了分析,一起來學習下。

什么是特殊方法?當我們在設計一個類的時候,python中有一個用于初始化的方法$__init__$,類似于java中的構造器,這個就是特殊方法,也叫作魔術方法。簡單來說,特殊方法可以給你設計的類加上一些神奇的特性,比如可以進行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始,以雙下劃線結束。

一個大例子

數(shù)學中有一個表示數(shù)的概念叫做向量,但是python中的數(shù)據(jù)類型卻沒有。我們來設法用python實現(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)可以直接進行運算,向量則需要對不同的坐標分別運算。來試試。

首先定義一個類,實現(xiàn)初始化方法。

# 實現(xiàn)向量類型
class Vector:
  
  def __init__(self, x=0, y=0):
    self.x = x
    self.y = y

如何實現(xiàn)向量的加法?二維向量中,向量的加法就是每個坐標分別相加得到的結果。在python中有個$__add__$方法,用來進行加法操作。

class Vector:
  
  def __init__(self, x=0, y=0):
    self.x = x
    self.y = y

  # 實現(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x和y變量分別進行相加,然后返回Vector。在python你可以對字符串直接用加法拼接起來的原理就在此,python實現(xiàn)了針對字符串的add方法。

實現(xiàn)了加法,乘法的道理一樣,分別對每個坐標單獨相乘即可。

class Vector:
  
  def __init__(self, x=0, y=0):
    self.x = x
    self.y = y

  # 實現(xiàn)向量加法
  def __add__(self, other):
    x = self.x + other.x
    y = self.y + other.y
    return Vector(x, y)
  
  # 實現(xiàn)向量乘法,例如r*3
  def __mul__(self, scalar):
    return Vector(self.x*scalar, self.y*scalar)

我們在進行向量運算時還有一個常用的操作是求向量的模,我們用$__abs__$特殊方法來實現(xiàn),abs一般用來求一個數(shù)的絕對值,向量用不到,用來求模剛好合適。使用math模塊中的hypot方法計算$\sqrt(x^2+y^2)$。

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)

找個例子運行下。

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>

可以運行了,貌似是正確的,但是輸出的結果很奇怪。怎么辦?python中有個$__repr__$特殊方法,可以修改控制臺輸出的樣式。

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)
  
  # 實現(xiàn)__repr__方法,在控制臺打印向量時會輸出Vector(1, 2)
  # 實現(xiàn)__str__,使用str()返回字符串
  def __repr__(self):
    return 'Vector(%r, %r)' % (self.x, self.y)

實現(xiàn)了$__repr__$方法,我們就可以在控制臺輸出Vecotor(x,y)。與之對應的有個$__str__$方法,使用str()返回相應的字符串,展示給用戶。

現(xiàn)在來看下之前程序運行的結果。

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。

通過實現(xiàn)特殊方法,自定義類型可以表現(xiàn)的跟內(nèi)置類型一樣,讓我們能夠寫出更具有python風格的代碼。

除了上面說到的幾個特殊方法外,python還有差不多80多個特殊方法,比如$__len__$方法可以用來求長度,$__getitem__$可以使用haha[2]之類的操作進行切片和迭代等,同樣的還有$__setitem__$。

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