SICP Python 描述第二章使用對象構建抽象 2.1 引言

phoenixsky 發布于2019-07-31 12:21 / 2254人閱讀

摘要：對象表示信息，但是同時和它們所表示的抽象概念行為一致。通過綁定行為和信息，對象提供了可靠獨立的日期抽象。名稱來源于實數在中表示的方式浮點表示。另一方面，對象可以表示很大范圍內的分數，但是不能表示所有有理數。

2.1 引言

來源：2.1 Introduction

譯者：飛龍

協議：CC BY-NC-SA 4.0

在第一章中，我們專注于計算過程，以及程序設計中函數的作用。我們看到了如何使用原始數據（數值）和原始操作（算術運算），如何通過組合和控制來形成復合函數，以及如何通過給予過程名稱來創建函數抽象。我們也看到了高階函數通過操作通用計算方法來提升語言的威力。這是編程的本質。

這一章會專注于數據。數據允許我們通過使用已經獲得的計算工具，表示和操作與世界有關的信息。脫離數據結構的編程可能會滿足于探索數學特性，但是真實世界的情況，比如文檔、關系、城市和氣候模式，都擁有復雜的結構，它最好使用復合數據類型來表現。歸功于互聯網的高速發展，關于世界的大量結構信息可以免費從網上獲得。

2.1.1 對象隱喻

在這門課的開始，我們區分了函數和數據：函數執行操作，而數據被操作。當我們在數據中包含函數值時，我們承認數據也擁有行為。函數可以像數據一樣被操作，但是也可以被調用來執行計算。

在這門課中，對象作為我們對數據值的核心編程隱喻，它同樣擁有行為。對象表示信息，但是同時和它們所表示的抽象概念行為一致。對象如何和其它對象交互的邏輯，和編碼對象值的信息綁定在一起。在打印對象時，它知道如何以字母和數字把自己拼寫出來。如果一個對象由幾部分組成，它知道如何按照要求展示這些部分。對象既是信息也是過程，它們綁定在一起來展示復雜事物的屬性、交互和行為。

Python 中所實現的對象隱喻具有特定的對象語法和相關的術語，我們會使用示例來介紹。日期（date）就是一種簡單對象。

>>> from datetime import date

date的名字綁定到了一個類上面。類表示一類對象。獨立的日期叫做這個類的實例，它們可以通過像函數那樣在參數上調用這個類來構造，這些參數描述了實例。

>>> today = date(2011, 9, 12)

雖然today從原始數值中構造，它的行為就像日期那樣。例如，將它與另一個日期相減會得到時間差，它可以通過調用str來展示為一行文本：

>>> str(date(2011, 12, 2) - today)
"81 days, 0:00:00"

對象擁有屬性，它們是帶有名字的值，也是對象的一部分。Python 中，我們使用點運算符來訪問對象屬性：

上面的求值為對象，是對象的某個屬性名稱。

不像我們之前見過的名稱，這些屬性名稱在一般的環境中不可用。反之，屬性名稱是點運算符之前的對象實例的特定部分。

>>> today.year
2011

對象也擁有方法，它是值為函數的屬性。在隱喻上，對象“知道”如何執行這些方法。方法從它們的參數和對象中計算出它們的結果。例如，today的strftime方法接受一個指定如何展示日期的參數（例如%A表示星期幾應該以全稱拼寫）。

>>> today.strftime("%A, %B %d")
"Monday, September 12"

計算strftime的返回值需要兩個輸入：描述輸出格式的字符串，以及綁定到today的日期信息。這個方法使用日期特定的邏輯來產生結果。我們從不會說 2011 年九月十二日是星期一，但是知道一個人的工作日是日期的一部分。通過綁定行為和信息，Python 對象提供了可靠、獨立的日期抽象。

點運算符在 Python 中提供了另一種組合表達式。點運算符擁有定義好的求值過程。但是，點運算符如何求值的精確解釋，要等到我們引入面向對象編程的完整范式，在幾節之后。

即使我們還不能精確描述對象如何工作，我們還是可以開始將數據看做對象，因為 Python 中萬物皆對象。

2.1.2 原始數據類型

Python 中每個對象都擁有一個類型。type函數可以讓我們查看對象的類型。

>>> type(today)

目前為止，我們學過的對象類型只有數值、函數、布爾值和現在的日期。我們也碰到了集合和字符串，但是需要更深入地學習它們。有許多其它的對象類型 -- 聲音、圖像、位置、數據連接等等 -- 它們的多數可以通過組合和抽象的手段來定義，我們在這一章會研究它們。Python 只有一小部分內建于語言的原始或原生數據類型。

原始數據類型具有以下特性：

原始表達式可以計算這些類型的對象，叫做字面值。

內建的函數、運算符和方法可以操作這些對象。

像我們看到的那樣，數值是原始類型，數字字面值求值為數值，算術運算符操作數值對象：

>>> 12 + 3000000000000000000000000
3000000000000000000000012

實際上，Python 包含了三個原始數值類型：整數（int）、實數（float）和復數（complex）。

>>> type(2)

>>> type(1.5)

>>> type(1+1j)

名稱float來源于實數在 Python 中表示的方式：“浮點”表示。雖然數值表示的細節不是這門課的話題，一些int和float對象的高層差異仍然很重要。特別是，int對象只能表示整數，但是表示得更精確，不帶有任何近似。另一方面，float對象可以表示很大范圍內的分數，但是不能表示所有有理數。然而，浮點對象通常用于近似表示實數和有理數，舍入到某個有效數字的數值。

擴展閱讀。下面的章節介紹了更多的 Python 原始數據類型，專注于它們在創建實用數據抽象中的作用。Dive Into Python 3 中的原始數據類型一章提供了所有 Python 數據類型的實用概覽，以及如何高效使用它們，還包含了許多使用示例和實踐提示。你現在并不需要閱讀它，但是要考慮將它作為寶貴的參考。

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