流畅的Python(六)-使用一等函数实现设计模式

一、核心要义

《设计模式：可复用面向对象软件的基础》一书中有23个设计模式，其中有16个在动态语言中"不见了或者简化了"。作为动态语言之一的Python, 我们可以利用一等函数简化其中的某些设计模式，本章主要介绍如何使用一等函数重构”策略“模式（关于何为策略模式，可参考策略设计模式）。

二、案例基本描述

用户购置商品，根据不同条件（用户会员积分、单类商品数量、购买的不同商品种类数量），享有不同的优惠策略，最后结算扣除优惠后应该支付的金额。

实体包括：

  • 用户：使用具名元组，包含名字和会员积分两个属性
  • 单类商品订单：使用类，包含商品名称、商品数量和单价和三个属性
  • 优惠策略

     （1）如果用户积分大于1000，享受5%优惠

     （2）单类商品为20个及以上时，享受10%折扣

     （3）购买的不同商品种类数量达到3个或以上，享受7%折扣

二、代码示例

1、案例涉及前置知识

   （1）globals

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time    : 2024/1/27 12:31
# @Author  : Maple
# @File    : 00-相关背景知识.py
# @Software: PyCharmdef fun1(a,b):return a + bclass Person:def __init__(self,name,age):self.name = nameself.age = agedef reading(self):passRATIO = 1.2if __name__ == '__main__':g = globals()# 获取当前模块的相关信息(包名,模块路径,模块包含的函数,类等)print(g) # {'__name__': '__main__', '__doc__': None, '__package__': None, '__loader__': <_frozen_importlib_external.SourceFileLoader object at 0x0000018405083DC0>, '__spec__': None, '__annotations__': {}, '__builtins__': <module 'builtins' (built-in)>, '__file__': 'D:/01-study/python/fluent_python/06-设计模式/00-相关背景知识.py', '__cached__': None, 'fun1': <function fun1 at 0x000001840543D1F0>, 'Person': <class '__main__.Person'>, 'RATIO': 1.2, 'g': {...}}

   （2）获取当前模块所包含的所有函数

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time    : 2024/1/22 22:16
# @Author  : Maple
# @File    : promotions.py
# @Software: PyCharmimport inspect
import promotions"""
获取当前模块包含的所有函数
"""def f1():passdef f2():passif __name__ == '__main__':print(promotions) # <module 'promotions' from 'D:\\01-study\\python\\fluent_python\\06-设计模式\\promotions.py'>pros = [func for name,func in inspect.getmembers(promotions,inspect.isfunction)]print(pros) # [<function f1 at 0x00000217F33E5C10>, <function f2 at 0x00000217F36539D0>]

2、策略模式传统写法

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time    : 2024/1/27 9:48
# @Author  : Maple
# @File    : 01-策略模式传统写法.py
# @Software: PyCharm
from abc import ABC, abstractmethod
from collections import namedtuple# 顾客具名元组
Customer = namedtuple('Customer','name fidelity')# # 定义商品类
class Item:def __init__(self,product,quantity,price):""":param product: 商品名称:param quantity: 商品数量:param price: 商品单价"""self.product = productself.quantity = quantityself.price = pricedef totol(self):""":return:订单总费用"""return self.quantity * self.price# 定义上下文
class Order:def __init__(self,customer,cart,promotion=None):""":param customer: 顾客:param cart: 购物车:param promotion: 优惠策略"""self.customer = customerself.cart = cartself.promotion = promotiondef total(self):""":return:顾客订单打折之前的总费用"""if not hasattr(self,'__total'):self.__total = sum(item.totol() for item in self.cart)return self.__totaldef due(self):""":return:顾客最终支付的费用"""if self.promotion is None:return self.total()return self.total() - self.promotion.discount(self)def __repr__(self):fmt = '<Order total: {:.2f} due: {:.2f}>'return fmt.format(self.total(),self.due())# 定义优惠策略的基类
class BasePromotion(ABC):@abstractmethoddef discount(self,order):"""返回折扣金额"""# 具体策略1：积分优惠策略
class FidelityPromo(BasePromotion):"""如果积分大于1000,享受5%优惠"""def discount(self,order):if order.customer.fidelity > 1000:return order.total() * 0.05else:return 0# 具体策略2
class BulkItempromo(BasePromotion):"""单个商品为20个及以上时，提供10%折扣"""def discount(self,order):discount = 0for item in order.cart:if item.quantity >= 10:discount += item.totol()* 0.1return discount# 具体策略3
class LargetOrderPromo(BasePromotion):"""购物车中不同商品种类数量达到3个或以上提供7%折扣"""def discount(self,order):discount = 0# 获取购物车中所有不同的商品products = {item.product for item in order.cart}if len(products) >=3:discount += order.total() * 0.07return discountif __name__ == '__main__':#1. 策略1示例cus1 = Customer('Maple',2000) # 用户积分大于1000,享受5%优惠cart1=[Item('banana',20,2.0),Item('apple',10,1.0)]p1 = FidelityPromo()o1 = Order(cus1,cart1,p1)print(o1) # <Order total: 50.00 due: 47.50> 47.5 =  (40 + 10 - 50 *0.05)# 2. 策略2示例cus2 = Customer('Jack',880)cart2= [Item('Book',30,1.0),Item('Radio',5,1.0)] # Book订单超过20个，提供10%折扣p2 = BulkItempromo()o2 = Order(cus2,cart2,p2)print(o2)  # <Order total: 35.00 due: 32.00>  32.00 =  (30 -30 * 0.1) +  5# 策略3示例cus3 = Customer('Mick', 500)cart3 = [Item('Phone', 5, 2.0), Item('Water', 5, 1.0),Item('ring',20,2)] #购物车不同商品达到3个.提供7%折扣p3 = LargetOrderPromo()o3 = Order(cus3, cart3, p3)print(o3)  # <Order total: 55.00 due: 51.15> 51.15> =  (40 + 10 - 50 *0.05)

3、策略模式函数写法

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time    : 2024/1/27 11:25
# @Author  : Maple
# @File    : 02-策略模式函数写法.py
# @Software: PyCharm#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time    : 2024/1/27 9:48
# @Author  : Maple
# @File    : 01-策略模式传统写法.py
# @Software: PyCharm
from abc import ABC, abstractmethod
from collections import namedtuple# 顾客具名元组
Customer = namedtuple('Customer','name fidelity')# 定义商品类
class Item:def __init__(self,product,quantity,price):""":param product: 商品名称:param quantity: 商品数量:param price: 商品单价"""self.product = productself.quantity = quantityself.price = pricedef totol(self):""":return:订单总费用"""return self.quantity * self.price# 定义上下文(订单类)
class Order:def __init__(self,customer,cart,promotion=None):""":param customer: 顾客:param cart: 购物车:param promotion: 优惠策略"""self.customer = customerself.cart = cartself.promotion = promotiondef total(self):""":return:顾客订单打折之前的总费用"""if not hasattr(self,'__total'):self.__total = sum(item.totol() for item in self.cart)return self.__totaldef due(self):""":return:顾客最终支付的费用"""if self.promotion is None:return self.total()return self.total() - self.promotion(self)def __repr__(self):fmt = '<Order total: {:.2f} due: {:.2f}>'return fmt.format(self.total(), self.due())# 具体策略1：积分优惠策略
def FidelityPromo(order):"""如果积分大于1000,享受5%优惠"""if order.customer.fidelity > 1000:return order.total() * 0.05else:return 0# 具体策略2
def BulkItempromo(order):"""单个商品为20个及以上时，提供10%折扣"""discount = 0for item in order.cart:if item.quantity >= 10:discount += item.totol()* 0.1return discount# 具体策略3
def LargetOrderPromo(order):"""购物车中不同商品种类数量达到3个或以上提供7%折扣"""discount = 0# 获取购物车中所有不同的商品products = {item.product for item in order.cart}if len(products) >=3:discount += order.total() * 0.07return discountif __name__ == '__main__':#1. 策略1示例cus1 = Customer('Maple',2000)# 用户积分大于1000,享受5%优惠cart1=[Item('banana',20,2.0),Item('apple',10,1.0)]o1 = Order(cus1,cart1,FidelityPromo)print(o1) # <Order total: 50.00 due: 47.50> 47.5 =  (40 + 10 - 50 *0.05)# 2. 策略2示例cus2 = Customer('Jack',880)cart2= [Item('Book',30,1.0),Item('Radio',5,1.0)] #Book订单超过20个，提供10%折扣o2 = Order(cus2,cart2,BulkItempromo)print(o2)  # <Order total: 35.00 due: 32.00>  32.00 =  (30 -30 * 0.1) +  5# 策略3示例cus3 = Customer('Mick', 500)cart3 = [Item('Phone', 5, 2.0), Item('Water', 5, 1.0),Item('ring',20,2)] #购物车不同商品达到3个.提供7%折扣o3 = Order(cus3, cart3, LargetOrderPromo)print(o3)  # <Order total: 55.00 due: 51.15> 51.15> =  (40 + 10 - 50 *0.05)

4、策略模式函数写法-最优策略

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time    : 2024/1/27 11:34
# @Author  : Maple
# @File    : 03-策略模式函数写法-最优策略.py
# @Software: PyCharm"""
如何自动选择最优策略?
"""#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time    : 2024/1/27 11:25
# @Author  : Maple
# @File    : 02-策略模式函数写法.py
# @Software: PyCharm#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time    : 2024/1/27 9:48
# @Author  : Maple
# @File    : 01-策略模式传统写法.py
# @Software: PyCharm
from abc import ABC, abstractmethod
from collections import namedtuple# 顾客具名元组
Customer = namedtuple('Customer','name fidelity')# 定义商品类
class Item:def __init__(self,product,quantity,price):""":param product: 商品名称:param quantity: 商品数量:param price: 商品单价"""self.product = productself.quantity = quantityself.price = pricedef totol(self):""":return:订单总费用"""return self.quantity * self.price# 定义上下文(订单类)
class Order:def __init__(self,customer,cart,promotion=None):""":param customer: 顾客:param cart: 购物车:param promotion: 优惠策略"""self.customer = customerself.cart = cartself.promotion = promotiondef total(self):""":return:顾客订单打折之前的总费用"""if not hasattr(self,'__total'):self.__total = sum(item.totol() for item in self.cart)return self.__totaldef due(self):""":return:顾客最终支付的费用"""if self.promotion is None:return self.total()return self.total() - self.promotion(self)def __repr__(self):fmt = '<Order total: {:.2f} due: {:.2f}>'return fmt.format(self.total(), self.due())# 具体策略1：积分优惠策略
def FidelityPromo(order):"""如果积分大于1000,享受15%优惠"""if order.customer.fidelity > 1000:return order.total() * 0.15else:return 0# 具体策略2
def BulkItemPromo(order):"""单个商品为20个及以上时，提供10%折扣"""discount = 0for item in order.cart:if item.quantity >= 10:discount += item.totol()* 0.1return discount# 具体策略3
def LargetOrderPromo(order):"""购物车中不同商品种类数量达到3个或以上提供7%折扣"""discount = 0# 获取购物车中所有不同的商品products = {item.product for item in order.cart}if len(products) >=3:discount += order.total() * 0.07return round(discount,2)# 最优策略
def optimization_strategy(order):""":param order: 订单类:return:最优策略和最大折扣"""# 手动定义所有优惠策略promos = [FidelityPromo,BulkItemPromo,LargetOrderPromo]p_final =  Nonediscount_final = 0for p in promos:discount = p(order)if discount > discount_final:discount_final = discountp_final = preturn (p_final,discount_final)# 最优策略-获取当前模块所有策略的另外一种方式
def optimization_strategy2(order):# globals返回一个字典,表示当前的全局符号表promos = [globals()[name] for name in globals()if name.endswith('Promo')]p_final = Nonediscount_final = 0for p in promos:discount = p(order)if discount > discount_final:discount_final = discountp_final = preturn (p_final, discount_final)if __name__ == '__main__':#1. 最优策略示例1cus1 = Customer('Maple',2000)# 用户积分大于1000,享受15%(注意：为了测试,数值从5%调整到15%)优惠cart1=[Item('banana',20,2.0),Item('apple',10,1.0)]o1 = Order(cus1,cart1,FidelityPromo)print(optimization_strategy(o1)) # (<function FidelityPromo at 0x000001C46A4D8DC0>, 7.5)print(optimization_strategy2(o1)) # (<function FidelityPromo at 0x000001C46A4D8DC0>, 7.5)print('=====================================================')# 2. 最优策略示例2cus2 = Customer('Jack',880)cart2= [Item('Book',30,1.0),Item('Radio',5,1.0)] #Book订单超过20个，提供10%折扣o2 = Order(cus2,cart2,BulkItemPromo)print(optimization_strategy(o2)) # (<function BulkItemPromo at 0x0000018BF0F041F0>, 3.0)print(optimization_strategy2(o2)) # (<function BulkItemPromo at 0x00000233DF99E1F0>, 3.0)print('=====================================================')# 3. 最优策略示例3cus3 = Customer('Mick', 300)cart3 = [Item('Phone', 5, 2.0), Item('Water', 5, 1.0),Item('ring',8,2)] #购物车不同商品达到3个.提供7%折扣o3 = Order(cus3, cart3, LargetOrderPromo)print(optimization_strategy(o3))  # (<function LargetOrderPromo at 0x0000024CEE094280>, 2.17)print(optimization_strategy2(o3)) # (<function LargetOrderPromo at 0x00000233DF99E280>, 2.17)

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