ООП. Абстрактный класс. Декомпозиция программы.
Абстрактным называется класс, который содержит один и более абстрактных методов. Абстрактным называется объявленный, но не реализованный метод. Абстрактные классы не могут быть инстанциированы, от них нужно унаследовать, реализовать все их абстрактные методы и только тогда можно создать экземпляр такого класса.
В python существует стандартная библиотека abc, добавляющая в язык абстрактные базовые классы (АБК). АБК позволяют определить класс, указав при этом, какие методы или свойства обязательно переопределить в классах-наследниках.
Возьмем для примера, шахматы. У всех шахматных фигур есть общий функционал, например — возможность фигуры ходить и быть отображенной на доске. Исходя из этого, мы можем создать абстрактный класс Фигура, определить в нем абстрактный метод (в нашем случае — ход, поскольку каждая фигура ходит по-своему) и реализовать общий функционал (отрисовка на доске).
from abc import ABC, abstractmethod class ChessPiece(ABC): # общий метод, который будут использовать все наследники этого класса def draw(self): print("Drew a chess piece") # абстрактный метод, который будет необходимо переопределять для каждого подкласса @abstractmethod def move(self): pass
a = ChessPiece() # Если мы попытаемся инстанциировать данный класс, логично получим ошибку.
--------------------------------------------------------------------------- TypeError Traceback (most recent call last) in () ----> 1 a = ChessPiece() # Если мы попытаемся инстанциировать данный класс, логично получим ошибку. TypeError: Can't instantiate abstract class ChessPiece with abstract methods move
Как видите, система не дает нам создать экземпляр данного класса. Теперь нам необходимо создать конкретный класс, например, класс ферзя, в котором мы реализуем метод move.
class Queen(ChessPiece): def move(self): print("Moved Queen to e2e4") # Мы можем создать экземпляр класса q = Queen() # И нам доступны все методы класса q.draw() q.move()
Drew a chess piece Moved Queen to e2e4
Обратите внимание, абстрактный метод может быть реализован сразу в абстрактном классе, однако, декоратор abstractmethod, обяжет программистов, реализующих подкласс либо реализовать собственную версию абстрактного метода, либо дополнить существующую. В таком случае, мы можем переопределять метод как в обычном наследовании, а вызывать родительский метод при помощи super().
from abc import ABC, abstractmethod class Basic(ABC): @abstractmethod def hello(self): print("Hello from Basic class") class Advanced(Basic): def hello(self): super().hello() print("Enriched functionality") a = Advanced() a.hello()
Hello from Basic class Enriched functionality
Таким образом, используя концепцию абстрактных классов, мы можем улучшить качество архитектуры приложения, уменьшить объем работы и при этом, обеспечить легкость дальнейшей поддержки кода.
Декомпозиция программы на модули
Модули и пакеты в Python – это прекрасные инструменты для управления сложностью в программном проекте.
Создадим модуль с именем simplemath.py, который будет содержать функции для выполнения простых арифметических действий.
Создадим ещё один модуль worker.py, который будет использовать функции из simplemath.py. Если мы хотим импортировать все функции, то оператор import для нас отлично подойдет. Это будет выглядеть так.
# представим, что эта ячейка - текстовый редактор, который мы сохраним под именем simplemath.py def add(a, b): return a + b def sub(a, b): return a - b def mul(a, b): return a * b def div(a, b): return a / b
# представим, что эта ячейка - текстовый редактор, который мы сохраним под именем simplemath.py #import simplemath #from simplemath inpord add,sub,mul,div #print(simplemath.add(1, 2)) # = 3 #print(simplemath.sub(1, 2)) # = -1 #print(simplemath.mul(1, 2)) # = 2 #print(simplemath.div(1, 2)) # = 0.5
Задачи:
Задача 1:
В файле вам даны 3 класса A , B , C , имеющие сходный (но не одинаковый) интерфейс. Вам необходимо создать абстрактный базовый класс Base и построить корректную схему наследования. При выполнении следует избегать дублирования кода, и стараться следовать SOLID принципам ООП.
Задача 2:
В файле вам дана программа. Необходимо провести её рефакторинг.
Для работы программы необходима библиотека PyGame. В открывшемся окне программы доступны следующие команды управления:
- — показать справку по командам
- — рестарт
- — пауза, снять/поставить
- — увеличить количество точек «сглаживания»
- — уменьшить количество точек «сглаживания»
- — добавить «опорную» точку
По умолчанию при старте программы «опорные» точки отсутствуют и программа находится в состоянии паузы (движение кривой выключено). Для добавления точек сделайте несколько кликов левой клавишей мыши в любом месте окна программы. Отрисовка кривой произойдет, когда точек на экране станет больше двух. Нажмите клавишу , чтобы включить движение кривой.
- Изучить документацию к библиотеке pygame и код программы. Понять механизм работы программы (как происходит отрисовка кривой, перерасчет точек сглаживания и другие нюансы реализации программы)
- Провести рефакторниг кода, переписать программу в ООП стиле с использованием классов и наследования. Реализовать класс 2-мерных векторов Vec2d . В классе следует определить методы для основных математических операций, необходимых для работы с вектором. Добавить возможность вычислять длину вектора с использованием функции len(a) и метод int_pair , который возвращает кортеж из двух целых чисел (текущие координаты вектора).
Реализовать класс замкнутых ломаных Polyline с методами отвечающими за добавление в ломаную точки ( Vec2d ) c её скоростью, пересчёт координат точек ( set_points ) и отрисовку ломаной ( draw_points ). Арифметические действия с векторами должны быть реализованы с помощью операторов, а не через вызовы соответствующих методов.
Реализовать класс Knot (наследник класса Polyline ), в котором добавление и пересчёт координат инициируют вызов функции get_knot для расчёта точек кривой по добавляемым «опорным» точкам.
Все классы должны быть самостоятельными и не использовать внешние функции.
Задача 3* ДНК
Реализуйте классы для ДНК (двойная цепочк) и РНК (одинарная цепочка). Данные структуры данных должны поддерживать следующие возможности:
1. Создавать структуру из строк. Обратите внимание, что в ДНК встречаются только азотистые основания ATGC, а в РНК (AUGC) поэтому если во входной строке содержались другие символы, необходимо поднимать ошибку (Exception). 2. Поддерживают индексацию. РНК по индексу возвращает i-ое азотистое основание, ДНК — пару азотистых оснований (соответствующие первой и второй цепочке) 3. РНК может возвращать комплиментарную ДНК (каждому азотистому основанию из РНК соответсвует соответсвующее основание для первой цепочки ДНК: A → T , U → A , G → C , C → G . Вторая цепочка ДНК строится комплиментарной первой строчке ДНК: A → T , T → A , G → C , C → G ) 4. РНК, как и ДНК, могут складываться путем склеивания («AUUGAACUA» + «CGGAAA» = «AUUGAACUACGGAAA»). У ДНК склеиваются соответствующие цепочки ([«ACG», «TGC»] + [«TTTAAT», «AAATTA»] = [«ACGTTTAAT», «TGCAAATTA»]) 5. РНК могут перемножаться друг с другом: каждое азотистое основание результирующей РНК получается случайным выбором одного из двух соответсвующих родительских азотистых оснований. Если одна из цепочек длиннее другой, то перемножение происходит с начала, когда одна из цепочек закончится оставшийся хвост другой переносится без изменений. 6. ДНК могут перемножаться друг с другом: ПЕРВЫЕ цепочки каждой из ДНК перемножаются по такому же приницпу, как перемножаются РНК выше. Вторая цепочка результирующей ДНК строится как комплиментарная первой 7. Цепочки РНК и первую и вторую у ДНК можно проверять на равенство 8. Оба класса должны давать осмысленный вывод как при print, так и просто при вызове в ячейке | Обдумайте и создайте необходимые и, возможно, вспомогательные классы, настройте наследование, если требуется. Полученная структура должна быть адекватной и удобной, готовой к простому расширению функционала, если потребуется
Сайт построен с использованием Pelican. За основу оформления взята тема от Smashing Magazine. Исходные тексты программ, приведённые на этом сайте, распространяются под лицензией GPLv3, все остальные материалы сайта распространяются под лицензией CC-BY.
Абстрактные классы python это
Don’t learn to code. Code to learn!
- Python — Обзор
- Основы синтаксиса Python
- Операторы в Python
- Типы данных в Python
- Условные конструкторы в Python
- Циклы в Python
- Функции в Python
- Функциональное программирование в Python
- ООП в Python
- Модули в Python
- Работа с файлами в Python
- Обработка исключительных ситуаций в Python
Абстрактным называется класс, который содержит один и более абстрактных методов. Абстрактным называется объявленный, но не реализованный метод. Абстрактные классы не могут быть инстанциированы, от них нужно унаследовать, реализовать все их абстрактные методы и только тогда можно создать экземпляр такого класса. В Python отсутствует встроенная поддержка абстрактных классов, для этой цели используется модуль abc (Abstract Base Class)
Возьмем для примера, шахматы. У всех шахматных фигур есть общий функционал, например — возможность фигуры ходить и быть отображенной на доске. Исходя из этого, мы можем создать абстрактный класс Фигура, определить в нем абстрактный метод (в нашем случае — ход, поскольку каждая фигура ходит по-своему) и реализовать общий функционал (отрисовка на доске).
from abc import ABC, abstractmethod class ChessPiece(ABC): # общий метод, который будут использовать все наследники этого класса def draw(self): print("Drew a chess piece") # абстрактный метод, который будет необходимо переопределять для каждого подкласса @abstractmethod def move(self): pass Если мы попытаемся инстанциировать данный класс:
Как видите, система не дает нам создать экземпляр данного класса. Теперь нам необходимо создать конкретный класс, например, класс ферзя, в котором мы реализуем метод move.
class Queen(ChessPiece): def move(self): print("Moved Queen to e2e4") # Мы можем создать экземпляр класса q = Queen() # И нам доступны все методы класса q.draw() q.move() 
Обратите внимание, абстрактный метод может быть реализован сразу в абстрактном классе, однако, декоратор abstractmethod, обяжет программистов, реализующих подкласс либо реализовать собственную версию абстрактного метода, либо дополнить существующую. В таком случае, мы можем переопределять метод как в обычном наследовании, а вызывать родительский метод при помощи super().
from abc import ABC, abstractmethod class Basic(ABC): @abstractmethod def hello(self): print("Hello from Basic class") class Advanced(Basic): def hello(self): super().hello() print("Enriched functionality") a = Advanced() a.hello() 
Таким образом, используя концепцию абстрактных классов, мы можем улучшить качество архитектуры приложения, уменьшить объем работы и при этом, обеспечить легкость дальнейшей поддержки кода.
Abstract Classes in Python
An abstract class can be considered as a blueprint for other classes. It allows you to create a set of methods that must be created within any child classes built from the abstract class. A class which contains one or more abstract methods is called an abstract class. An abstract method is a method that has a declaration but does not have an implementation. While we are designing large functional units we use an abstract class. When we want to provide a common interface for different implementations of a component, we use an abstract class.
Why use Abstract Base Classes :
By defining an abstract base class, you can define a common Application Program Interface(API) for a set of subclasses. This capability is especially useful in situations where a third-party is going to provide implementations, such as with plugins, but can also help you when working in a large team or with a large code-base where keeping all classes in your mind is difficult or not possible.
How Abstract Base classes work :
By default, Python does not provide abstract classes. Python comes with a module that provides the base for defining Abstract Base classes(ABC) and that module name is ABC. ABC works by decorating methods of the base class as abstract and then registering concrete classes as implementations of the abstract base. A method becomes abstract when decorated with the keyword @abstractmethod. For Example –