数据结构( Pyhon 语言描述 ) — — 第6章：继承和抽象类

• 继承
• 新的类通过继承可以获得已有类的所有特性和行为
• 继承允许两个类（子类和超类）之间共享数据和方法
• 可以复用已有的代码，从而消除冗余性
• 使得软件系统的维护和验证变得简单
• 子类通过修改自己的方法或者添加新的方法，从而将超类的行为特殊化
• 子类可以调用超类的方法，需要使用超类的名称作为该方法的前缀
• 使用继承定制一个已有的类
• 已有类的子类化
• 子类和超类（父类）的继承关系
• 
• 由于 ArrayBag 类实现了 BagInterface，所以 ArraySortedBag 也通过继承实现了这个接口
• 创建已有类的一个子类的步骤
• 为了保证能够实现继承，必须将父类名称放在类声明头部的圆括号中
• 修改必须修改的方法的代码（包括 __init__ 方法）
• 添加新的方法
• __init__ 方法
• 在子类中调用父类的方法
• <parent class name>.<method name>( self, <other arguments> )
• 示例

• """

  File: arraysortedbag.py

   

  """

  from arraybag import ArrayBag

   

  class ArraySortedBag( ArrayBag ):

      """An array-based sorted bag implementation."""

     

      #Constructor

      def __init__( self, sourceCollection = None ):

          """Sets the initial state of self, which includes the contents

          of sourceCollection, if it's present."""

          ArrayBag.__init__( self, sourceCollection )

• 添加新的 contains 方法
• 在有序包上执行二叉搜索

• #!/usr/bin/env python

  # -*- coding:utf-8 -*-

  # Author:Lijunjie

   

  """

  File: arraysortedbag.py

   

  """

  from arraybag import ArrayBag

   

  class ArraySortedBag( ArrayBag ):

      """An array-based sorted bag implementation."""

     

      #Constructor

      def __init__( self, sourceCollection = None ):

          """Sets the initial state of self, which includes the contents

          of sourceCollection, if it's present."""

          ArrayBag.__init__( self, sourceCollection )

         

         

      #Accessor method

      def __contains__( self, item ):

          """Return True if item is in self, or False otherwise"""

          left = 0

          right = len( self ) - 1

          while left <= right:

              midpoint = ( left + right ) // 2

              if self._items[midpoint] == item :

                  return True

              if self._items[midpoint] > item :

                  right = midpoint - 1

              else:

                  left = midpoint + 1

          return False 

• 修改已有的 add 方法
• 代码

•     #Mutator method

      def add( self, item ):

          """Adds item to self."""

          #Empty or last item, call ArrayBag.add

          if self.isEmpty() or item >= self._items[len( self ) - 1]:

              ArrayBag.add( self, item )

          else:

              #Resize the array if it is full here

              #Search for the first item > = new item

              targetIndex = 0

              while item > self._items[targetIndex]:

                  targetIndex += 1

              #open a hole for a newitem

              for index in range( len( self ), targetIndex, -1 ):

                  self._items[index] = self._items[index - 1]

              #insert item and update size

              self._items[targetIndex] = item

              self._size += 1 

• ArraySortedBag的运行时间性能
• ArraySortedBag将__contains__方法的时间复杂度从 降为(logn)，从而优化了其它借助于 __contains__方法的方法，即 in 运算符。比如 __eq__ 方法。
• Python中的类层级
• Python 所有的内建的类都位于一个层级中，这个层级的最项端或根部的是 object 类。
• Python支持对多个父类的子类化和继承
• 使用抽象类去除代码的冗余性
• 抽象类
• 抽象类是一种超类
• 它捕获了相关一组类的通用特征和行为，从而可以去除已知类中冗余的方法和数据
• 抽象类不能正常的实例化，它的子类叫做具体类
• 设计一个 AbstractBag 类
• 冗余的方法
• 最显而易见的冗余的方法是直接调用其他方法，并且没有直接访问实例变量的那些方法
• 冗余的变量
• 要找出冗余，必须查看该变量引用的是何种数据类型
• 抽象类的框架
• 
• AbstractBag 类并没有实现包接口
• 通常，一个类的方法和变量对其所有子孙类都是通用的
• 重写 AbstractBag 中的 __init__ 方法
• 代码

• """

  File: abstractbag.py

  Author: Lijunjie

  """

   

   

  class AbstractBag( object ):

      """An abstract bag implementation."""

     

      #Constructor

      def __init__( self, sourceCollection = None ):

          """Sets the initial state of self, which includes the contents

          of sourceCollection, if it's present."""

          self._size = 0

          if sourceCollection:

              for item in sourceCollection:

                  self.add( item ) 

• 修改 AbstractBag 的子类

• """

  File: arraybag.py

  Author: Lijunjie

  """

   

  from arrays import Array

  from abstractbag import AbstractBag

   

  class ArrayBag( AbstractBag ):

      """An array-based bag implementation."""

     

      #Class variable

      DEFAULT_CAPACTIY = 10

     

      #Constructor

      def __init__( self, sourceCollection = None ):

          """Sets the initial state of self, which includes the contents

          of sourceCollection, if it's present."""

          self._items = Array( ArrayBag.DEFAULT_CAPACTIY )

          AbstractBag.__init__( self, sourceCollection ) 

• 将 AbstractBag 中的 __add__ 方法泛化
• 使用 type 函数来获取 self 的类型
• 代码

•     def __add__( self, other ):

          """Return a new bag containing the contents of self and other"""

          result = type( self )( self )

          for item in other:

              result.add( item )

          return result 

• 所有集合的一个抽象类
• 开发适用于整个集合层级的基础类
• 将 AbstractCollection 整合到集合层级中
• 最通用的方法： isEmpty、 __len__ 和 __add__。表示它们的实现不需要由子类来修改
• AbstrcatCollection 中还可以定义 __str__ 和 __eq__ 的默认实现
• 集合框架
• 
• 层级从上到下，类在特征上从较为通用倾向于更为具体
• 在__eq__方法中使用两个迭代类
• next 函数
• 当在一个迭代器对象上调用 next 函数时，其会返回迭代器序列中的当前项，并且会前进一步到下一项。如果没有当前项，会抛出 StopIteration 异常
• __eq__方法代码

•     def __eq__( self, other ):

          """Return True if self equals other, otherwise False."""

          if self is other: return True

          if type( self ) != type( other ) or len( self ) != len( other ):

              return False

          otherIter = iter( other )

          for item in self:

              if item != next( otherIter ):

                  return False

          return True