Python中序列的修改、散列与切片详解

发布时间：2020-05-28 16:22:39 所属栏目：Python 来源：互联网

导读：前言本文主要给大家介绍了关于Python中序列的修改、散列与切片的相关内容，分享出来供大家参考学习，下面话不多说了，来一起看看详细的介绍吧。

前言

本文主要给大家介绍了关于Python中序列的修改、散列与切片的相关内容，分享出来供大家参考学习，下面话不多说了，来一起看看详细的介绍吧。

Vector类：用户定义的序列类型

　　我们将使用组合模式实现 Vector 类，而不使用继承。向量的分量存储在浮点数数组中，而且还将实现不可变扁平序列所需的方法。

Vector 类的第 1 版要尽量与前一章定义的 Vector2d 类兼容。

Vector类第1版：与Vector2d类兼容

Vector 类的第 1 版要尽量与前一章定义的 Vector2d 类兼容。然而我们会故意不让 Vector 的构造方法与 Vector2d 的构造方法兼容。为了编写 Vector(3,4) 和 Vector(3,4,5) 这样的代码，我们可以让 __init__ 方法接受任意个参数（通过 *args）；但是，序列类型的构造方法最好接受可迭代的对象为参数，因为所有内置的序列类型都是这样做的。

测试 Vector.__init__ 和 Vector.__repr__ 方法

>>> Vector([3.1,4.2])
Vector([3.1,4.2])
>>> Vector((3,5))
Vector([3.0,4.0,5.0])
>>> Vector(range(10))
Vector([0.0,1.0,2.0,3.0,...])

vector_v1.py：从 vector2d_v1.py 衍生而来

from array import array
import reprlib
import math


class Vector:
 typecode = 'd'

 def __init__(self,components):
 self._components = array(self.typecode,components)  #self._components是“受保护的”实例属性，把Vector的分量保存在一个数组中

 def __iter__(self):
 return iter(self._components)    #为了迭代，我们使用self._components构建一个迭代器

 def __repr__(self):
 components = reprlib.repr(self._components)   #使用reprlib.repr()函数获取self._components 的有限长度表示形式（如 array('d',[0.0,...])）
 components = components[components.find('['):-1]  #把字符串插入 Vector 的构造方法调用之前，去掉前面的array('d' 和后面的 )
 return 'Vecotr({})'.format(components)   #直接使用 self._components 构建 bytes 对象

 def __str__(self):
 return str(tuple(self))

 def __bytes__(self):
 return (bytes([ord(self.typecode)]) +
  bytes(self._components))

 def __eq__(self,other):
 return tuple(self) == tuple(other)

 def __abs__(self):
 return math.hypot(sum(x * x for x in self))   #不能使用hypot方法了，因此我们先计算各分量的平方之和，然后再使用sqrt方法开平方

 def __bool__(self):
 return bool(abs(self))

 @classmethod
 def frombytes(cls,octets):
 typedcode = chr(octets[0])
 memv = memoryview(octets[1:]).cast(typedcode)
 return cls(memv)      #我们只需在 Vector2d.frombytes 方法的基础上改动最后一行：直接把memoryview传给构造方法，不用像前面那样使用*拆包

协议和鸭子类型

在 Python 中创建功能完善的序列类型无需使用继承，只需实现符合序列协议的方法。不过，这里说的协议是什么呢？

在面向对象编程中，协议是非正式的接口，只在文档中定义，在代码中不定义。例如，Python 的序列协议只需要 __len__ 和 __getitem__ 两个方法。任何类（如 Spam），只要使用标准的签名和语义实现了这两个方法，就能用在任何期待序列的地方。Spam 是不是哪个类的子类无关紧要，只要提供了所需的方法即可。

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]

协议是非正式的，没有强制力，因此如果你知道类的具体使用场景，通常只需要实现一个协议的部分。例如，为了支持迭代，只需实现__getitem__ 方法，没必要提供 __len__ 方法。

Vector类第2版：可切片的序列

如 FrenchDeck 类所示，如果能委托给对象中的序列属性（如self._components 数组），支持序列协议特别简单。下述只有一行代码的 __len__ 和 __getitem__ 方法是个好的开始：

class Vector:
 # 省略了很多行
 # ...

 def __len__(self):
 return len(self._components)

 def __getitem__(self,index):
 return self._components[index]

添加这两个方法之后，就能执行下述操作了：

>>> v1 = Vector([3,5])
>>> len(v1)
>>> v1[0],v1[-1]
(3.0,5.0)
>>> v7 = Vector(range(7))
>>> v7[1:4]
array('d',[1.0,3.0])

可以看到，现在连切片都支持了，不过尚不完美。如果 Vector 实例的切片也是 Vector 实例，而不是数组，那就更好了。前面那个FrenchDeck 类也有类似的问题：切片得到的是列表。对 Vector 来说，如果切片生成普通的数组，将会缺失大量功能。

为了把 Vector 实例的切片也变成 Vector 实例，我们不能简单地委托给数组切片。我们要分析传给 __getitem__ 方法的参数，做适当的处理。

切片原理

了解 __getitem__ 和切片的行为

>>> class MySeq:
... def __getitem__(self,index):
...  return index
... 
>>> s = MySeq()　　　　　　　　　　　　　　
>>> s[1]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　#__getitem__直接返回传给它的值
>>> s[1:4]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 #[1:4]表示变成了slice(1,None)
slice(1,None)
>>> s[1:4:2]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 #[1:4:2]的意思为从第1个索引开始，到第4个索引结束，步长为2
slice(1,2)　　　　　　　　　　
>>> s[1:4:2,9]　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(slice(1,2),9)　　　　　　　　　　　　　　　 #神奇的事情发生了..wtf...如果[]中有逗号，那么__getitem__接收的是元祖
>>> s[1:4:2,7:9]　　　　　　　　　　　　　　　　 #元祖中还可以包含多个切片对象
(slice(1,slice(7,9,None))

🌰 查看slice类的属性

>>> slice
<class 'slice'>
>>> dir(slice)
['__class__','__delattr__','__dir__','__doc__','__eq__','__format__','__ge__','__getattribute__','__gt__','__hash__','__init__','__init_subclass__','__le__','__lt__','__ne__','__new__','__reduce__','__reduce_ex__','__repr__','__setattr__','__sizeof__','__str__','__subclasshook__','indices','start','step','stop']

调用 dir(slice) 得到的结果中有个 indices 属性，这个方法有很大的作用，但是鲜为人知。help(slice.indices) 给出的信息如下。

indices(...)

S.indices(len) -> (start,stop,stride)

给定长度为 len 的序列，计算 S 表示的扩展切片的起始（start）和结尾（stop）索引，以及步幅（stride）。超出边界的索引会被截掉，这与常规切片的处理方式一样。

举个 🌰 假设有个长度为5的序列，例如'ABCDE':

>>> slice(None,10,2).indices(5)　　　　#'ABCDE'[:10:2]等同于[:]
(0,5,2)
>>> slice(-3,None,None).indices(5)　　#'ABCDE'[-3:]等同于[2:5:1]
(2,1)

能处理切片的__getitem__方法

vector_v2.py 的部分代码：为 vector_v1.py 中的 Vector类添加 __len__ 和__getitem__ 方法

def __len__(self):
 return len(self._components)

 def __getitem__(self,index):
 cls = type(self)      #获取实例的类(Vector)
 if isinstance(index,slice):    #判断传递进来的index是否为slice对象
  return cls(self._components[index])   #调用类的构造方法，创建一个新的Vector实例
 elif isinstance(index,numbers.Integral):   #如果传递进来的是个整数
  return self._components[index]    #返回 _components 中相应的元素
 else:       #抛出异常
  msg = '{cls.__name__} indices must be integers'
  raise TypeError(msg.format(cls=cls))

测试 🌰 改进的 Vector.__getitem__ 方法

>>> v7 = Vector(range(7))
>>> v7[-1] 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　#获取单个整数索引，返回一个浮点数
6.0
>>> v7[1:4] 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 #切片索引创建一个新的Vector实例
Vector([1.0,3.0])
>>> v7[-1:] 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 #长度为1的切片也会创建一个新的Vector实例
Vector([6.0])
>>> v7[1,2] 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 #我们在上面的slice已经知道，如果slice中包含了，则是一个包含slice的元祖，所以报错了
Traceback (most recent call last):
...
TypeError: Vector indices must be integers

Vector类第3版：动态存取属性

　　Vector2d 变成 Vector 之后，就没办法通过名称访问向量的分量了（如 v.x 和 v.y）。现在我们处理的向量可能有大量分量。不过，若能通过单个字母访问前几个分量的话会比较方便。比如，用 x、y 和 z 代替 v[0]、v[1] 和 v[2]

　　在 Vector2d 中，我们使用 @property 装饰器把 x 和 y 标记为只读特性。我们可以在 Vector 中编写四个特性，但这样太麻烦。特殊方法 __getattr__ 提供了更好的方式。

　　属性查找失败后，解释器会调用 __getattr__ 方法。简单来说，对my_obj.x 表达式，Python 会检查 my_obj 实例有没有名为 x 的属性；如果没有，到类（my_obj.__class__ ）中查找；如果还没有，顺着继承树继续查找。如果依旧找不到，调用 my_obj 所属类中定义的__getattr__ 方法，传入 self 和属性名称的字符串形式（如 'x'）。

（编辑：安卓应用网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!