实验目的

• 掌握Python类和对象的基本用法

实验内容

• 写一个叫做Adder的类，有一个方法叫做add(self, x, y)，这个方法只是打印"Not Implemented"其它什么也不做。然后定义两个子类来实现add方法：ListAdder类，它的add函数可以把两个列表连接在一起；DictAdder类，它的add方法可以把两个字典的内容合并成一个。试着创建三个类的对象，并调用它们的add方法。接着使用构造函数把数据赋给成员保存起来（比如说给self.data赋一个列表或者一个字典），并重载+运算符（__add__方法）来自动调用add方法（比如x+y就会触发x.add(x.data,y)）。把构造函数和运算符重载放在哪个类里面是最好的？什么样的对象可以和你的对象进行加法操作？实际上，你可能发现，让add函数只接受一个参数会更简单（例如add(self,y)），并把这个参数和对象本身的数据相加（比如self.data+y）。这样的add函数比原来的add函数更合理吗？这样让你的类更显得面向对象吗？

• 写一个叫做Mylist的类，它包装了Python内部的列表。它可以进行大部分列表的操作，包括+、下标索引、迭代、切片，以及append、sort等方法。查看Python的参考手册来查看list所有可能的操作。同时你的类可以用已有的列表作初始值来构造，给你的类添加一个构造函数来实现这个功能，把已有列表的数据拷贝到对象内部的成员中去。在交互界面下尝试你的类：
  • 为什么在构造时要对初始值进行拷贝？
  • 可以用空的切片（比如start[:]）来对初始值进行拷贝吗？
  • 可以有一个通用的方法把所有对Mylist的操作过渡给内部的列表吗？
  • 可以对一个Mylist对象和一个普通列表进行相加吗？两个顺序反一下可以吗？
  • +和切片操作应该返回什么类型的对象？索引操作呢？
  • 除了可以把一个普通列表作为成员实现Mylist以外，还可以通过继承内置的列表类来实现。哪种方法更简单？为什么？

• 写一个前面所作的Mylist类的子类MylistSub，在它的每个操作的开始增加一个打印信息的语句，并统计函数调用的次数。MylistSub应该从Mylist继承基本的操作。比如说连接操作，首先它打印一个消息，然后对计数器加1，最后调用父类的方法执行功能。增加一个方法，把操作计数器打印出来。在交互式界面下尝试你的类。你的计数器是对每个对象进行计数还是对每个类进行计数？如何两者都实现？

• 写一个叫做Meta的类，写一个方法拦截所有对成员的访问，并把参数打印到屏幕上。创建一个Meta类的对象，并尝试调用它。如果把这个对象用在表达式中，会发生什么事情？如果对它进行+、切片、索引操作会怎么样？

• 考虑如图所示的这个类图。用Python的继承对这六个类进行编程实现，然后给每个类增加一个speak方法，每个类打印一条个不相同的消息。给顶层的Animal类增加replay方法，它只是简单的调用self.speak。最后把speak方法从Hacker类中移除。 用如下的方法尝试你的类：

  >>> from zoo import Cat, Hacker
  >>> spot = Cat( )
  >>> spot.reply( )       # Animal.reply; calls Cat.speak
  meow
  >>> data = Hacker( )      # Animal.reply; calls Primate.speak
  >>> data.reply( )
  Hello world!

• 考虑如图所示的类结构。 用一系列Python类来实现这个结构，Scene对象（戏剧中的一场）内嵌了Customer、Clerk、Parrot类的对象。让Scene类包含一个action方法（开始演出），而内嵌的Customer、Clerk、Parrot类的对象都有一个line方法（台词），打印出一条个不相同的消息。内嵌的对象要么从父类继承了一个line方法，或者自己定义了一个line方法。 最后，这样测试你的类：

  >>> import parrot
  >>> parrot.Scene( ).action( )
  customer: "that's one ex-bird!"
  clerk: "no it isn't..."
  parrot: None

• 写一个排序二叉树BSTree类，实现类似集合的功能：insert插入一个元素、in判断元素是否在二叉树中，remove删除一个元素，union合并两个集合，intersect求两个集合的交集。

思考题

• 多态是面向对象程序设计的一个核心思想。在C++、Java等静态类型语言中，多态依赖于继承实现。在继承体系中，基类定义虚函数接口，而在派生类中改写（Override）它。程序通过基类中定义的接口去操作派生类对象来实现多态。在Python中，多态是否要依赖于继承？为什么？试举例说明