脚本之家 服务器常用软件
快捷导航
您的位置：首页 → 脚本专栏 → python → Python访问者模式

Python实现访问者模式详情

 更新时间：2022年03月30日 10:34:43   作者：Moelimoe  
这篇文章主要介绍了Python实现访问者模式详情，访问者模式，指作用于一个对象结构体上的元素的操作。访问者可以使用户在不改变该结构体中的类的基础上定义一个新的操作，下文更多相关资料,需要的朋友可以参考下

假设要实现一个存放多种类型数据结构的对象，比如一个存放算术操作数和操作符的树结点，需要存放包含一元操作符、二元操作符和数字类型的结点

class Node:
    pass


class UnaryOperator(Node):
    def __init__(self, operand):
        self.operand = operand


class BinaryOperator(Node):
    def __init__(self, left, right):
        self.left = left
        self.right = right


class Add(BinaryOperator):
    pass


class Sub(BinaryOperator):
    pass


class Mul(BinaryOperator):
    pass


class Div(BinaryOperator):
    pass


class Negative(UnaryOperator):
    pass


class Number(Node):
    def __init__(self, value):
        self.value = value

执行运算需要这样调用：

# 假设运算式子：2 - (2+2) * 2 / 1 = 2-(8) = -6.0
t1 = Add(Number(2), Number(2))
t2 = Mul(t1, Number(2))
t3 = Div(t2, Number(1))
t4 = Sub(Number(2), t3)

或者这样调用：

t5 = Sub(Number(2), Div(Mul(Add(Number(2), Number(2)), Number(2)), Number(1)))

这样子需要执行多次类的调用，极不易读写且冗长，有没有一种方法让调用更加通用，访问变得简单呢。这里使用访问者模式可以达到这样的目的。

访问者模式能够在不改变元素所属对象结构的情况下操作元素，让调用或调用者（caller）的方式变得简单，这种操作常见于的士公司操作，当一个乘客叫了一辆的士时，的士公司接收到了一个访问者，并分配一辆的士去接这个乘客。

首先定义一个访问者结点类VisitorNode，实现最基本的访问入口，任何访问的方式都需要继承这个访问者结点类，并通过这个访问者结点类的visit()方法来访问它的各种操作

# 访问者节点的基类
class NodeVisitor:
    def visit(self, node):
        if not isinstance(node, Node):  # 不是Node对象时当做一个值返回，如果有其他情况可以根据实际来处理
            return node
        self.meth = "visit_" + type(node).__name__.lower()  # type(node)也可以换成node.__class__（只要node.__class__不被篡改）
        meth = getattr(self, self.meth, None)  
        if meth is None:
            meth = self.generic_visit
        return meth(node)

    def generic_visit(self, node):
        raise RuntimeError(f"No {self.meth} method")


# （一种）访问者对应的类
class Visitor(NodeVisitor):
    """
    方法的名称定义都要与前面定义过的结点类（Node）的名称保证一致性
    """

    def visit_add(self, node):
        return self.visit(node.left) + self.visit(node.right)

    def visit_sub(self, node):
        return self.visit(node.left) - self.visit(node.right)

    def visit_mul(self, node):
        return self.visit(node.left) * self.visit(node.right)

    def visit_div(self, node):
        return self.visit(node.left) / self.visit(node.right)

    def visit_negative(self, node):  # 如果class Negative 命名-> class Neg，那么 def visit_negative 命名-> def visit_neg
        return -self.visit(node.operand)

    def visit_number(self, node):
        return node.value

这里的meth = getattr(self, self.meth, None)使用了字符串调用对象方法，self.meth动态地根据各类Node类（Add, Sub, Mul…）的名称定义了对应于类Visitor中的方法（visit_add, visit_sub, visit_mul…）简化了访问入口的代码，当没有获取到对应的方法时会执行generic_visit()并抛出RuntimeError的异常提示访问过程中的异常

如果需要添加一种操作，比如取绝对值，只需要定义一个类class Abs(Unaryoperator): pass并在类Visitor中定义一个visit_abs(self, node)方法即可，不需要做出任何多余的修改，更不需要改变存储的结构

这里visit()方法调用了visit_xxx()方法，而visit_xxx()可能也调用了visit()，本质上是visit()的循环递归调用，当数据量变大时，效率会变得很慢，且递归层次过深时会导致超过限制而失败，而下面介绍的就是利用栈和生成器来消除递归提升效率的实现访问者模式的方法

import types


class Node:
    pass


class BinaryOperator(Node):
    def __init__(self, left, right):
        self.left = left
        self.right = right


class UnaryOperator(Node):
    def __init__(self, operand):
        self.operand = operand


class Add(BinaryOperator):
    pass


class Sub(BinaryOperator):
    pass


class Mul(BinaryOperator):
    pass


class Div(BinaryOperator):
    pass


class Negative(UnaryOperator):
    pass


class Number(Node):
    def __init__(self, value):  # 与UnaryOperator区别仅命名不同
        self.value = value


class NodeVisitor:
    def visit(self, node):
        # 使用栈+生成器来替换原来visit()的递归写法
        stack = [node]
        last_result = None  # 执行一个操作最终都会返回一个值
        while stack:
            last = stack[-1]
            try:
                if isinstance(last, Node):
                    stack.append(self._visit(stack.pop()))
                elif isinstance(last, types.GeneratorType):   # GeneratorType会是上一个if返回的对象，这个对象会返回两个node执行算术之后的结果
                    # 如果是生成器，不pop掉，而是不断send，直到StopIteration
                    # 如果last_result不是None，这个值会给回到生成器（例如2被visit_add()的左值接收到）
                    stack.append(last.send(last_result))
                    last_result = None
                else:   # 计算结果是一个值
                    last_result = stack.pop()
            except StopIteration:   # 生成器yield结束
                stack.pop()
        return last_result

    def _visit(self, node):
        self.method_name = "visit_" + type(node).__name__.lower()
        method = getattr(self, self.method_name, None)
        if method is None:
            self.generic_visit(node)
        return method(node)

    def generic_visit(self, node):
        raise RuntimeError(f"No {self.method_name} method")


class Visitor(NodeVisitor):
    def visit_add(self, node):
        yield (yield node.left) + (yield node.right)    # node.left和node.right都可能是Node

    def visit_sub(self, node):
        yield (yield node.left) - (yield node.right)

    def visit_mul(self, node):
        yield (yield node.left) * (yield node.right)

    def visit_div(self, node):
        yield (yield node.left) / (yield node.right)

    def visit_negative(self, node):
        yield -(yield node.operand)

    def visit_number(self, node):
        return node.value

测试是否还会引起超过递归层数的异常

def test_time_cost():
    import time
    s = time.perf_counter()
    a = Number(0)
    for n in range(1, 100000):
        a = Add(a, Number(n))
    v = Visitor()
    print(v.visit(a))
    print(f"time cost:{time.perf_counter() - s}")

输出正常，没有问题

4999950000
time cost:0.9547078

最后琢磨出了一个似乎可以作为替代的方法：

clas Node:
    psass


class UnaryOperator(Node):
    def __init__(self, operand):
        self.operand = operand


class BinaryOperator(Node):
    def __init__(self, left, right):
        self.left = left
        self.right = right


class Add(BinaryOperator):
    def __init__(self, left, right):
        super().__init__(left, right)
        self.value = self.left.value + self.right.value
    pass


class Sub(BinaryOperator):
    def __init__(self, left, right):
        super().__init__(left, right)
        self.value = self.left.value - self.right.value
    pass


class Mul(BinaryOperator):
    def __init__(self, left, right):
        super().__init__(left, right)
        self.value = self.left.value * self.right.value
    pass


class Div(BinaryOperator):
    def __init__(self, left, right):
        super().__init__(left, right)
        self.value = self.left.value / self.right.value
    pass


class Negative(UnaryOperator):
    def __init__(self, operand):
        super().__init__(operand)
        self.value = -self.operand.value
    pass


class Number(Node):
    def __init__(self, value):
        self.value = value

运行测试：

def test_time_cost():
    import time
    s = time.perf_counter()
    a = Number(0)
    for n in range(1, 100000):
        a = Add(a, Number(n))
    print(a.value)
    print(time.perf_counter() - s)

输出：

4999950000
0.2506986

到此这篇关于Python实现访问者模式详情的文章就介绍到这了,更多相关Python访问者模式内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

您可能感兴趣的文章:

相关文章

  • python 设置文件编码格式的实现方法

    python 设置文件编码格式的实现方法

    下面小编就为大家分享一篇python 设置文件编码格式的实现方法，具有很好的参考价值，希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧
    2017-12-12
  • Sklearn多种算法实现人脸补全的项目实践

    Sklearn多种算法实现人脸补全的项目实践

    本文主要介绍了Sklearn多种算法实现人脸补全的项目实践，文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
    2023-03-03
  • Python中logging日志记录到文件及自动分割的操作代码

    Python中logging日志记录到文件及自动分割的操作代码

    这篇文章主要介绍了Python中logging日志记录到文件及自动分割,本文给大家介绍的非常详细，对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值，需要的朋友可以参考下
    2020-08-08
  • Python生成指定大小的文件两种解决方案

    Python生成指定大小的文件两种解决方案

    这篇文章主要介绍了Python生成指定大小的文件,这里提供两种解决方案帮助python完成我们生成任意大小的文件，需要的朋友可以参考下
    2023-06-06
  • 对python3 urllib包与http包的使用详解

    对python3 urllib包与http包的使用详解

    今天小编就为大家分享一篇对python3 urllib包与http包的使用详解，具有很好的参考价值，希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧
    2018-05-05
  • Python操作MongoDB的教程详解(插,查,改,排,删)

    Python操作MongoDB的教程详解(插,查,改,排,删)

    MongoDB是一个基于分布式文件存储的数据库。是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，是非关系数据库当中功能最丰富，最像关系数据库的。本文将详细和大家聊聊Python操作MongoDB的方法，需要的可以参考一下
    2022-09-09
  • python 网页解析器掌握第三方 lxml 扩展库与 xpath 的使用方法

    python 网页解析器掌握第三方 lxml 扩展库与 xpath 的使用方法

    这篇文章主要介绍了python 网页解析器掌握第三方 lxml 扩展库与 xpath 的使用方法，文中通过示例代码介绍的非常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
    2021-04-04
  • Python处理和解析CLIXML数据的方法

    Python处理和解析CLIXML数据的方法

    在使用Windows的Windows Remote Management (WinRM)服务与PowerShell交互时,经常会遇到CLIXML（即CLI XML）格式的数据,本文将介绍如何在Python中处理和解析CLIXML数据,并提供一种方法来从数据中提取有效信息,需要的朋友可以参考下
    2024-04-04
  • python中os库的函数使用

    python中os库的函数使用

    这篇文章主要介绍了python中os库的使用,本篇文章记录下python中os库的一些函数使用，对python os库使用感兴趣的朋友跟随小编一起看看吧
    2022-10-10
  • Python使用psutil对系统数据进行采集监控

    Python使用psutil对系统数据进行采集监控

    psutil库可以实时获取系统的一些信息，这样就可以达到实时监控系统的目的。本文对详细讲解了ython使用psutil对系统数据进行采集监控，感兴趣的朋友可以看一看
    2021-08-08

最新评论