Python运算符重载和特殊方法

数据结构与算法 [面向对象编程]

操作系统: Windows 10
Anaconda 2019.3 Python 3.7.1

概念

Python的内置类为许多操作提供了自然的语义。比如，a + b 语句可以调用数值类型语句，也可以连续序列类型。
但是对于新的类来说，“+” 操作符是未定义的，所以就需要 操作符重载 (Operator Overloading) 技术来定义它

特殊方法实现的重载操作

常见的语法	特别方法的形式
a + b	a._add(b) 或者 b.\radd_(a)
a - b	a._sub(b) 或者 b.\rsub_(a)
a * b	a._mul(b) 或者 b.\rmul_(a)
a / b	a._truediv(b) 或者 b.\rtruediv_(a)
a // b	a._floordiv(b) 或者 b.\rfloordiv_(a)
a % b	a._mod(b) 或者 b.\rmod_(a)
a ** b	a._pow(b) 或者 b.\rpow_(a)
a << b	a._lshift(b) 或者 b.\rlshift_(a)
a >> b	a._rshift(b) 或者 b.\rrshift_(a)
a & b	a._and(b) 或者 b.\rand_(a)
a ^ b	a._xor(b) 或者 b.\rxor_(a)
a \| b	a._or(b) 或者 b.\ror_(a)
a += b</br>a -= b</br>a *= b</br>…	a._iadd(b)</br>a.\isub(b)</br>a.\imul_(b)</br>…
+ a	a._pos_(b)
- a	a._neg_(b)
~ a	a._invert_(b)
abs(a)	a._abs_(b)
a < b	a._lt_(b)
a <= b	a._le_(b)
a > b	a._gt_(b)
a >= b	a._ge_(b)
a == b	a._eq_(b)
a != b	a._ne_(b)
vin a	a._contains_(v)
a [k]	a._getitem_(k)
a [k] = v	a._setitem_(k,v)
del a [k]	a._delitem_(k)
a(arg1, arg2, ···)	a._call_(arg1, arg2, ···)
len(a)	a._len_()
hash(a)	a._hash_()
iter(a)	a._iter_()
next(a)	a._next_()
bool(a)	a._bool_()
float(a)	a._float_()
int(a)	a._int_()
repr(a)	a._repr_()
reversed(a)	a._reversed_()
str(a)	a._str_()

演示实例

我们创建一个 Vector 的多维向量类的实现方法，代表了多维空间中的向量的坐标，如坐标<5, -2, 3>相加坐标<1, 4, 2>的结果是使用列表进行计算得到<5, -2, 3, 1, 4, 2>, 我们现在将使用运算符重载来实现我们的需求

class Vector:
    """表示多维数据集里的向量"""

    def __init__(self, d):
        """创建D维度向量"""
        self.__coords = [0] * d

    def __len__(self):
        """返回向量维数"""
        return len(self.__coords)

    def __getitem__(self, j):
        """返回下标j的向量"""
        return self.__coords[j]

    def __setitem__(self, j, val):
        """设置下标j的向量值"""
        self.__coords[j] = val

    def __add__(self, other):
        """返回向量计算和"""
        if len(self) != len(other):
            raise ValueError('维度必须一致')
        result = Vector(len(self))
        for j in range(len(self)):
            result[j] = self[j] + other[j]
        return result

    def __eq__(self, other):
        """返回坐标是否相同"""
        return self.__coords == other.__coords

    def __ne__(self, other):
        """返回坐标是否不同"""
        return not self == other

    def __str__(self):
        """生成表示向量的字符"""
        return '<' + str(self.__coords)[1: -1] + ">"


if __name__ == '__main__':
    v = Vector(5)
    v[1] = 23  # <0, 23, 0, 0, 0>
    v[-1] = 45  # <0,23, 0, 0, 45>
    print(v[4])
    u = v + v  # <0, 46, 0, 0, 90>
    total = 0
    for entry in v:
        total += entry