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一、概述
1、定义
魔法方法(Magic Methods/Special Methods，也称特殊方法或双下划线方法)是Python中一类具有特殊命名规则的方法，它们的名称通常以双下划线(`__`)开头和结尾。
魔法方法用于在特定情况下自动被Python解释器调用，而不需要显式地调用它们，它们提供了一种机制，让你可以定义自定义类时具有与内置类型相似的行为。
2、作用
魔法方法允许开发者重载Python中的一些内置操作或函数的行为，从而为自定义的类添加特殊的功能。
二、应用场景
1、构造和析构
1-1、__init__(self, [args...])：在创建对象时初始化属性。
1-2、__new__(cls, [args...])：在创建对象时控制实例的创建过程(通常与元类一起使用)。
1-3、__del__(self)：在对象被销毁前执行清理操作，如关闭文件或释放资源。
2、操作符重载
2-1、__add__(self, other)、__sub__(self, other)、__mul__(self, other)等：自定义对象之间的算术运算。
2-2、__eq__(self, other)、__ne__(self, other)、__lt__(self, other)等：定义对象之间的比较操作。
3、字符串和表示
3-1、__str__(self)：定义对象的字符串表示，常用于print()函数。
3-2、__repr__(self)：定义对象的官方字符串表示，用于repr()函数和交互式解释器。
4、容器管理
4-1、__getitem__(self, key)、__setitem__(self, key, value)、__delitem__(self, key)：用于实现类似列表或字典的索引访问、设置和删除操作。
4-2、__len__(self)：返回对象的长度或元素个数。
5、可调用对象
5-1、__call__(self, [args...])：允许对象像函数一样被调用。
6、上下文管理
6-1、__enter__(self)、__exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb)：用于实现上下文管理器，如with语句中的对象。
7、属性访问和描述符
7-1、__getattr__, __setattr__, __delattr__：这些方法允许对象在访问或修改不存在的属性时执行自定义操作。
7-2、描述符(Descriptors)是实现了__get__, __set__, 和__delete__方法的对象，它们可以控制对另一个对象属性的访问。
8、迭代器和生成器
8-1、__iter__和__next__：这些方法允许对象支持迭代操作，如使用for循环遍历对象。
8-2、__aiter__, __anext__：这些是异步迭代器的魔法方法，用于支持异步迭代。
9、数值类型
9-1、__int__(self)、__float__(self)、__complex__(self)：定义对象到数值类型的转换。
9-2、__index__(self)：定义对象用于切片时的整数转换。
10、复制和序列化
10-1、__copy__和__deepcopy__：允许对象支持浅复制和深复制操作。
10-2、__getstate__和__setstate__：用于自定义对象的序列化和反序列化过程。
11、自定义元类行为
11-1、__metaclass__(Python 2)或元类本身(Python 3)：允许自定义类的创建过程，如动态创建类、修改类的定义等。
12、自定义类行为
12-1、__init__和__new__：用于初始化对象或控制对象的创建过程。
12-2、__init_subclass__：在子类被创建时调用，允许在子类中执行一些额外的操作。
13、类型检查和转换
13-1、__instancecheck__和__subclasscheck__：用于自定义isinstance()和issubclass()函数的行为。
14、自定义异常
14-1、你可以通过继承内置的Exception类来创建自定义的异常类，并定义其特定的行为。
三、学习方法
要学好Python的魔法方法，你可以遵循以下方法及步骤：
1、理解基础
首先确保你对Python的基本语法、数据类型、类和对象等概念有深入的理解，这些是理解魔法方法的基础。
2、查阅文档
仔细阅读Python官方文档中关于魔法方法的部分，文档会详细解释每个魔法方法的作用、参数和返回值。你可以通过访问Python的官方网站或使用help()函数在Python解释器中查看文档。
3、编写示例
为每个魔法方法编写简单的示例代码，以便更好地理解其用法和效果，通过实际编写和运行代码，你可以更直观地感受到魔法方法如何改变对象的行为。
4、实践应用
在实际项目中尝试使用魔法方法。如，你可以创建一个自定义的集合类，使用__getitem__、__setitem__和__delitem__方法来实现索引操作。只有通过实践应用，你才能更深入地理解魔法方法的用途和重要性。
5、阅读他人代码
阅读开源项目或他人编写的代码，特别是那些使用了魔法方法的代码，这可以帮助你学习如何在实际项目中使用魔法方法。通过分析他人代码中的魔法方法使用方式，你可以学习到一些新的技巧和最佳实践。
6、参加社区讨论
参与Python社区的讨论，与其他开发者交流关于魔法方法的使用经验和技巧，在社区中提问或回答关于魔法方法的问题，这可以帮助你更深入地理解魔法方法并发现新的应用场景。
7、持续学习
Python语言和其生态系统不断发展，新的魔法方法和功能可能会不断被引入，保持对Python社区的关注，及时学习新的魔法方法和最佳实践。
8、练习与总结
多做练习，通过编写各种使用魔法方法的代码来巩固你的理解，定期总结你学到的知识和经验，形成自己的知识体系。
9、注意兼容性
在使用魔法方法时，要注意不同Python版本之间的兼容性差异，确保你的代码在不同版本的Python中都能正常工作。
10、避免过度使用
虽然魔法方法非常强大，但过度使用可能会导致代码难以理解和维护，在编写代码时，要权衡使用魔法方法的利弊，避免滥用。
总之，学好Python的魔法方法需要不断地学习、实践和总结，只有通过不断地练习和积累经验，你才能更好地掌握这些强大的工具，并在实际项目中灵活运用它们。
四、魔法方法
62、__reversed__方法
62-1、语法
__reversed__(self, /)
Return a reverse iterator over the dict keys
62-2、参数
62-2-1、self(必须)：一个对实例对象本身的引用，在类的所有方法中都会自动传递。
62-2-2、/(可选)：这是从Python 3.8开始引入的参数注解语法，它表示这个方法不接受任何位置参数(positional-only parameters)之后的关键字参数(keyword arguments)。
62-3、功能
提供一个定制化的方式来反向遍历对象中的元素。
62-4、返回值
返回一个迭代器对象，该迭代器在迭代时按相反的顺序产生对象的元素。
62-5、说明
迭代器是一个实现了迭代器协议的对象，即它应该有一个__iter__方法返回迭代器本身，以及一个__next__方法用于按需产生序列中的下一个元素。
62-6、用法
# 062、__reversed__方法：
# 1、列表封装类
class ListWrapper:
def __init__(self, lst):
self.lst = lst
def __reversed__(self):
return reversed(self.lst)
if __name__ == '__main__':
lw = ListWrapper([1, 2, 3, 4])
for item in reversed(lw):
print(item)
# 4
# 3
# 2
# 1
# 2、字符串封装类
class StringWrapper:
def __init__(self, s):
self.s = s
def __reversed__(self):
return reversed(self.s)
if __name__ == '__main__':
sw = StringWrapper("Myelsa")
for char in reversed(sw):
print(char, end='') # 输出：asleyM
# 3、自定义集合类
class CustomSet:
def __init__(self, items):
self.items = set(items)
def __reversed__(self):
# 集合是无序的，但为了示例我们转换为列表然后反转
return reversed(list(self.items))
if __name__ == '__main__':
cs = CustomSet([3, 1, 4, 1, 5])
for item in reversed(cs):
print(item)
# 5
# 4
# 3
# 1
# 4、栈类(使用列表作为底层数据结构)
class Stack:
def __init__(self):
self.items = []
def push(self, item):
self.items.append(item)
def __reversed__(self):
return reversed(self.items)
if __name__ == '__main__':
s = Stack()
s.push(1)
s.push(2)
s.push(3)
for item in reversed(s):
print(item)
# 3
# 2
# 1
# 5、队列类(使用列表作为底层数据结构)
class Queue:
def __init__(self):
self.items = []
def enqueue(self, item):
self.items.append(item)
def __reversed__(self):
return reversed(self.items)
if __name__ == '__main__':
q = Queue()
q.enqueue(1)
q.enqueue(2)
q.enqueue(3)
for item in reversed(q):
print(item)
# 3
# 2
# 1
# 6、自定义字典类(反转键值对)
class ReversedDict:
def __init__(self, dict_items):
self.items = dict_items
def __reversed__(self):
return [(v, k) for k, v in self.items.items()]
if __name__ == '__main__':
rd = ReversedDict({'a': 1, 'b': 2, 'c': 3})
for value, key in reversed(rd): # 现在rd直接返回一个列表，可以被reversed处理
print(f"{key}: {value}")
# a: 1
# b: 2
# c: 3
# 7、有向图反转边
class Graph:
def __init__(self, num_vertices):
self.num_vertices = num_vertices
self.adj_list = [[] for _ in range(num_vertices)]
def add_edge(self, u, v):
self.adj_list[u].append(v)
def reverse_edges(self):
# 反转所有边的方向
reversed_adj_list = [[] for _ in range(self.num_vertices)]
for u in range(self.num_vertices):
for v in self.adj_list[u]:
reversed_adj_list[v].append(u)
self.adj_list = reversed_adj_list
if __name__ == '__main__':
graph = Graph(5)
graph.add_edge(0, 1)
graph.add_edge(1, 2)
graph.add_edge(2, 3)
graph.add_edge(3, 4)
print("Original graph:")
# 打印图的邻接表（省略具体实现）
graph.reverse_edges()
print("Reversed graph:")
# 打印反转后图的邻接表（省略具体实现）
# 8、矩阵转置
import numpy as np
def transpose_matrix(matrix):
return np.transpose(matrix)
if __name__ == '__main__':
matrix = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]])
print("Original matrix:")
print(matrix)
transposed_matrix = transpose_matrix(matrix)
print("Transposed matrix:")
print(transposed_matrix)
# 9、矩阵水平翻转
def horizontal_flip_matrix(matrix):
return matrix[:, ::-1]
if __name__ == '__main__':
matrix = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]])
flipped_horizontally = horizontal_flip_matrix(matrix)
print("Matrix flipped horizontally:")
print(flipped_horizontally)
# 10、矩阵垂直翻转
def vertical_flip_matrix(matrix):
return matrix[::-1, :]
if __name__ == '__main__':
matrix = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]])
flipped_vertically = vertical_flip_matrix(matrix)
print("Matrix flipped vertically:")
print(flipped_vertically)
63、__rfloordiv__方法
63-1、语法
__rfloordiv__(self, other, /)
Return other // self63-2、参数
63-2-1、self(必须)：一个对实例对象本身的引用，在类的所有方法中都会自动传递。
63-2-2、other(必须)：表示除法的左侧操作数。
63-2-3、/(可选)： 这是从Python 3.8开始引入的参数注解语法，它表示这个方法不接受任何位置参数(positional-only parameters)之后的关键字参数(keyword arguments)。
63-3、功能
用于定义当对象在右侧使用“地板除”(即整数除法，丢弃余数)运算符//时的行为。
63-4、返回值
返回值应该是执行地板除操作后的结果，即如果self和other都是数字，那么这个方法应该返回other除以self的整数部分(向下取整)。
63-5、说明
__rfloordiv__方法的定义并不常见，因为大多数情况下，我们都是在左侧对象上定义__floordiv__方法来处理地板除操作，然而，在某些情况下，当需要确保自定义类型在与其他类型进行地板除时具有特定行为时，__rfloordiv__方法可能很有用。
63-6、用法
# 063、__rfloordiv__方法：
略，实战中很少用到此方法，一般都是用__floordiv__方法替代实现
64、__rlshift__方法
64-1、语法
__rlshift__(self, other, /)
Return other << self64-2、参数
64-2-1、self(必须)：一个对实例对象本身的引用，在类的所有方法中都会自动传递。
64-2-2、other(必须)：表示左移操作的左侧操作数。
64-2-3、/(可选)：这是从Python 3.8开始引入的参数注解语法，它表示这个方法不接受任何位置参数(positional-only parameters)之后的关键字参数(keyword arguments)。
64-3、功能
用于定义当对象在右侧使用左移(<<)运算符时的行为。
64-4、返回值
返回值应该是执行左移操作后的结果，即如果self表示要左移的位数，而other是一个整数或支持左移操作的数字类型，那么这个方法应该返回other左移self位数后的结果。
64-5、说明
__rlshift__方法通常与自定义类型的实现一起使用，以提供非标准类型的左移行为。然而，在大多数日常编程任务中，你可能不需要自己实现这个方法，因为Python的内置数字类型已经提供了左移操作的定义。
64-6、用法
# 064、__rlshift__方法：
略，实战中一般很少用到此方法，一般都是通过__lshift__方法替代实现
