«"«Представление в виде строки»""
return " : ".join(["%s» % e for e in self._stack])
Использование:
Листинг
>>> s = Stack()
>>> s.push(1)
>>> s.push(2)
>>> s.push(«abc»)
>>> print s.pop()
abc
>>> print len(s)
2
>>> print s
1 : 2
Таким образом, контейнеры позволяют управлять набором (любых) других объектов в соответствии со структурой их хранения, не вмешиваясь во внутренние дела объектов. Узнав интерфейс класса Stack, можно и не догадаться, что он реализован на основе списка, и каким именно образом он реализован с помощью него. Но для использования стека это не важно.
Примечание:
В данном примере для краткости изложения не учтено, что в результате некоторых действий могут возбуждаться исключения. Например, при попытке снять элемент с вершины пустого стека.
Итераторы
Итераторы — это объекты, которые предоставляют последовательный доступ к элементам контейнера (или генерируемым «на лету» объектам). Итератор позволяет перебирать элементы, абстрагируясь от реализации того контейнера, откуда он их берет (если этот контейнер вообще есть).
В следующем примере приведен итератор, выдающий значения из списка по принципу «считалочки» по N:
Листинг
class Zahlreim:
def __init__(self, lst, n):
self.n = n
self.lst = lst
self.current = 0
def __iter__(self):
return self
def next(self):
if self.lst:
self.current = (self.current + self.n — 1) % len(self.lst)
return self.lst.pop(self.current)
else:
raise StopIteration
print range(1, 11)
for i in Zahlreim(range(1, 11), 5):
print i,
Программа выдаст
Листинг
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
5 10 6 2 9 8 1 4 7 3
В этой программе делегировано управление доступом к элементам списка (или любого другого контейнера, имеющего метод pop(n) для взятия и удаления n–го элемента) классу–итератору. Итератор должен иметь метод next() и возбуждать исключение StopIteration по завершении итераций. Кроме того, метод __iter__() должен выдавать итератор по экземпляру класса (в данном случае итератор — он сам (self)).
В настоящее время итераторы приобретают все большее значение, и о них много говорилось в лекции по функциональному программированию.
Ассоциация
Если в случае агрегации имеется довольно четкое отношение «ИМЕЕТ» (HAS–A) или «СОДЕРЖИТСЯ–В», которое даже отражено в синтаксисе Python:
Листинг
lst = [1, 2, 3]
if 1 in lst:
…
то в случае ассоциации ссылка на экземпляр другого класса используется без отношения включения одного в другой или принадлежности. О таком отношении между классами говорят как об отношении USE–A («ИСПОЛЬЗУЕТ»). Это достаточно общее отношение зависимости между классами.
В языке Python границы между агрегацией и ассоциацией несколько размыты, так как объекты при агрегации обычно не хранятся в области памяти, выделенной под контейнер (хранятся только ссылки).
Объекты могут также ссылаться друг на друга. В этом случае возникают циклические ссылки, которые при неаккуратном использовании могут привести (в старых версиях Python) к утечкам памяти. В новых версиях Python для циклических ссылок работает сборщик мусора.
Разумеется, при «чистой» агрегации циклических ссылок не возникает.
Например, при представлении дерева ссылки могут идти от родителей к детям и обратно от каждого дочернего узла к родительскому.
Слабые ссылки
Для обеспечения ассоциаций объектов без свойственных ссылкам проблем с возможностью образования циклических ссылок, в Python для сложных структур данных и других видов использования, при которых ссылки не должны мешать удалению объекта, предлагается механизм слабых ссылок. Такая ссылка не учитывается при подсчете ссылок на объект, а значит, объект удаляется с исчезновением последней «сильной» ссылки.
Для работы со слабыми ссылками применяется модуль weakref. Основные принципы его работы станут понятны из следующего примера:
Листинг
>>> import weakref
>>>
>>> class MyClass(object):
… def __str__(self):
… return «MyClass»
…
>>>
>>> s = MyClass() # создается экземпляр класса
>>> print s
MyClass
>>> s1 = weakref.proxy(s) # создается прокси–объект
>>> print s1 # прокси–объект работает как исходный
MyClass
>>> ss = weakref.ref(s) # создается слабая ссылка на него
>>> print ss() # вызовом ссылки получается исходный объект
MyClass
>>> del s # удаляется единственная сильная ссылка на объект
>>> print ss() # теперь исходного объекта не существует
None
>>> print s1
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in ?
ReferenceError: weakly–referenced object no longer exists
К сожалению, поведение прокси–объекта не совсем такое, как у исходного: он не может быть ключом словаря, так как является нехэшируемым.
Статический метод
Иногда необходимо использовать метод, принадлежащий классу, а не его экземпляру. В этом случае можно описать статический метод. До появления декораторов (до Python 2.4) определять статический метод приходилось следующим образом:
Листинг
class A(object):
def name():
return A.__name__
name = staticmethod(name)
print A.name()
a = A()
print a.name()
Статическому методу не передается параметр с экземпляром класса. Он ему попросту не нужен.
В Python 2.4 для применения описателей (descriptors) был придуман новый синтаксис — декораторы:
Листинг
class A(object):
@staticmethod
def name():
return A.__name__
Смысл декоратора в том, что он «пропускает» определяемую функцию (или метод) через заданную в нем функцию. Теперь писать name три раза не потребовалось. Декораторов может быть несколько, и применяются они в обратном порядке.
Метод класса
Если статический метод имеет свои аналоги в C++ и Java, то метод класса основан на том, что в Python классы являются объектами. В отличие от статического метода, в метод класса первым параметром передается объект–класс. Вместо self для подчеркивания принадлежности метода к методам класса принято использовать cls.
Пример использования метода класса можно найти в модуле tree пакета nltk (Natural Language ToolKit, набор инструментов для естественного языка). Ниже приведен лишь фрагмент определения класса Tree (базового класса для других подклассов). Метод convert класса Tree определяет процедуру преобразования дерева одного типа в дерево другого типа. Эта процедура абстрагируется от деталей реализации конкретных типов, описывая обобщенный алгоритм преобразования:
Листинг
class Tree:
# …
def convert(cls, val):
if isinstance(val, Tree):
children = [cls.convert(child) for child in val]
return cls(val.node, children)
else:
return val
convert = classmethod(convert)
Пример использования (взят из строки документации метода convert()):
Листинг
>>> # Преобразовать tree в экземпляр класса Tree
>>> tree = Tree.convert(tree)
>>> # " " " " " ParentedTree
>>> tree = ParentedTree.convert(tree)
>>> # " " " " " MultiParentedTree
>>> tree = MultiParentedTree.convert(tree)
Метод класса позволяет более естественно описывать действия, которые связаны в основном с классами, а не с методами экземпляра класса.
