在使用NumPy做一些数据处理的时候，发现NumPy的[]运算符其实和普通的python列表是不同的，意识到很可能是numpy做了运算符重载，查阅了一下果然如此。这篇笔记就介绍一下python中如何进行运算符重载.
Python重载运算符
在Python中，重载运算符（Operator Overloading）允许开发者为用户定义的类赋予特殊的行为。通过重载运算符，可以使自定义类的实例对象能够使用内置运算符（如 +, -, *, / 等）进行操作，从而提高代码的可读性和简洁性。本文将详细介绍Python中的运算符重载及其实现方法，并通过代码示例进行说明。
什么是运算符重载？
运算符重载是指为自定义类定义特殊方法，使得类实例对象可以使用标准运算符进行操作。例如，当我们重载了 + 运算符后，可以直接使用 + 运算符来合并两个对象。
重载运算符的方法
在Python中，运算符重载是通过定义特殊方法（或称为魔术方法）实现的。每个运算符对应一个特殊方法，这些方法的名字通常以双下划线开头和结尾。例如，+ 运算符对应的特殊方法是 __add__。
以下是常用运算符及其对应的特殊方法：
+(加法)：__add__-(减法)：__sub__*(乘法)：__mul__/(除法)：__truediv__%(取模)：__mod__==(等于)：__eq__!=(不等于)：__ne__<(小于)：__lt__>(大于)：__gt__[](索引)：__getitem__和__setitem__
代码示例
我们通过一个自定义的 Vector 类来演示如何重载运算符。
class Vector:
def __init__(self, x, y):
self.x = x
self.y = y
def __add__(self, other):
return Vector(self.x + other.x, self.y + other.y)
def __sub__(self, other):
return Vector(self.x - other.x, self.y - other.y)
def __mul__(self, scalar):
return Vector(self.x * scalar, self.y * scalar)
def __truediv__(self, scalar):
return Vector(self.x / scalar, self.y / scalar)
def __eq__(self, other):
return self.x == other.x and self.y == other.y
def __getitem__(self, index):
if index == 0:
return self.x
elif index == 1:
return self.y
else:
raise IndexError("Index out of range")
def __setitem__(self, index, value):
if index == 0:
self.x = value
elif index == 1:
self.y = value
else:
raise IndexError("Index out of range")
def __repr__(self):
return f"Vector({self.x}, {self.y})"
在上述代码中，我们定义了一个 Vector 类，并重载了几个常用的运算符：
__add__: 重载+运算符，用于向量加法。__sub__: 重载-运算符，用于向量减法。__mul__: 重载*运算符，用于向量与标量的乘法。__truediv__: 重载/运算符，用于向量与标量的除法。__eq__: 重载==运算符，用于比较两个向量是否相等。__getitem__和__setitem__: 重载[]运算符，用于通过索引访问和设置向量的分量。
使用示例
下面是如何使用这些重载运算符的示例：
v1 = Vector(2, 3)
v2 = Vector(4, 5)
# 向量加法
v3 = v1 + v2
print(v3) # 输出: Vector(6, 8)
# 向量减法
v4 = v1 - v2
print(v4) # 输出: Vector(-2, -2)
# 向量与标量的乘法
v5 = v1 * 2
print(v5) # 输出: Vector(4, 6)
# 向量与标量的除法
v6 = v2 / 2
print(v6) # 输出: Vector(2.0, 2.5)
# 比较两个向量是否相等
print(v1 == v2) # 输出: False
print(v1 == Vector(2, 3)) # 输出: True
# 使用索引访问和设置向量的分量
print(v1[0]) # 输出: 2
print(v1[1]) # 输出: 3
v1[0] = 10
v1[1] = 20
print(v1) # 输出: Vector(10, 20)
总结
通过运算符重载，可以使自定义类的实例对象具备与内置类型相似的操作能力，从而使代码更加简洁和易读。本文介绍了运算符重载的基本概念，并通过一个 Vector 类的示例演示了如何重载常用运算符。在实际开发中，合理使用运算符重载可以大大提高代码的可维护性和可读性。
