python中的自引用类？答案

【问题标题】：Self-referencing classes in python?python中的自引用类？
【发布时间】：2011-04-22 03:12:18
【问题描述】：

在 Python 中，您是否可以让类的成员本身是指向同一类类型成员的指针？例如，在 C 语言中，二叉树中的节点可能具有以下类：

struct node {
    int data;
    struct node* left;
    struct node* right;
}

你将如何在 python 中等效地创建它？

【问题讨论】：

那些是指向类的指针，而不是同一个类。在任何语言中，您都不能拥有具有自己类型成员的类。这是一个无限递归。
你是对的。我很抱歉。然而，这个问题仍然是相关的。
这不是真的，看一个简单的Java链表示例：stackoverflow.com/questions/354875/…
@ridecar2，这些字段是指向堆上对象的指针。
@ridecar2, @Daniel Pryden：我的措辞不准确。我所说的，可以理解为不正确。我的意思更多是从内存布局的角度来看：内存的实际结构不能包含在其自身中。在Java之类的东西中，引用或指针会处理这个问题，这就是问题中的结构正在做的事情。我并不是说递归数据概念是不可能的（毕竟这就是二叉树节点 :)）

标签： python class

【解决方案1】：

Python 是一种动态语言。属性可以（几乎）在任何时间与任何类型绑定。因此，您描述的问题在 Python 中不存在。

【讨论】：

嗯？这没有回答 OP 的问题“”“你将如何在 python 中等效地创建它？”“”
@John Machin：显然 OP 认为它确实如此，因为他接受了答案。 :)
@John：虽然他写了“你如何在 python 中等效地创建它？”，但他实际上问的是“你如何声明具有当前类类型的成员？”。答案当然是不需要，因为在 Python 中不需要。
@musicfreak：“显然”？？？ OP 的鼠标点击了“勾选”按钮——这既不证明也证明不接受。
@John：多年对 IRC 的支持告诉你人们并不总是问他们想要回答的问题。

【解决方案2】：

在 Python 中模拟 C 结构（使用 str 而不是 int 作为数据类型）：

“声明”：

class Node(object):
    data = None # str
    left = None # Node object or None
    right = None # Node object or None

用法：

root = Node()
root.data = "foo"

b = Node()
b.data = "bar"
root.left = b

z = Node()
z.data = "zot"
root.right = z

【讨论】：

你在这里声明的是类成员，而不是实例成员，不是吗？
对不起，有人能解释一下上面的评论吗？
@amssage：您可能想查看this other question 的答案和/或阅读Python tutorial on classes 的页面。
@Russell Borogove：你从来没有意识到什么？
实例继承类变量。我想我在第一次学习 Python OO 时遇到了一些令人困惑的行为，从那时起就完全避免使用类变量。我在 init 中设置了我的所有实例默认值。

【解决方案3】：

http://code.activestate.com/recipes/286239-binary-ordered-tree/ 是使用该结构创建的示例二叉树。

【讨论】：

【解决方案4】：

我如何在 python 中等效地创建它？

class node( object ):
    def __init__( self, data, left, right ):
        self.data = data
        self.left = left
        self.right = right

由于所有 Python 变量实际上都是无类型引用，因此您不必预先提及 left 和 right 将是节点的实例。

【讨论】：

【解决方案5】：

您不能在 Python 中声明类型 - 因此，在 Python 中声明类型没有问题。

【讨论】：

【解决方案6】：

虽然正如其他答案所指出的那样，由于动态类型，这不是问题，但事实上，对于 Python3，这对于 类型注释 来说是一个非常现实的问题。这不起作用（注意方法参数的类型注释）：

class A:
    def do_something_with_other_instance_of_a(self, other: A):
        print(type(other).__name__)

instance = A()
other_instance = A()

instance.do_something_with_other_instance_of_a(other_instance)

结果：

   def do_something_with_other_instance_of_a(self, other: A):
   NameError: name 'A' is not defined

更多关于问题性质的信息： https://www.python.org/dev/peps/pep-0484/#the-problem-of-forward-declarations

您可以使用字符串文字来避免前向引用

在这种情况下，其他方法是不使用 python3 样式的类型注释，

如果您必须保持代码与早期版本的 Python 兼容，这是唯一的方法。

相反，为了在我的 IDE (PyCharm) 中获得自动完成功能，您可以使用这样的文档字符串：

更新： 或者，您可以在在评论中使用“type:”注释，而不是使用文档字符串。这也将确保 mypy 静态类型检查能够正常工作（mypy 似乎并不关心文档字符串）：

【讨论】：

谢谢！那是我的问题，然后谷歌把我带到了这里。
另一种选择：之前定义一个空的class same_name: pass。
str 注释的想法是天才！！！！！！！！！尤其是对于一些只使用一次的类型。

【解决方案7】：

这个问题值得在 2021 年进行修改。让我们获取一些代码，然后进行细分。

from __future__ import annotations
from dataclasses import dataclass

@dataclass
class Node: 
  data: int
  left: Node
  right: Node

从 Python 3.7 开始，我们有 PEP 563 -- Postponed Evaluation of Annotations，这意味着可以在类内部使用类型提示来引用该类。它确实需要启用，这是我们的第一行代码所做的。

@dataclass 装饰器是 Data Classes 的一部分，也是在 3.7 中添加的，它为我们提供了一种方便的定义方式一个类，尤其是一个主要是成员定义的类。

我使用Node 而不是node，因为在python 中类名通常大写，以避免与变量和模块发生冲突。这是一个风格问题，大多数时候可以放心地忽略。

最后，从 Python 3.10 开始，您可以删除 from __future__... 导入，因为它将默认启用。发布日期是……哦，今天！

【讨论】：

【解决方案8】：

我认为这可能会有所帮助

from typing_extensions import Self


class Node:
    """Binary tree node."""

    def __init__(self, left: Self, right: Self):
        self.left = left
        self.right = right

typing_extensions 提供了一个 Self 类来引用类本身，我认为这是最优雅的自我引用方式（PEP 673）。

正如其他人所提到的，您也可以使用字符串文字。但是当你有多个类型提示时就会出现问题。

# python 3.10
var: str | int

然后你写类似的东西

class Node:
    def __init__(self, var: 'Node' | SomeClass):
        self.var = var

它会引发 TypeError: unsupported operand type(s) for |: 'str' and 'type'。

【讨论】：