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魔法方法(Magic Methods/Special Methods,也称特殊方法或双下划线方法)是Python中一类具有特殊命名规则的方法,它们的名称通常以双下划线(`__`)开头和结尾。
魔法方法用于在特定情况下自动被Python解释器调用,而不需要显式地调用它们,它们提供了一种机制,让你可以定义自定义类时具有与内置类型相似的行为。
魔法方法允许开发者重载Python中的一些内置操作或函数的行为,从而为自定义的类添加特殊的功能。
1-1、__init__(self, [args...]):在创建对象时初始化属性。
1-2、__new__(cls, [args...]):在创建对象时控制实例的创建过程(通常与元类一起使用)。
1-3、__del__(self):在对象被销毁前执行清理操作,如关闭文件或释放资源。
2-1、__add__(self, other)、__sub__(self, other)、__mul__(self, other)等:自定义对象之间的算术运算。
2-2、__eq__(self, other)、__ne__(self, other)、__lt__(self, other)等:定义对象之间的比较操作。
3-1、__str__(self):定义对象的字符串表示,常用于print()函数。
3-2、__repr__(self):定义对象的官方字符串表示,用于repr()函数和交互式解释器。
4-1、__getitem__(self, key)、__setitem__(self, key, value)、__delitem__(self, key):用于实现类似列表或字典的索引访问、设置和删除操作。
4-2、__len__(self):返回对象的长度或元素个数。
5-1、__call__(self, [args...]):允许对象像函数一样被调用。
6-1、__enter__(self)、__exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):用于实现上下文管理器,如with语句中的对象。
7-1、__getattr__, __setattr__, __delattr__:这些方法允许对象在访问或修改不存在的属性时执行自定义操作。
7-2、描述符(Descriptors)是实现了__get__, __set__, 和__delete__方法的对象,它们可以控制对另一个对象属性的访问。
8-1、__iter__和__next__:这些方法允许对象支持迭代操作,如使用for循环遍历对象。
8-2、__aiter__, __anext__:这些是异步迭代器的魔法方法,用于支持异步迭代。
9-1、__int__(self)、__float__(self)、__complex__(self):定义对象到数值类型的转换。
9-2、__index__(self):定义对象用于切片时的整数转换。
10-1、__copy__和__deepcopy__:允许对象支持浅复制和深复制操作。
10-2、__getstate__和__setstate__:用于自定义对象的序列化和反序列化过程。
11-1、__metaclass__(Python 2)或元类本身(Python 3):允许自定义类的创建过程,如动态创建类、修改类的定义等。
12-1、__init__和__new__:用于初始化对象或控制对象的创建过程。
12-2、__init_subclass__:在子类被创建时调用,允许在子类中执行一些额外的操作。
13-1、__instancecheck__和__subclasscheck__:用于自定义isinstance()和issubclass()函数的行为。
14-1、你可以通过继承内置的Exception类来创建自定义的异常类,并定义其特定的行为。
要学好Python的魔法方法,你可以遵循以下方法及步骤:
首先确保你对Python的基本语法、数据类型、类和对象等概念有深入的理解,这些是理解魔法方法的基础。
仔细阅读Python官方文档中关于魔法方法的部分,文档会详细解释每个魔法方法的作用、参数和返回值。你可以通过访问Python的官方网站或使用help()函数在Python解释器中查看文档。
为每个魔法方法编写简单的示例代码,以便更好地理解其用法和效果,通过实际编写和运行代码,你可以更直观地感受到魔法方法如何改变对象的行为。
在实际项目中尝试使用魔法方法。如,你可以创建一个自定义的集合类,使用__getitem__、__setitem__和__delitem__方法来实现索引操作。只有通过实践应用,你才能更深入地理解魔法方法的用途和重要性。
阅读开源项目或他人编写的代码,特别是那些使用了魔法方法的代码,这可以帮助你学习如何在实际项目中使用魔法方法。通过分析他人代码中的魔法方法使用方式,你可以学习到一些新的技巧和最佳实践。
参与Python社区的讨论,与其他开发者交流关于魔法方法的使用经验和技巧,在社区中提问或回答关于魔法方法的问题,这可以帮助你更深入地理解魔法方法并发现新的应用场景。
Python语言和其生态系统不断发展,新的魔法方法和功能可能会不断被引入,保持对Python社区的关注,及时学习新的魔法方法和最佳实践。
多做练习,通过编写各种使用魔法方法的代码来巩固你的理解,定期总结你学到的知识和经验,形成自己的知识体系。
在使用魔法方法时,要注意不同Python版本之间的兼容性差异,确保你的代码在不同版本的Python中都能正常工作。
虽然魔法方法非常强大,但过度使用可能会导致代码难以理解和维护,在编写代码时,要权衡使用魔法方法的利弊,避免滥用。
总之,学好Python的魔法方法需要不断地学习、实践和总结,只有通过不断地练习和积累经验,你才能更好地掌握这些强大的工具,并在实际项目中灵活运用它们。
- __reversed__(self, /)
- Return a reverse iterator over the dict keys
62-2-1、self(必须):一个对实例对象本身的引用,在类的所有方法中都会自动传递。
62-2-2、/(可选):这是从Python 3.8开始引入的参数注解语法,它表示这个方法不接受任何位置参数(positional-only parameters)之后的关键字参数(keyword arguments)。
提供一个定制化的方式来反向遍历对象中的元素。
返回一个迭代器对象,该迭代器在迭代时按相反的顺序产生对象的元素。
迭代器是一个实现了迭代器协议的对象,即它应该有一个__iter__方法返回迭代器本身,以及一个__next__方法用于按需产生序列中的下一个元素。
- # 062、__reversed__方法:
- # 1、列表封装类
- class ListWrapper:
- def __init__(self, lst):
- self.lst = lst
- def __reversed__(self):
- return reversed(self.lst)
- if __name__ == '__main__':
- lw = ListWrapper([1, 2, 3, 4])
- for item in reversed(lw):
- print(item)
- # 4
- # 3
- # 2
- # 1
-
- # 2、字符串封装类
- class StringWrapper:
- def __init__(self, s):
- self.s = s
- def __reversed__(self):
- return reversed(self.s)
- if __name__ == '__main__':
- sw = StringWrapper("Myelsa")
- for char in reversed(sw):
- print(char, end='') # 输出:asleyM
-
- # 3、自定义集合类
- class CustomSet:
- def __init__(self, items):
- self.items = set(items)
- def __reversed__(self):
- # 集合是无序的,但为了示例我们转换为列表然后反转
- return reversed(list(self.items))
- if __name__ == '__main__':
- cs = CustomSet([3, 1, 4, 1, 5])
- for item in reversed(cs):
- print(item)
- # 5
- # 4
- # 3
- # 1
-
- # 4、栈类(使用列表作为底层数据结构)
- class Stack:
- def __init__(self):
- self.items = []
- def push(self, item):
- self.items.append(item)
- def __reversed__(self):
- return reversed(self.items)
- if __name__ == '__main__':
- s = Stack()
- s.push(1)
- s.push(2)
- s.push(3)
- for item in reversed(s):
- print(item)
- # 3
- # 2
- # 1
-
- # 5、队列类(使用列表作为底层数据结构)
- class Queue:
- def __init__(self):
- self.items = []
- def enqueue(self, item):
- self.items.append(item)
- def __reversed__(self):
- return reversed(self.items)
- if __name__ == '__main__':
- q = Queue()
- q.enqueue(1)
- q.enqueue(2)
- q.enqueue(3)
- for item in reversed(q):
- print(item)
- # 3
- # 2
- # 1
-
- # 6、自定义字典类(反转键值对)
- class ReversedDict:
- def __init__(self, dict_items):
- self.items = dict_items
- def __reversed__(self):
- return [(v, k) for k, v in self.items.items()]
- if __name__ == '__main__':
- rd = ReversedDict({'a': 1, 'b': 2, 'c': 3})
- for value, key in reversed(rd): # 现在rd直接返回一个列表,可以被reversed处理
- print(f"{key}: {value}")
- # a: 1
- # b: 2
- # c: 3
-
- # 7、有向图反转边
- class Graph:
- def __init__(self, num_vertices):
- self.num_vertices = num_vertices
- self.adj_list = [[] for _ in range(num_vertices)]
- def add_edge(self, u, v):
- self.adj_list[u].append(v)
- def reverse_edges(self):
- # 反转所有边的方向
- reversed_adj_list = [[] for _ in range(self.num_vertices)]
- for u in range(self.num_vertices):
- for v in self.adj_list[u]:
- reversed_adj_list[v].append(u)
- self.adj_list = reversed_adj_list
- if __name__ == '__main__':
- graph = Graph(5)
- graph.add_edge(0, 1)
- graph.add_edge(1, 2)
- graph.add_edge(2, 3)
- graph.add_edge(3, 4)
- print("Original graph:")
- # 打印图的邻接表(省略具体实现)
- graph.reverse_edges()
- print("Reversed graph:")
- # 打印反转后图的邻接表(省略具体实现)
-
- # 8、矩阵转置
- import numpy as np
- def transpose_matrix(matrix):
- return np.transpose(matrix)
- if __name__ == '__main__':
- matrix = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]])
- print("Original matrix:")
- print(matrix)
- transposed_matrix = transpose_matrix(matrix)
- print("Transposed matrix:")
- print(transposed_matrix)
-
- # 9、矩阵水平翻转
- def horizontal_flip_matrix(matrix):
- return matrix[:, ::-1]
- if __name__ == '__main__':
- matrix = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]])
- flipped_horizontally = horizontal_flip_matrix(matrix)
- print("Matrix flipped horizontally:")
- print(flipped_horizontally)
-
- # 10、矩阵垂直翻转
- def vertical_flip_matrix(matrix):
- return matrix[::-1, :]
- if __name__ == '__main__':
- matrix = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]])
- flipped_vertically = vertical_flip_matrix(matrix)
- print("Matrix flipped vertically:")
- print(flipped_vertically)
- __rfloordiv__(self, other, /)
- Return other // self
63-2-1、self(必须):一个对实例对象本身的引用,在类的所有方法中都会自动传递。
63-2-2、other(必须):表示除法的左侧操作数。
63-2-3、/(可选): 这是从Python 3.8开始引入的参数注解语法,它表示这个方法不接受任何位置参数(positional-only parameters)之后的关键字参数(keyword arguments)。
用于定义当对象在右侧使用“地板除”(即整数除法,丢弃余数)运算符//时的行为。
返回值应该是执行地板除操作后的结果,即如果self和other都是数字,那么这个方法应该返回other除以self的整数部分(向下取整)。
__rfloordiv__方法的定义并不常见,因为大多数情况下,我们都是在左侧对象上定义__floordiv__方法来处理地板除操作,然而,在某些情况下,当需要确保自定义类型在与其他类型进行地板除时具有特定行为时,__rfloordiv__方法可能很有用。
- # 063、__rfloordiv__方法:
- 略,实战中很少用到此方法,一般都是用__floordiv__方法替代实现
- __rlshift__(self, other, /)
- Return other << self
64-2-1、self(必须):一个对实例对象本身的引用,在类的所有方法中都会自动传递。
64-2-2、other(必须):表示左移操作的左侧操作数。
64-2-3、/(可选):这是从Python 3.8开始引入的参数注解语法,它表示这个方法不接受任何位置参数(positional-only parameters)之后的关键字参数(keyword arguments)。
用于定义当对象在右侧使用左移(<<)运算符时的行为。
返回值应该是执行左移操作后的结果,即如果self表示要左移的位数,而other是一个整数或支持左移操作的数字类型,那么这个方法应该返回other左移self位数后的结果。
__rlshift__方法通常与自定义类型的实现一起使用,以提供非标准类型的左移行为。然而,在大多数日常编程任务中,你可能不需要自己实现这个方法,因为Python的内置数字类型已经提供了左移操作的定义。
- # 064、__rlshift__方法:
- 略,实战中一般很少用到此方法,一般都是通过__lshift__方法替代实现
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