如何在Python中设计类？

Question

我在以前的问题上有一些非常棒的帮助来检测爪子 内的 爪子和脚趾 ，但所有这些解决方案一次只能用于一次测量。

现在我有数据包含：

• 约30只狗;
• 每个都有24个测量值（分成几个子组）;
• 每次测量至少有4个触点（每个爪子一个）和
  • 每个联系人分为5个部分
  • 有几个参数，如接触时间，位置，总力等。

显然将所有内容都放在一个大对象上并不会削减它，所以我认为我需要使用类而不是当前的大量函数。 但即使我已经阅读了学习Python关于类的章节，我也无法将其应用于我自己的代码（ GitHub链接 ）

我还觉得每次想要获取一些信息时处理所有数据都很奇怪。 一旦我知道每只爪子的位置，我就没有理由再次计算它。 此外，我想比较同一只狗的所有爪子，以确定哪个接触属于哪个爪子（前/后，左/右）。 如果我继续只使用功能，这将变得一团糟。

所以现在我正在寻找关于如何创建类的建议，让我以合理的方式处理我的数据（ 链接到一条狗的压缩数据 ）。

Answer 1

如何设计课程。

1. 写下这些话。 你开始这样做了。 有些人不知道为什么他们有问题。

2. 将您的单词扩展为关于这些对象将要执行的操作的简单语句。 也就是说，写下你将对这些事情做的各种计算。 每个联系人的30条狗，24个测量值，4个联系人和几个“参数”的简短列表很有意思，但这只是故事的一部分。 你的“每个爪子的位置”和“比较同一只狗的所有爪子以确定哪个接触属于哪个爪子”是对象设计的下一步。

3. 强调名词。 认真。 有些人讨论这个的价值，但我发现对于首次面向OO的开发人员来说，它有所帮助。 强调名词。

4. 复习名词。 像“参数”和“测量”这样的通用名词需要替换为适用于问题域中问题的特定具体名词。 细节有助于澄清问题。 泛型只是简单的细节。

5. 对于每个名词（“联系人”，“爪子”，“狗”等），记下该名词的属性以及该对象所参与的动作。 不要吝啬这一点。 每个属性。 例如，“数据集包含30只狗”很重要。

6. 对于每个属性，确定这是与定义的名词的关系，还是某种其他类型的“原始”或“原子”数据，如字符串或浮点数或不可简化的东西。

7. 对于每个动作或操作，您必须确定哪个名词有责任，哪个名词仅参与。 这是一个“可变性”的问题。 有些对象会更新，有些则不会。 可变对象必须对其突变负全部责任。

8. 此时，您可以开始将名词转换为类定义。 一些集体名词是列表，字典，元组，集合或命名元组，你不需要做很多工作。 其他类更复杂，要么是因为复杂的派生数据，要么是因为执行了某些更新/突变。

不要忘记使用unittest单独测试每个类。

此外，没有法律规定课程必须是可变的。 例如，在您的情况下，您几乎没有可变数据。 您拥有的是由源数据集中的转换函数创建的派生数据。

Answer 2

以下建议（类似于@ S.Lott的建议）来自于Beginning Python：From Novice to Professional

1. 写下你的问题的描述（问题应该怎样做？）。 强调所有名词，动词和形容词。

2. 浏览名词，寻找潜在的课程。

3. 通过动词，寻找潜在的方法。

4. 浏览形容词，寻找潜在的属性

5. 为您的类分配方法和属性

为了完善课程，本书还建议我们可以做以下事情：

6. 记下（或梦想）一组用例 - 如何使用您的程序的场景。 尽量覆盖所有功能。

7. 逐步思考每个用例，确保涵盖所需的一切。

Answer 3

我喜欢TDD方法......所以首先要为你想要的行为编写测试。 并编写通过的代码。 此时，不要过于担心设计，只需获得测试套件和通过的软件。 不要担心，如果你最终得到一个单一的丑陋类，复杂的方法。

有时，在这个初始过程中，您会发现一个难以测试且需要分解的行为，仅用于可测试性。 这可能暗示需要单独的课程。

然后有趣的部分......重构。 使用软件后，您可以看到复杂的部分。 通常一小部分行为都会变得明显，这表明一个新类，但如果没有，只需寻找简化代码的方法。 提取服务对象和值对象。 简化您的方法。

如果你正确使用git（你使用的是git，不是吗？），你可以在重构期间快速尝试一些特定的分解，然后放弃它并在不简化的情况下恢复。

通过首先编写经过测试的工作代码，您应该获得对使用设计优先方法无法轻易获得的问题域的深入了解。 编写测试和代码会让你超越“我从哪里开始”瘫痪。

Answer 4

OO设计的整个想法是让你的代码映射到你的问题，所以，例如，当你想要狗的第一个脚步时，你做的事情如下：

dog.footstep(0)

现在，对于您的情况，您可能需要读取原始数据文件并计算足迹位置。 所有这些都可以隐藏在footstep（）函数中，以便它只发生一次。 就像是：

 class Dog:
   def __init__(self):
     self._footsteps=None 
   def footstep(self,n):
     if not self._footsteps:
        self.readInFootsteps(...)
     return self._footsteps[n]

[现在这是一种缓存模式。 它第一次进入并读取足迹数据，随后它只是从self._footsteps获取它。

但是，是的，正确设计OO可能会非常棘手。 更多地考虑您要对数据做的事情，这将告知您需要哪些方法应用于哪些类。

Answer 5

写出你的名词，动词，形容词是一个很好的方法，但我更喜欢把课堂设计看作是问什么数据应该隐藏的问题？

想象一下，你有一个Query对象和一个Database对象：

Query对象将帮助您创建和存储查询 - 存储，这是关键，因为函数可以帮助您轻松创建一个。 也许你可以留下来： Query().select('Country').from_table('User').where('Country == "Brazil"') 。 这与语法完全无关 - 这是你的工作！ - 关键是对象帮助您隐藏某些东西 ，在这种情况下是存储和输出查询所需的数据。 对象的强大功能来自于使用它的语法（在这种情况下是一些聪明的链接），并且不需要知道它存储的内容以使其工作。 如果完成， Query对象可以输出多个数据库的查询。 它在内部会存储一种特定的格式，但在输出时可以轻松转换为其他格式（Postgres，MySQL，MongoDB）。

现在让我们通过Database对象进行思考。 这隐藏和存储什么？ 很明显它无法存储数据库的全部内容，因为这就是我们拥有数据库的原因！ 那有什么意义呢？ 目标是隐藏数据库如何使用Database对象的人。 在操纵内部状态时，良好的类将简化推理。 对于此Database对象，您可以隐藏网络调用的工作方式，批量查询或更新，或提供缓存层。

问题是这个Database对象是巨大的。 它代表了如何访问数据库，因此它可以做任何事情。 显然，根据您的系统，网络，缓存和批处理很难处理，因此将它们隐藏起来会非常有帮助。 但是，正如许多人会注意到的那样，数据库非常复杂，而且距离原始数据库调用越远，调整性能和理解工作原理的难度就越大。

这是OOP的基本权衡。 如果选择正确的抽象，它会使编码更简单（字符串，数组，字典），如果你选择一个太大的抽象（数据库，EmailManager，NetworkingManager），它可能变得太复杂，无法真正理解它是如何工作的，或者是什么期望。 目标是隐藏复杂性 ，但有些复杂性是必要的。 一个好的经验法则是开始避免使用Manager对象，而是创建类似structs类 - 他们所做的只是保存数据，使用一些辅助方法来创建/操作数据以使您的生活更轻松。 例如，在EmailManager的情况下，启动一个名为sendEmail的函数，该函数接受一个Email对象。 这是一个简单的起点，代码很容易理解。

至于您的示例，请考虑需要将哪些数据放在一起来计算您要查找的内容。 例如，如果您想知道动物行走的距离，您可以使用AnimalStep和AnimalTrip （ AnimalTrip集合）类。 现在每个Trip都有所有Step数据，那么它应该能够找到关于它的东西，也许AnimalTrip.calculateDistance()是有道理的。

Answer 6

在浏览链接代码之后，在我看来，你最好不要在此时设计Dog类。 相反，您应该使用Pandas和数据帧 。 数据框是一个包含列的表。 您的数据dog_id将包含如下列： dog_id ， contact_part ， contact_time ， contact_location等dog_id在幕后使用Numpy数组，它有许多方便的方法：

• 选择一只狗，例如： my_measurements['dog_id']=='Charly'
• 保存数据： my_measurements.save('filename.pickle')
• 考虑使用pandas.read_csv()而不是手动读取文本文件。