如何在 python 中创建自己的数据类型以便覆盖算术运算符？

Question

我目前正在使用 Python/Numpy 处理地理/GPS 数据（喜欢它！），并且我面临着计算由坐标对 pn = [lon, lat] 定义的地理点之间的距离的重复任务。

我有一个这样使用的函数：dist = geodistance(p1, p2)，它类似于线性代数中的欧几里得距离（向量减法/差），但出现在测地线（球形）空间而不是矩形欧几里得空间中。

以编程方式，欧几里得距离由下式给出

dist = ((p2[0] - p1[0])**2 + (p2[1] - p1[1])**2)**0.5

在数学上，这相当于“惯用的”（因为没有更好的词）句子

dist = p1 - p1   # the "norm" of the vector difference, subtraction.

目前，我的距离是这样的：

p1 = [-51.598354,-29.953363]
p2 = [-51.598701,-29.953045]
dist = geodistance(p1, p2)
print dist

>> 44.3904032407

我想这样做：

print p2 - p1  # these points now are from some fancy datatype

>> 44.3904032407

以及最终目标：

track = numpy.array([[-51.203018 -29.996149]
                     [-51.203018 -29.99625 ]
                     [-51.20266  -29.996229]
                     [-51.20229  -29.996309]
                     [-51.201519 -29.99416 ]], dtype=fancy)  # (**) or something like

print numpy.diff(track)

>> ndarray([[   0.        ]
            [   7.03531252]
            [  39.82663316]
            [  41.50958596]
            [ 172.49825765]])

类似的事情是：如果你取两个datetime 对象并减去它们，该操作返回一个timedelta 对象。我想减去两个坐标并得到测地线距离。

我想知道一个类是否可以工作，但是 dtype（例如 float32 的“子类型”）对从列表创建数组有很大帮助（** 这是我从 xml 文件中读取内容的方式）。

非常感谢！

Answer 1

您可以通过创建一个类并编写__add__ 或__sub__ 方法来定义自己的类型。

例如：

class P(object):
    def __init__(self, lon, lat):
        self.lon = lon
        self.lat = lat

    def __sub__(self, other):
        dist = ((other.lon - self.lon)**2 + (other.lat - self.lat)**2)**0.5
        return dist

鉴于您当前正在使用列表索引语法获取点的坐标，您还可以实现这些：

class P(object):
    def __init__(self, lon, lat):
        self.lon = lon
        self.lat = lat

    def __sub__(self, other):
        dist = ((other[0] - self[0])**2 + (other[1] - self[1])**2)**0.5
        return dist

    def __getitem__(self, key):
        if key == 0:
            return self.lon
        elif key == 1:
            return self.lat
        else:
            raise IndexError

    def __setitem__(self, key, value):
        if key == 0:
            self.lon = value
        elif key == 1:
            self.lat = value
        else:
            raise IndexError

（我意识到上述方法可能不是最优雅的方式）。

这样，您的新课程就可以替代您当前使用的列表。

Python documentation 包含有关创建用户定义类型所需编写的双下划线方法的更多信息。 （您要查找的信息大约从页面的一半开始）

Answer 2

Python 语言参考，§3.4.8，"Emulating numeric types"

具体来说，__sub__()。