Effective python#28

Effective Python
読書会 #4
オズ@Wizard_of_Oz__

Effective
Python
項目28
カスタムコンテナ型はcollections.abcを継承する

単純なユースケースの場合
• Listにメソッドを加えたい
– 要素の頻度を数えるメソッド
– Listを継承したサブクラスを作る
class FrequencyList(list):
def __init__(self, members):
super().__init__(members)
def frequency(self):
counts = {}
for item in self:
counts.setdefault(item, 0)
counts[item] += 1
return counts

単純なユースケースの場合
• Listを継承したサブクラスを作る
– Listの標準機能がすべて使える
foo = FrequencyList([‘a’, ‘b’, ‘a’, ‘c’, ‘b’, ‘a’, ‘d’])
print (‘Length is’, len(foo))
foo.pop()
print(‘After pop:’, repr(foo))
print(‘Frequency:’, foo.frequency())
>>>
Length is 7
After pop: [‘a’, ‘b’, ‘a’, ‘c’, ‘b’, ‘a’]
Frequency: {‘a’ : 3, ‘c’ : 1, ‘b’ : 2}

継承しない場合
• サブクラスではない形でセマンティクスを提供
– 二分木クラスにシーケンスのセマンティクスを提供
class BinaryNode(object):
def __init__(self, value, left=None, right=None):
self.value = value
self.left = left
self.right = right

シーケンスの振る舞いの実装
• Pythonはコンテナの振る舞いを
特別な名前を持ったインスタンスメソッドで実装
– シーケンスに添字でアクセス
bar = [1, 2, 3]
bar[0]
– Pythonの解釈
bar.__getitem__(0)

BinaryNodeクラスを
シーケンスのように振る舞わせる
• __getitem__の実装を提供する
– 二分木クラスにシーケンスのセマンティクスを提供
class IndexableNode(BinaryNode):
def _search(self, count, index):
....
# Returns (found, count)
def __getitem__(self, index):
found, _ = self._search(0, index)
if not found:
raise IndexError('Index out of range')
return found.value

class IndexableNode(BinaryNode):
def _search(self, count, index):
found = None
if self.left:
found, count = self.left._search(count, index)
if not found and count == index:
found = self
else:
count += 1
if not found and self.right:
found, count = self.right._search(count, index)
return found, count
# Returns (found, count)
def __getitem__(self, index):
found, _ = self._search(0, index)
if not found:
raise IndexError('Index out of range')
return found.value

• IndexableNode
– 通常の二分木として構築できる
– Listのようにアクセスできる
print('LRR =', tree.left.right.right.value) #LRR = 7
print('Index 0 =', tree[0]) #Index 0 = 2
print('Index 1 =', tree[1]) #Index 1 = 5
print('11 in the tree?', 11 in tree) #11 in the tree? True
print('17 in the tree?', 17 in tree) #17 in the tree? False
print('Tree is', list(tree)) #Tree is [2, 5, 6, 7, 10, 11, 15]

__getitem__を実装した場合の問題点
• シーケンスのセマンティクス全てを提供するには不十分
– __len__という特別なメソッドが必要
len(tree)
>>>
TypeError: object of type ‘IndexableNode’ has no len()

独自のコンテナ型を定義するのは困難
• 他にも特別なメソッドの定義が必要
– countやindexというメソッドが足りない
• collections.abcモジュール
– 典型的なメソッドをすべて提供する抽象基底クラス
– 必要なメソッドの実装がないと教えてくれる
from collections.abc import Sequence
class BadType(Sequence):
pass
foo = BadType()
>>>
TypeError: Can’t instantiate abstract class BadType with abstract methods __getitem__,
__len__

独自のコンテナ型を定義するのは困難
try:
from collections.abc import Sequence
class BadType(Sequence):
pass
foo = BadType()
except:
logging.exception('Expected')
else:
assert False
>>>
TypeError: Can’t instantiate abstract class BadType with abstract methods __getitem__,
__len__

collections.abc
• 抽象基底クラスに必要な全てのメソッドを実装
– 追加メソッドが提供される(indexやcountなど)
– 複雑な型(SetやMutableMapping等)で特に有用
– 実装が必要な特殊メソッドの個数が膨大
class BetterNode(SequenceNode, Sequence):
pass
tree = BetterNode(...)
print('Index of 7 is', tree.index(7)) #Index of 7 is 3
print('Count of 10 is', tree.count(10)) #Count of 10 is 1

まとめ
• 単純なユースケースはPythonのコンテナ型から直接継承
– コンテナ型：listやdictなど
• カスタムコンテナ型を正しく実装するには多数のメソッドが必要
• カスタムコンテナ型はcollections.abcで定義されたインタフェースを継承する
– 必要なインタフェースを備えていることを確かなものにするため

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