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description= Python Polymorphismus verstehen: Method Overriding, Duck Typing, Operator-Überladung und abstrakte Interfaces — mit klaren Beispielen.;
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addieren error handling and the standard library ausnahmen auslösen collections itertools os sys random csv dateien concurrency in python asyncio threading python tooling and best practices virtuelle umgebungen pakete pytest http anfragen python polymorphismus python polymorphismus verstehen method overriding duck typing operator überladung und abstrakte interfaces mit klaren beispielen polymorphismus vom griechischen viele formen ermöglicht es einem einzelnen stück code mit objekten verschiedener typen zu arbeiten solange diese objekte die erwartete schnittstelle unterstützen sie rufen denselben methodennamen auf jedem objekt auf und jedes objekt antwortet gemäß seiner eigenen implementierung polymorphismus ist eine der vier säulen der objektorientierten programmierung zusammen mit kapselung vererbung und abstraktion er sorgt dafür dass funktionen die einen basisklassen typ akzeptieren automatisch mit jeder unterklasse funktionieren dieses kapitel behandelt was polymorphismus ist und warum er wichtig ist polymorphismus durch method overriding polymorphismus durch duck typing operator überladung eine in python eingebaute form des polymorphismus abstrakte basisklassen als formaler weg zur definition polymorpher schnittstellen praktische muster und häufige fallstricke bevor sie dieses kapitel lesen stellen sie sicher dass sie mit python klassen und objekten und python vererbung vertraut sind warum polymorphismus wichtig ist ohne polymorphismus würde eine funktion die mit tieren arbeitet eine explizite if elif kette für jeden tiertyp benötigen def make_sound animal if type animal __name__ dog print woof elif type animal __name__ cat print meow elif type animal __name__ bird print tweet add a new branch every time you add a new animal type kopieren das ist fehleranfällig jeder neue tiertyp erfordert eine änderung dieser funktion mit polymorphismus schreibt man def make_sound animal animal speak works for any object that has a speak method kopieren das hinzufügen eines neuen tiertyps erfordert nur die definition seiner speak methode die funktion selbst ändert sich nie dies ist das open closed prinzip offen für erweiterungen geschlossen für modifikationen polymorphismus durch method overriding die häufigste form des polymorphismus in python ist das method overriding eine unterklasse stellt ihre eigene version einer methode bereit die von der elternklasse definiert wurde class animal def __init__ self name self name name def speak self return f self name makes a sound class dog animal def speak self return f self name says woof class cat animal def speak self return f self name says meow class bird animal def speak self return f self name says tweet kopieren jetzt funktioniert eine einzige schleife für alle drei typen animals dog rex cat whiskers bird tweety for animal in animals print animal speak rex says woof whiskers says meow tweety says tweet kopieren animal speak wird zur laufzeit basierend auf dem tatsächlichen typ des objekts an die richtige version weitergeleitet diese laufzeit weiterleitung wird als dynamisches dispatch oder spätes binden bezeichnet erweitern vs ersetzen der elternmethode beim überschreiben können sie entweder das verhalten der elternklasse vollständig ersetzen oder es mit super erweitern class animal def speak self print animal vocalization class dog animal def speak self super speak keep the parent s output print woof dog override adds this dog speak animal vocalization woof dog override adds this kopieren verwenden sie super wenn die version der elternklasse nützliche initialisierung oder protokollierung enthält die noch ausgeführt werden soll lassen sie es weg wenn sie das verhalten vollständig ersetzen möchten polymorphismus durch duck typing pythons typsystem ist strukturell statt nominal ein objekt muss nicht zu einer bestimmten klassenhierarchie gehören es muss nur die richtigen methoden haben dies nennt man duck typing benannt nach dem ausspruch wenn es wie eine ente läuft und wie eine ente quakt dann ist es eine ente class dog def speak self return woof class robot def speak self return beep boop class human def speak self return hello def introduce entity print entity speak introduce dog woof introduce robot beep boop introduce human hello kopieren dog robot und human teilen keine gemeinsame elternklasse außer dem eingebauten object dennoch funktioniert introduce mit allen dreien weil jeder eine speak methode hat die funktion prüft nicht welchen typ entity hat sie ruft einfach die methode auf und vertraut darauf dass das objekt korrekt reagiert wann duck typing vs vererbung verwenden situation bevorzugter ansatz objekte sind logisch verwandt alle tiere vererbungshierarchie objekte sind unverwandt teilen aber ein verhalten duck typing sie möchten die schnittstelle zur definitionszeit erzwingen abstrakte basisklassen arbeiten mit eingebauten typen oder drittanbieter klassen die sie nicht ändern können duck typing duck typing ist idiomatisches python und wird in der standardbibliothek häufig verwendet zum beispiel funktioniert len auf jedem objekt das __len__ definiert unabhängig von seiner klasse polymorphismus mit funktionen und schleifen sie können eine einzelne funktion schreiben die verschiedene typen durch polymorphismus einheitlich behandelt betrachten sie eine zeichenanwendung class circle def __init__ self radius self radius radius def area self import math return math pi self radius 2 def describe self return f circle with radius self radius class rectangle def __init__ self width height self width width self height height def area self return self width self height def describe self return f rectangle self width x self height class triangle def __init__ self base height self base base self height height def area self return 0 5 self base self height def describe self return f triangle base self base height self height shapes circle 5 rectangle 4 6 triangle 3 8 for shape in shapes print f shape describe area shape area 2f circle with radius 5 area 78 54 rectangle 4x6 area 24 00 triangle base 3 height 8 area 12 00 kopieren die schleife ruft area und describe auf jeder form auf ohne sich darum zu kümmern zu welcher klasse das objekt gehört das spätere hinzufügen einer pentagon klasse erfordert nur das schreiben der neuen klasse die schleife ändert sich nicht operator überladung pythons arithmetische und vergleichsoperatoren sind ebenfalls polymorph auf ganzen zahlen addiert zahlen auf strings verkettet sie auf listen führt sie zusammen python erreicht dies durch spezielle dunder methoden sie können ihre eigenen klassen auf operatoren reagieren lassen indem sie diese methoden definieren class vector def __init__ self x y self x x self y y def __add__ self other return vector self x other x self y other y def __mul__ self scalar return vector self x scalar self y scalar def __repr__ self return f vector self x self y v1 vector 1 2 v2 vector 3 4 print v1 v2 vector 4 6 print v1 3 vector 3 6 kopieren derselbe operator verhält sich nun unterschiedlich je nachdem ob die operanden ganze zahlen strings oder vector objekte sind dies ist polymorphismus auf operator ebene für eine tiefergehende betrachtung von pythons speziellen methoden siehe python magic methods polymorphismus mit abstrakten basisklassen abstrakte basisklassen abcs gehen beim duck typing einen schritt weiter indem sie die schnittstelle zur klassen definitionszeit erzwingen wenn eine unterklasse eine erforderliche methode nicht implementiert löst python einen typeerror aus sobald sie versuchen sie zu instanziieren from abc import abc abstractmethod class shape abc abstractmethod def area self float return the area of the shape abstractmethod def perimeter self float return the perimeter of the shape class circle shape def __init__ self radius float self radius radius def area self float import math return math pi self radius 2 def perimeter self float import math return 2 math pi self radius class square shape def __init__ self side float self side side def area self float return self side 2 def perimeter self float return 4 self side def print_info shape shape none print f area shape area 2f print f perimeter shape perimeter 2f print_info circle 5 area 78 54 perimeter 31 42 print_info square 4 area 16 00 perimeter 16 00 kopieren wenn sie versuchen eine unterklasse zu instanziieren die area nicht implementiert class blob shape pass forgot to implement area and perimeter b blob typeerror can t instantiate abstract class blob with abstract methods area perimeter kopieren abcs bieten ihnen das sicherheitsnetz eines formalen vertrags und erlauben dabei weiterhin laufzeit polymorphismus abcs vs duck typing was sollten sie verwenden duck typing ist einfacher und flexibler bevorzugen sie es für kleine interne codebasen und skripte abcs machen die erwartete schnittstelle explizit fangen fehlende methoden fehler früh ab und erscheinen in der ide autovervollständigung und in typprüfern bevorzugen sie sie in größeren codebasen öffentlichen bibliotheken und überall dort wo sie einen vertrag erzwingen möchten ein reales beispiel zahlungsverarbeitung polymorphismus glänzt bei plugin artigen designs betrachten sie ein zahlungssystem das mehrere anbieter unterstützen muss from abc import abc abstractmethod class paymentprovider abc abstractmethod def charge self amount float currency str bool attempt to charge the given amount return true on success abstractmethod def refund self transaction_id str bool refund a previous transaction return true on success class stripeprovider paymentprovider def charge self amount float currency str bool print f stripe charged amount currency return true def refund self transaction_id str bool print f stripe refunded transaction transaction_id return true class paypalprovider paymentprovider def charge self amount float currency str bool print f paypal charged amount currency return true def refund self transaction_id str bool print f paypal refunded transaction transaction_id return true def process_order provider paymentprovider amount float none success provider charge amount usd if success print order complete process_order stripeprovider 99 99 stripe charged 99 99 usd order complete process_order paypalprovider 49 5 paypal charged 49 5 usd order complete kopieren process_order weiß nicht und kümmert sich nicht darum ob es einen stripeprovider oder einen paypalprovider erhält das hinzufügen eines neuen cryptoprovider erfordert nur das schreiben der neuen klasse sonst ändert sich nichts dies ist polymorphismus der reale erweiterbarkeit liefert häufige fallstricke fallstrick 1 typprüfung mit type statt isinstance der vergleich type obj dog untergräbt den polymorphismus weil er für unterklassen false zurückgibt bevorzugen sie isinstance obj animal das sowohl für dog als auch für jede zukünftige unterklasse true zurückgibt class animal pass class dog animal pass d dog fragile breaks for subclasses print type d animal false correct subclass aware print isinstance d animal true kopieren fallstrick 2 inkonsistente methodensignaturen polymorphismus setzt voraus dass alle implementierungen einer methode dieselben argumente akzeptieren wenn dog speak ein argument erfordert das cat speak nicht hat werden aufrufer die sie einheitlich behandeln fehler verursachen inconsistent will cause errors in a loop class dog def speak self volume extra argument return f woof at volume volume class cat def speak self return meow kopieren halten sie methodensignaturen über polymorphe klassen hinweg konsistent fallstrick 3 veränderliche standardargumente in überschriebenen methoden dies ist ein allgemeinerer python fallstrick aber er trifft menschen in klassenhierarchien besonders verwenden sie niemals ein veränderliches standardargument list dict als standardargumentwert es wird einmal erstellt und über alle aufrufe hinweg geteilt bug the list is shared across all instances class item def __init__ self tags bad self tags tags fix class item def __init__ self tags none self tags tags if tags is not none else kopieren zusammenfassung konzept bedeutung method overriding eine unterklasse stellt ihre eigene version einer elternmethode bereit dynamisches dispatch python wählt die richtige methodenversion zur laufzeit duck typing jedes objekt mit den richtigen methoden funktioniert unabhängig von seiner klasse operator überladung dunder methoden __add__ __len__ machen operatoren polymorph abstrakte basisklassen erzwingen formal die schnittstelle die unterklassen implementieren müssen polymorphismus macht code erweiterbar ohne modifikation schreiben sie funktionen die von verhalten methodennamen abhängen nicht von konkreten typen und ihr code nimmt neue klassen natürlich ohne änderungen auf übungen übung which of the following statements about python polymorphism are correct which of the following statements about python polymorphism are correct polymorphism lets a single function work with objects of different types through a common interface duck typing requires objects t...
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