Python 数据模型、类型协议和魔术方法

Question

对于不同的 python 类型和它们必须实现的魔法方法，是否有“思维导图”、UML 图、图形或一些可靠的参考？

我使用的是 Python 3.8。 data model docs 和 built-in types docs 文档非常简洁，它可以帮助我看到 Python 中不同类型存在的不同协议的高级概述（我已经“学习”（读过？），例如，要实现“类不可变”对象，必须遵守python中的Immutable Protocol，即必须实现__len__和__getitem__。要使其“类可变”，必须进一步添加__setitem__和__delitem__)。

我没有看到（据我搜索）python 文档中使用的“协议”一词，最接近的描述似乎来自collections abstract base classes 模块。但是，作为一个新手，我不确定collections.abc 是否完全是另一回事，或者那里提供的信息是否适用于python 内置类型（即list、tuple、dict 等；特别是因为collections.abc 文档声明它“提供[es] Python 的通用内置容器、dict、list、set 和 tuple 的替代品”，其次是因为如果我不考虑使用collections 模块想了解python语言本身的默认内置函数）。

有人有可靠的资源吗？如果信息采用某种继承关系格式，这样信息就不会重复，那将很有帮助。例如，在我上面的示例中，与其说mutable-like 对象实现了__len__、__getitem__、__setitem__ 和__delitem__，不如说如果它被“分块”，我的小脑袋更容易掌握" 并且信息类似于 "mutable-like 对象继承自 immutable-like 并添加 __setitem__ 和 __delitem__。

有什么想法吗？我认为这对新手来说是一个巨大的困惑来源，许多错误是由于对 python 中的数据类型的误解造成的。

Answer 1

从the glossary 构建很多东西，这是我目前能做的最好的事情。我希望这个问题可以通过其他人的多个答案来扩展。

定义

• 可变的：一个对象其值可以在实例化后改变
• 不可变：一个对象实例化后其值不能改变
• 容器：包含对其他对象的引用的对象
• 序列：一个由非负数索引的有限有序集
• 映射：有限集由任意索引集索引的对象
• Callable：类型可以应用到函数调用操作
• Number (numbers)：一个支持数字运算的不可变值
• 范围：一个不可变数字序列
• 字符串： 不可变序列由索引访问的字符
• 字节：一个不可变序列短整数
• List ([])：索引访问的对象引用的可变序列
• 字典 ({key: value})：key 访问的对象引用的可变映射
• 元组 (())：索引访问的对象引用的不可变序列
• Set ({})：可变唯一和不可变对象的无序集合
• Frozen Set：一个不可变和可散列唯一和可散列对象的集合

类型

• Orderable/Comparable： 实现__eq__() 和__lt__()、__le__()、__gt__()、__ge__()。对于遏制检查（即与in 一起使用），实现__contains__() 或者是Iterable
• 可迭代：一个能够一次返回一个成员的对象
• 迭代器：实现__iter__()（返回对象）和__next__()（从容器返回下一个项目；完成时引发StopIteration）
• 生成器：实现__iter__()（产生对象）和__next__()（产生容器中的下一个项目；完成时引发StopIteration）
• 不可变序列： 实现 __hash__()
• 上下文可管理：实现__enter__() 和__exit__()（用于with 语句）
• 描述符： 实现__get__()、__set__() 和/或__delete__()

重载操作

• 序列：
  • + 是串联
  • * 是重复1

1 注意：序列中的重复项不会被复制，而是被多次引用。要制作唯一的副本，请使用列表推导式或生成器表达式。

补充说明

• built-in 类型是所有lower case 对象（例如list、tuple、str 等）
• 所有Sequences都是Iterables
• 要从旧的不可变对象创建新的不可变对象，必须创建一个新对象
• Sets 和 Dicitionaries 也支持理解
• Bitwise Operations 可用于 Sets 以实现集合论运算（即并集、交集、对称差等）

序列类型的概念分组

1. 容器/平面序列

   • Container Sequences：可以容纳不同类型的项目（list, tuple, collections.deque)
   • Flat Sequences：只能容纳一种类型的项目（str, bytes, bytearray, memoryview, array.array)

2. 可变/不可变序列

   • 可变序列： list, bytearray, array.array, collections.deque, memoryview
   • 不可变序列： tuple, str, bytes

另一个很好的参考是Fluent Python, by Luciano Ramalho