numbers
— Числовые абстрактные базовые классы¶
Источник: Lib/numbers.py
Модуль numbers
(PEP 3141) определяет иерархию числовых abstract base classes, которые постепенно определяют все больше операций. Ни один из типов, определенных в этом модуле, не предназначен для инстанцирования.
- class numbers.Number¶
Корень числовой иерархии. Если вы просто хотите проверить, является ли аргумент x числом, не заботясь о его виде, используйте
isinstance(x, Number)
.
Числовая башня¶
- class numbers.Complex¶
Подклассы этого типа описывают комплексные числа и включают операции, которые работают со встроенным типом
complex
. К ним относятся: преобразования вcomplex
иbool
,real
,imag
,+
,-
,*
,/
,**
,abs()
,conjugate()
,==
и!=
. Все, кроме-
и!=
, являются абстрактными.- real¶
Аннотация. Получает вещественную компоненту данного числа.
- imag¶
Аннотация. Получает мнимую компоненту данного числа.
- abstractmethod conjugate()¶
Аннотация. Возвращает комплексный конъюгат. Например,
(1+3j).conjugate() == (1-3j)
.
- class numbers.Real¶
К
Complex
,Real
добавляются операции, которые работают с вещественными числами.Если коротко, то это: преобразование в
float
,math.trunc()
,round()
,math.floor()
,math.ceil()
,divmod()
,//
,%
,<
,<=
,>
и>=
.Real также предоставляет значения по умолчанию для
complex()
,real
,imag
иconjugate()
.
- class numbers.Rational¶
Подтипирует
Real
и добавляет свойстваnumerator
иdenominator
. Он также предоставляет значение по умолчанию дляfloat()
.Значения
numerator
иdenominator
должны быть экземплярамиIntegral
и иметь наименьшее значение при положительном значенииdenominator
.- numerator¶
Аннотация.
- denominator¶
Аннотация.
Заметки для разработчиков типов¶
Разработчикам следует внимательно следить за тем, чтобы равные числа были равны и хэшировались на одинаковые значения. Это может быть сложно, если существуют два различных расширения вещественных чисел. Например, fractions.Fraction
реализует hash()
следующим образом:
def __hash__(self):
if self.denominator == 1:
# Get integers right.
return hash(self.numerator)
# Expensive check, but definitely correct.
if self == float(self):
return hash(float(self))
else:
# Use tuple's hash to avoid a high collision rate on
# simple fractions.
return hash((self.numerator, self.denominator))
Добавление новых числовых азбук¶
Конечно, существует больше возможных азбук для чисел, и это была бы плохая иерархия, если бы она исключала возможность их добавления. Вы можете добавить MyFoo
между Complex
и Real
с помощью:
class MyFoo(Complex): ...
MyFoo.register(Real)
Реализация арифметических операций¶
Мы хотим реализовать арифметические операции так, чтобы операции смешанного режима либо вызывали реализацию, автор которой знает о типах обоих аргументов, либо преобразовывали их к ближайшему встроенному типу и выполняли операцию там. Для подтипов Integral
это означает, что __add__()
и __radd__()
должны быть определены как:
class MyIntegral(Integral):
def __add__(self, other):
if isinstance(other, MyIntegral):
return do_my_adding_stuff(self, other)
elif isinstance(other, OtherTypeIKnowAbout):
return do_my_other_adding_stuff(self, other)
else:
return NotImplemented
def __radd__(self, other):
if isinstance(other, MyIntegral):
return do_my_adding_stuff(other, self)
elif isinstance(other, OtherTypeIKnowAbout):
return do_my_other_adding_stuff(other, self)
elif isinstance(other, Integral):
return int(other) + int(self)
elif isinstance(other, Real):
return float(other) + float(self)
elif isinstance(other, Complex):
return complex(other) + complex(self)
else:
return NotImplemented
Существует 5 различных случаев для операции смешанного типа над подклассами Complex
. Весь приведенный выше код, который не ссылается на MyIntegral
и OtherTypeIKnowAbout
, я буду называть «шаблонным». a
будет экземпляром A
, который является подтипом Complex
(a : A <: Complex
) и b : B <: Complex
. Я рассмотрю a + b
:
Если
A
определяет__add__()
, который принимаетb
, то все в порядке.Если
A
вернется к коду шаблона и вернет значение из__add__()
, мы упустим возможность того, чтоB
определяет более интеллектуальный__radd__()
, поэтому коду шаблона следует вернутьNotImplemented
из__add__()
. (ИлиA
может вообще не реализовать__add__()
).Тогда у
B
__radd__()
появляется шанс. Если он принимаетa
, то все в порядке.Если он возвращается к шаблону, то больше нет возможных методов, которые можно было бы попробовать, поэтому именно здесь должна быть реализация по умолчанию.
Если
B <: A
, Python попробуетB.__radd__
передA.__add__
. Это нормально, потому что он был реализован со знаниемA
, поэтому он может обработать эти случаи, прежде чем делегировать ихComplex
.
Если A <: Complex
и B <: Real
не обмениваются никакими другими знаниями, то подходящей общей операцией является операция, связанная со встроенным complex
, и оба __radd__()
попадают туда, поэтому a+b == b+a
.
Поскольку большинство операций над любым типом будут очень похожи, может оказаться полезным определить вспомогательную функцию, которая генерирует прямой и обратный экземпляры любого данного оператора. Например, fractions.Fraction
использует:
def _operator_fallbacks(monomorphic_operator, fallback_operator):
def forward(a, b):
if isinstance(b, (int, Fraction)):
return monomorphic_operator(a, b)
elif isinstance(b, float):
return fallback_operator(float(a), b)
elif isinstance(b, complex):
return fallback_operator(complex(a), b)
else:
return NotImplemented
forward.__name__ = '__' + fallback_operator.__name__ + '__'
forward.__doc__ = monomorphic_operator.__doc__
def reverse(b, a):
if isinstance(a, Rational):
# Includes ints.
return monomorphic_operator(a, b)
elif isinstance(a, Real):
return fallback_operator(float(a), float(b))
elif isinstance(a, Complex):
return fallback_operator(complex(a), complex(b))
else:
return NotImplemented
reverse.__name__ = '__r' + fallback_operator.__name__ + '__'
reverse.__doc__ = monomorphic_operator.__doc__
return forward, reverse
def _add(a, b):
"""a + b"""
return Fraction(a.numerator * b.denominator +
b.numerator * a.denominator,
a.denominator * b.denominator)
__add__, __radd__ = _operator_fallbacks(_add, operator.add)
# ...