python 中random.shuffle 函数打乱列表中的元素和猴子补丁

最新推荐文章于 2024-04-22 08:29:36 发布

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本文介绍如何使用Python的random.shuffle函数对自定义类的对象列表进行随机打乱，通过在自定义类中实现__setitem__方法或使用猴子补丁技术实现。同时，文章解释了shuffle函数对对象的要求及其实现原理。

标准库中的 random.shuffle 函数用法如下：
![在这里插入描述]失https://败(imblog.csdnig-mg.cn/20190819232644152.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L01aUF9tYW4=,size_16,color_FFFFFF,t_70)这https://im，g-blog.csdnimg.cn/20190819232644152.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L01aUF9tYW4=,size_16,color_FFFFFF,t_70)]上
上面是对python内置的list 进行打乱的做法，下面我们来说明用户自定义的类如何实现打乱对象的做法呢，其实很简单只要自定义的类满足对应（列表）的接口的协议就可以啦！

import collections
from random import shuffle
    
    
Card = collections.namedtuple('Card', ['rank', 'suit'])
    
    
class FrenchDeck:
    ranks = [str(n) for n in range(2, 11)] + list('JQKA')
    suits = 'spades diamonds clubs hearts'.split()

    def __init__(self):
        self._cards = [Card(rank, suit) for suit in self.suits for rank in self.ranks]

    def __len__(self):
        return len(self._cards)

    def __getitem__(self, position):
        return self._cards[position]
    
    
if __name__ == "__main__":
    deck = FrenchDeck()
    print(shuffle(deck))

运行结果：
在这里插入图片描述
这个问题的原因是，shuffle 函数要调换集合中元素的位置，而 FrenchDeck 只实现了不可变的序列协议。可变的序列还必须提供 __setitem__ 方法。

下面代码中添加了__setitem__ 方法。

import collections
from random import shuffle
    
    
Card = collections.namedtuple('Card', ['rank', 'suit'])
    
    
class FrenchDeck:
    ranks = [str(n) for n in range(2, 11)] + list('JQKA')
    suits = 'spades diamonds clubs hearts'.split()

    def __init__(self):
        self._cards = [Card(rank, suit) for suit in self.suits for rank in self.ranks]

    def __len__(self):
        return len(self._cards)

    def __getitem__(self, position):
        return self._cards[position]

    def __setitem__(self, key, value):
        self._cards[key] = value


if __name__ == "__main__":
    deck = FrenchDeck()
    shuffle(deck)
    for i in deck:
        print(i)

运行结果：
在这里插入图片描述
这里就可以实现对自定义的类顺序进行打乱的做法。

当然python是动态语言，因此可以在运行的过程中进行中添加代码，比如我们先定义一个函数：

def set_card(deck, position, card): 
	deck._cards[position] = card

然后将函数赋值给 FrenchDeck 类的 __setitem__ 属性。

FrenchDeck.__setitem__ = set_card

这样也能实现了，语言参考中使用的参数是 self、key 和 value，而这里使用的是 deck、position 和 card。这么做是为了告诉你，每个 Python 方法说到底都是普通函数，把第一个参数命名为 self 只是一种约定。在控制台会话中使用那几个参数没问题，不过在 Python 源码文件中最好按照文档那样使用 self、key 和 value。

这里的关键是，set_card 函数要知道 deck 对象有一个名为 _cards 的属性，而且 _cards 的值必须是可变序列。然后，我们把 set_card 函数赋值给特殊方法 __setitem__，从而把它依附到 FrenchDeck 类上。这种技术叫猴子补丁：在运行时修改类或模块，而不改动源码。猴子补丁很强大，但是打补丁的代码与要打补丁的程序耦合十分紧密，而且往往要处理隐藏和没有文档的部分。

除了举例说明猴子补丁之外，示例还强调了协议是动态的：random.shuffle 函数不关心参数的类型，只要那个对象实现了部分可变序列协议即可。即便对象一开始没有所需的方法也没关系，后来再提供也行。