что такое паттерны в python

Введение в Python

Поиск

Новое на сайте

Паттерны проектирования в Python

Паттерны проектирования это готовые эффективные решения для задач, которые часто встречаются в практике программиста. Это шаблон решения, по которому вы сможете решить возникшую проблему, внеся небольшие частные изменения в существующий паттерн.

Например, если мы производим автомобили, нам незачем каждый раз изобретать колесо или топливную систему, достаточно посмотреть, как они реализованы в других автомобилях и адаптивать их под свои нужды. Шаблоны проектирования не зависят от языка программирования, соответственно любой из них может быть реализован не только в Python, но и в любом другом языке программирования.

Обычно выделяют следующие группы шаблонов проектирования:

Порождающие шаблоны проектирования

Порождающие шаблоны проектирования связаны с механизмом создания новых объектов. Они призваны обеспечить ситуативную гибкость при создании объекта. Возвращаясь к примеру с машинами, сделать так, чтобы нам не нужно было строить новый завод каждый раз, когда мы хотим выпустить новую модель, вместо этого мы слегка видоизменим уже существующие процессы.
К порождающим шаблонам относятся.

Струкурные шаблоны проектирования

Структурные шаблоны проектирования определяют метод сборки объектов и классов в более сложные структуры, сохраняя при этом гибкость и эффективность. Для машины это будут перечень деталей, схемы и порядок сборки автомобиля.
К структурным шаблонам относятся.

Поведенческие шаблоны проектирования

Поведенческие шаблоны определяют взаимодействие между классами и объектами, их обязанностями и алгоритмы поведения. На автозаводе это будут логистика и распределение обязанностей, построение коммуникации между разными департаментами и отделами.
К поведенческим шаблонам относят.

Правильное применение шаблонов проектирования может в значительной мере упростить разработку программы и ее дальнейшую поддержку и расширение. В то же время, бездумное использование паттернов проектирования лишь без надобности усложнит и перегрузит созданную систему. Опыт эффективного использования того или иного шаблона приходит лишь со временем, так что не бойтесь практиковаться и эксперементировать.

Источник

Toly blog

Python and Django notes

Передовые паттерны проектирования в Python

Генераторы

Если вы очень долго используете Python, скорее всего вы слышали о генераторах списков. Они подходят для цикла, блока if и способны уместить все это в одну строку. Другими словами, вы можете отобразить (map) и отфильтровать (filter) список одним выражением.

Генератор списка состоит из следующих частей:

Допустим, нам нужно получить список всех квадратов целых чисел, которые больше нуля:

Согласитесь, довольно просто? Но это занимает 4-е строчки, 2-у уровня вложенности, и вдобавок мы делаем довольно тривиальную вещь. Вы можете уменьшить количество кода с помощью функций filter, lambda и map:

Теперь код расширяется горизонтально! Что можно сделать, что бы упростить код? Применить генераторы списков.

Но, есть и минусы: результирующий списов вычисляется и сохраняется в память сразу. Это не проблема для небольших списков, наподобие приведенных выше, или даже списков на порядок больших. Но иногда это может быть неэффективно.

Генераторы выручат и сейчас. Выражение-генератор не загружает весь список в память сразу, а вместо этого создает объект генератора, поэтому за один раз можно получить только один элемент.

Это даже немного эффективнее использования генераторов списков. Заменим пример более эффективным кодом:

Использование выражения-генератора вероятно более хорошая практика, но вы не увидите разницы в эффективности, если список не очень велик.

Так же, вы можете использовать функцию zip для работы с двумя и более элементами за раз:

Пример двухуровневого генератора с использованием os.walk():

Декораторы

Символ @ указывает на применение декоратора.

Теперь давайте реализуем код декоратора. Здесь мы фактически используем код декорируемой функции:

Когда вы пишете код вроде этого:

это то же самое, как если бы выполнялось следующее

Код внитри декоратора обычно включает в себя создание новой функции, которая принимает любые аргументы (с использованием *args и **kwargs) как показано в случае с функцией wrapper в этом примере. Внутри этой функции вы принимает входные аргументы оригинальной функции и возвращаете результат. Однако, вы так же можете разместить там дополнительный код (например, замер времени и т.д.). Таким образов созданная функция-обертка возвращает результат, как если бы это была оригинальная функция.

Давайте рассмотрим другой пример:

Как выглядит код декоратора? В основном в примерах показывают его как функцию, но я обнаружил, что легче разобраться в декораторах с помощью классов. Кроме того, классы дают больше возможностей.

Что должен делать декоратор после вызова? Вообще-то, все что угодно, но обычно ожидается, что будет использован код оригинальной функции. Однако, это не обязательно:

ContextLib (менеджеры контекста)

Заново напишем исходный пример, используя декоратор @contextmanager из модуля contextlib:

Дескрипторы

Дескрипторы определяют как осуществляется доступ к аттрибутам объекта. Дескриптор является способом изменить то, что происходит, когда вы обращаетесть к аттрибуту объекта.

Как отмечено выше, дескрипторы закрепляются за классом, и когда осуществляется доступ к аттрибуту, автоматически вызываются специальные методы, причем используемый метод зависит от того, какой типа доступа осуществляется.

Метаклассы

Метаклассы предлагают мощный способ изменить поведение классов в Python.

Метакласс определяется как “класса класса”. Любой класс, экземпляры которого являются сами классы, является метаклассом.

Паттерны

“Проще просить прощения, чем разрешения”

Синглтон (одиночка)

Null object

Null object может быть использован вместо None, что бы избежать проверки на None.

Обозреватель

Паттерн обозреватель позволяет нескольким объектам иметь доступ к общим данным.

Конструктор

Параметры конструктора часто назначаются переменным экземпляра. Этот паттерн может заменить много строк ручного присваивания одной строчкой.

Заключение

Спасибо за чтение. Оставляйте свои ​​комментарии для дальнейшего обсуждения.

Источник

Шаблоны в Python

Введение в паттерны в Python

На языке Python мы можем создавать шаблоны, используя For Loops. Здесь мы можем манипулировать ими для циклов и, таким образом, мы можем напечатать инструкцию, чтобы иметь уникальный шаблон, такой как звезды, числовой и символьный шаблон. Мы можем использовать любой из доступных на рынке компиляторов python для выполнения программ.

Типы паттернов и примеров

Давайте сначала попробуем создать самые интересные, звездные узоры. Мы можем использовать два для циклов; внешний цикл for может использоваться для контроля количества строк, а внутренний цикл for может использоваться для контроля количества столбцов.

Тип 1. Звездный узор

Программа для печати пирамидальных узоров звезд.

Пример 1

В этом примере мы напечатаем одну звезду в первом ряду, 2 звезды во втором ряду и продолжим делать это аналогичным образом, пока не достигнем строки номер пять.

Код
#Python Program for printing pyramid pattern using stars
for i in range ( 0, 5 ):
for j in range ( 0, i+1 ):
print ( «* «, end=»» )
print()

Выход:

Примечание. Параметр end в python используется для завершения оператора print любым символом или строкой с использованием параметра end.

Пример 2

Теперь давайте попробуем повернуть вышеупомянутую пирамиду на 180 градусов, чтобы мы могли получить другой стиль для рисунка звезды . В этом примере мы начали печатать звезды таким же образом, но с правой стороны или самого последнего столбца с левой стороны или с самого первого столбца с правой стороны или с 0-го ряда и 4- го столбца или с 1- й ряд и 5- й столбец.

Выход:

Пример 3

Теперь давайте посмотрим, как мы можем напечатать треугольник, используя звезды:
В этой программе мы также будем просить диапазон, который будет определять высоту t, на которую этот треугольник может быть расширен. Здесь мы запускаем 3 для циклов, из которых первый цикл предназначен для циклов столбца, а два других для циклов (субциклов) для циклов строки.

Выход:

Пример 4

Теперь давайте посмотрим еще одну программу, после которой мы завершим иллюстрацию звездного рисунка. Существует небольшая разница между вышеуказанной программой и второй, то есть б), здесь мы пытаемся напечатать одну звезду в первой строке, затем 3 звезды во второй строке, 5 в третьей и так далее, поэтому мы увеличиваем «Л» считать на 2 в конце секунды для цикла.

Выход:

Тип 2. Числовой шаблон

Теперь мы обсудим некоторые примеры числового шаблона.

Пример 1

Теперь мы попытаемся напечатать рисунок чисел из пирамиды. Таким образом, это будет выглядеть так: В первом ряду вы увидите число 1, а во втором ряду будут номера 2 и 3, в третьем ряду номера 4, 5 и 6, и серия будет продолжаться следующим образом.,

Код
# Python Numeric Pattern Example 1
k = 1
for i in range(0, 5):
for j in range(0, i+1):
print(k, end=» «)
k = k + 1
print(), /code>

Выход:

Пример 2

Давайте теперь попробуем напечатать рисунок пирамиды на числах в еще одном стиле. Здесь мы попытаемся напечатать номер 1 в первом ряду, номера 1 и 2 во втором ряду, номера 1, 2 и 3 в третьем ряду, и так будет продолжаться.

Код
# Python Numeric Pattern Example 2
for i in range(0, 5) :
num = 1
for j in range(0, i+1):
print(num, end=» «)
num = num + 1
print()

Выход:

Пример 3

Вот еще один пример программы на python для печати чисел в шаблонах форм. Здесь мы пытаемся завершить строку квадратами номера строки, используя два цикла for и увеличивая значение переменной numb на 1 во внутреннем цикле for и увеличивая значение переменной inc на 2 для внешнего цикла for.

# Python Numeric Pattern Example 3
numb = 1
inc = 1
for i in range(0, 5):
for j in range(0, inc):
print(numb, end=» «)
numb = numb + 1
print()
inc = inc + 2

Выход:

Существуют и другие примеры, и я постараюсь кратко изложить их здесь.

Пример 4

В этой программе мы будем печатать числа, которые будут одинаковыми для данного номера строки, а предыдущая строка будет на одно значение меньше текущего номера строки. Этот результат может быть достигнут путем использования внешнего и внутреннего циклов for и запуска внешнего цикла в диапазоне 10 (присвоение значения), и внутренний цикл выполняется в указанном диапазоне внешнего цикла for.

# Python Numeric Pattern Example 4
for num in range(10):
for i in range(num):
print (num, end=» «) #printing the number
# We will use new line in order to display the pattern correctly
print(«\n»)

Выход:

Пример 5

В этом примере мы попытаемся увидеть число и, следовательно, напечатать его по столбцам. Первый столбец будет начинаться с указанного диапазона значений, таких как (1, 2, 3, 4 и 5), второй столбец будет начинаться с номера строки секунда, третий столбец будет начинаться с строки номер 3 и будет продолжаться до цикла концы.

Выход:

Пример 6

Это похоже на предыдущую программу, но здесь мы берем квадраты чисел.

Выход:

Пример 7

Это похоже на предыдущие программы.

Выход:

Пример 8

Здесь мы попытаемся напечатать число в обратном порядке в виде прямоугольного треугольника.

Выход:

Тип 3. Образец персонажа

Теперь мы увидим некоторые примеры паттерна персонажа.

Пример 1

Здесь мы попытаемся отобразить рисунок пирамиды из алфавитов. Значение ASCII заглавной буквы A начинается с 65, что означает, что значение ASCII для заглавной буквы Z будет 90. В этом примере мы преобразуем числовое значение 65 в заглавную букву A и, следовательно, выполняем итерацию по циклу для увеличения « переменная ».

# Python Character Pattern Example 1
value = 65
for i in range(0, 5):
for j in range(0, i+1):
ch = chr(value)
print(ch, end=» «)
value = value + 1
print()

Выход:

Пример 2

Здесь мы будем повторять символ количество раз номер строки. Вот простая иллюстрация того, как мы можем это сделать.

# Python Character Pattern Example 2
value = 65
for i in range(0, 5):
for j in range(0, i+1):
ch = chr(value)
print(ch, end=» «)
value = value + 1
print()

Выход:

Пример 3

Это будет похоже на пример а) за исключением того, что мы заканчиваем номер строки на 2 значения больше, чем предыдущая строка. Чтобы достичь этого, мы включили еще одну переменную с именем «inc» и увеличиваем ее на 2 во внешнем цикле for.

# Python Character Pattern Example 3
value patterns of stars 65
inc = 1
for i in range(0, 5):
for j in range(0, inc):
ch = chr(value)
print(ch, end=» «)
value = value + 1
inc = inc + 2
print()

Выход:

Пример 4

Этот пример похож на а), но здесь мы повернули рисунок на 180 градусов.

# Python Character Pattern Example 4
decrement = 8
counter = 64
value = 65
for i in range(0, 5):
for k in range(0, decrement):
print(end=» «)
for j in range(0, i+1):
counter = counter + 1
value = counter
temp = value
for j in range(0, i+1):
ch = chr(value)
print(ch, end=» «)
value = value — 1
value = temp
decrement = decrement — 2
print()

Выход:

Теперь, когда вы увидели эти многочисленные примеры, давайте попробуем нарисовать несколько интересных шаблонов.

Пример 5

В этой программе мы попытаемся напечатать квадратный узор, используя любое значение (это может быть цифра, символ и т. Д.). Вот как это выглядит.

# Python Program to Print Square Star Pattern
square_side = int(input(«Please enter the square dimension : «))
print(«Square Pattern»)
for i in range(square_side):
for i in range(square_side):print(«$», end = ‘ ‘)
print()

Выход:

Пример 6

# Python Program to Print Square Star Pattern
square_side = int(input(«Please Enter dimension of square : «))
print(«Star Square Pattern»)
for i in range(square_side):
for i in range(square_side):
print(‘*’, end = ‘ ‘)
print()

Выход:

В этой статье мы видели несколько примеров печати шаблонов с использованием Python, которые включали в себя рисунок звезды, числовой рисунок и рисунок символа. Мы также дали краткое объяснение того, для чего создана программа, и работы, стоящей за ней. После того, как они будут поняты и скомпилированы в вашей собственной среде Python, вы должны легко разобраться с проблемами создания шаблонов в Python, наша статья охватывает широкий спектр примеров.

Рекомендуемые статьи

Это было руководство по шаблонам в Python. Здесь мы обсудили 3 различных типа паттернов в Python с его примерами и выходными данными. Вы также можете просмотреть наши предлагаемые статьи, чтобы узнать больше-

Источник

4 must-have паттерна проектирования в Python

Пишете на Python и не знаете, с какого паттерна проектирования начать? В статье разбор популярных шаблонов с примерами кода на Python.

Абстрактная фабрика

Не путайте этот шаблон с другим представителем порождающих паттернов проектирования – фабричным методом, который мы разбирали раньше.

Модуль стандартной Python библиотеки json иллюстрирует пример, когда требуется создание экземпляров объектов от имени вызывающей стороны. Рассмотрите строку JSON:

Это конкретный пример проблемы:

Во-первых, напишите фабрику, создающую все виды объектов, что использует загрузчик. Не только числа, которые анализируются, но даже контейнер, их содержащий.

А вот загрузчик, что использует эту фабрику:

Во-вторых, отделите спецификацию от реализации путём создания абстрактного класса. Этот последний шаг оправдывает слово «абстрактный» в названии паттерна проектирования «Абстрактная фабрика». Ваш абстрактный класс гарантирует, что аргументом factory в load() будет класс, соответствующий требуемому интерфейсу:

Далее сделайте конкретную Factory с реализацией методов наследником созданного абстрактного класса. Методы фабрики вызываются с различными аргументами, что помогает создавать объекты разного типа и возвращать их без сообщения деталей вызывающей стороне.

Прототип

Паттерн проектирования «Прототип» предлагает механизм, с помощью которого вызывающая сторона предоставляет структуру с меню классов для создания экземпляра, когда пользователь или другой источник динамических запросов выбирает классы из меню выбора.

Проще, если бы ни один класс в меню не нуждался в аргументах в __init__() :

Вместо этого, в дело вступает паттерн «Прототип», когда требуется создание экземпляров классов с заранее заданными списками аргументов:

Питонические решения

В качестве альтернативы, каждый класс и аргументы располагайте в одном кортеже:

Однако, возможно, классу потребуются не только позиционные аргументы, но и именованные. В ответ на это предоставьте простые вызываемые объекты, используя лямбда-выражения для классов, которые требуют аргументов:

Хотя лямбда-выражения не поддерживают быструю интроспекцию для проверки, они хорошо работают, если структура только вызывает их.

Сам паттерн

Теперь представьте, что нет кортежей и возможности применять их в качестве списков аргументов. Сначала вы подумаете, что понадобятся фабричные классы, каждый из которых будет запоминать конкретный список аргументов, а затем предоставлять эти аргументы при запросе нового объекта:

Эта симметрия предлагает способ решения нашей проблемы без зеркалирования каждого класса с помощью фабрики. Что, если бы мы использовали сами исходные объекты для хранения аргументов и дали им возможность предоставлять новые экземпляры?

Хотя пример и так иллюстрирует паттерн проектирования, при желании усложните его. Например, добавьте в каждом методе clone() вызов type(self) вместо жёсткого кодирования имени собственного класса для случая вызова метода в подклассе.

Компоновщик

Паттерн «Компоновщик» предполагает, что при разработке «контейнерных» объектов, которые собирают и упорядочивают «объекты содержимого», вы упрощаете операции, если предоставляете контейнерам и объектам содержимого общий набор методов. И тем самым поддерживаете максимум возможных методов при том, что вызывающему неважно, переданы отдельный объект контента или целый контейнер.

Реализация: наследовать или нет?

Преимущества симметрии, которую создаёт этот паттерн между контейнерами и их содержимым, увеличиваются, только если симметрия делает объекты взаимозаменяемыми. Но здесь некоторые статически типизированные языки встречают препятствие.

В языках со строгой типизацией объекты двух классов взаимозаменяемые только при наследовании от одного родительского класса, который реализует общие методы, или при наследовании одного класса непосредственно от другого.

В других статических языках ограничение мягче. Нет строгой необходимости в том, чтобы контейнер и его содержимое делились реализацией. Пока оба соответствуют «интерфейсу», который объявляет конкретные общие методы, объекты вызываются симметрично.

Так как это программирование на Python, оба ограничения испаряются! Пишите код в предпочтительном для себя диапазоне безопасности и краткости. Хотите, пойдите классическим путём и добавьте общий суперкласс:

Или задайте объектам один и тот же интерфейс. И положитесь на тесты, которые помогут поддерживать симметрию между контейнерами и содержимым. (Где для простейших скриптов ваш «тест» может быть фактом выполнения кода.)

Или выберите другой подход из спектра дизайна между этими двумя крайностями. Вот что поддерживает Python:

Поскольку Python предлагает такой спектр подходов, не стоит определять паттерн «Компоновщик» классически, то есть как один конкретный механизм (суперкласс) для создания или гарантирования симметрии. Вместо этого определите его как создание симметрии любыми средствами в иерархии объектов.

Итератор

Посмотрите, как эти требования работают вместе, на примере нашего собственного итератора!

Благодаря этим трём методам – ​​одному для объекта-контейнера и двум для его итератора – контейнер OddNumbers теперь полноправно участвует в богатой итерационной экосистеме языка программирования Python. Он будет работать без проблем с циклом for :

Он дружит даже с генераторами списков и множеств!

Три простеньких метода – и вы разблокировали доступ к поддержке итераций на уровне синтаксиса Python.

Резюме

Теперь вы подружите Python с парой порождающих паттернов проектирования – абстрактной фабрикой и прототипом. Без труда реализуете структурный шаблон – прототип. По плечу вам имплементация поведенческого паттерна проектирования – итератора. Наверняка вас заинтересуют примеры других шаблонов проектирования на Python.

Источник