Python语言状态模式
小标 2018-12-10 来源 : 阅读 772 评论 0

摘要:本文主要向大家介绍了Python语言状态模式,通过具体的内容向大家展示,希望对大家学习Python语言有所帮助。

本文主要向大家介绍了Python语言状态模式,通过具体的内容向大家展示,希望对大家学习Python语言有所帮助。

引子
状态模式确实很好玩,我是说书上的例子确实很好玩,我对着电脑玩了好长时间,但是想说清楚还真不太容易,先从容易的开始吧
糖果机
糖果机操作的流程如下所示,这张图也叫状态图,它显示了糖果机的工作流程及状态流程
状态图1

其中一共有四个状态

售出糖果 
糖果售罄 
有25分钱 
没有25分钱
操作糖果机会设计四个动作
投入25分钱
退回25分钱
转动曲柄

发放糖果 这个动作是糖果机内部的动作,机器自己调用
一开始...
创建一个糖果机的类,包含了四种状态
class GumballMachine:
def __init__(self, count):
    self.SOLD_OUT = 0   #糖果售罄状态
    self.NO_QUARTER = 1 #没有25分钱状态
    self.HAS_QUARTER = 2    #有25分钱状态
    self.SOLD = 3   #售出糖果状态
    self.state = self.SOLD_OUT  #初始状态为`没有25分钱状态`
    self.count = count  #设置一个糖果数量变量,它为0时就是糖果售罄的状态
    if self.count > 0:  #此处如果糖果数大于0,则状态为初始状态
        self.state = self.NO_QUARTER
接下来该怎么办呢?
按照上图,状态与状态之间是通过动作进行连接的,可以对每一个动作创建一个对应的方法,这些方法利用条件语句来决定在四个状态下的恰当行为
例如投入25分钱和这个动作在四种状态下糖果机的反应如下图
状态图2

动作代表当前执行的动作是投入25分钱
如果糖果机当前状态是没有25分钱,则糖果机行为是显示你投入了25分钱,之后状态要切换到有25分钱
如果糖果机当前状态是有25分钱,则糖果机行为是显示投多了
如果糖果机当前状态是糖果售罄,则糖果机行为是显示售光了,不能投了
如果糖果机当前状态是售出糖果,则糖果机行为是显示投太快了,稍等,因为售出糖果后,糖果机要恢复到初始状态没有25分钱
剩下的动作和这个没有什么区别,每个动作都有一个状态转换的步骤
代码
def insertQuarter(self):    #投入25分钱动作
    if self.state == self.HAS_QUARTER:
        print("You cannot insert another quarter")
    elif self.state == self.NO_QUARTER:
        self.state = self.HAS_QUARTER
        print("You insert a quarter")
    elif self.state == self.SOLD_OUT:
        print("You can't insert a quarter, the machine is sold out")
    elif self.state == self.SOLD:
        print("Please wait, we're already giving you a gumball")

def ejectQuarter(self):     #退回25分钱动作
    if self.state == self.HAS_QUARTER:
        print("Quarter returned")
        self.state = self.NO_QUARTER
    elif self.state == self.NO_QUARTER:
        print("You haven't inserted a quarter")
    elif self.state == self.SOLD:
        print("Sorry, you already turned the crank")
    elif self.state == self.SOLD_OUT:
        print("You can't eject, you haven't inserted a quarter yet")

def turnCrank(self):    #转动曲柄动作
    if self.state == self.SOLD:
        print("Turning twice doesn't get you another gumball!")
    elif self.state == self.NO_QUARTER:
        print("You turned, but there's no quarter")
    elif self.state == self.SOLD_OUT:
        print("You turned, but there's no gumball")
    elif self.state == self.HAS_QUARTER:
        print("You turned....")
        self.state = self.SOLD
        self.dispense()     #切换到发放糖果这个内部动作上

def dispense(self):     #发放糖果动作
    if self.state == self.SOLD:
        print("A gumball comes rolling out the slot")
        self.count = self.count - 1     #发放一次糖果,糖果数量要减1
        if self.count == 0:    #糖果数量为0了,切换到糖果售罄的状态
            print("Oops, out of gumballs")
            self.state = self.SOLD_OUT
        else:
            self.state = self.NO_QUARTER
    elif self.state == self.NO_QUARTER:
        print("You need to pay first")
    elif self.state == self.SOLD_OUT:
        print("No gumball dispense")
    elif self.state == self.HAS_QUARTER:
        print("No gumball dispense")
玩一玩....
可以增加两个方法,玩的时候实时查看当前状态和糖果数量
def getCount(self):
    print(self.count)
def getState(self):
    print(self.state)
按照下面方法玩
def main():
gumballMachine = GumballMachine(2)
gumballMachine.getCount()
gumballMachine.getState()
print("=====================================================")
gumballMachine.insertQuarter()
gumballMachine.getState()
gumballMachine.ejectQuarter()
gumballMachine.ejectQuarter()
gumballMachine.insertQuarter()
gumballMachine.getState()
gumballMachine.turnCrank()
gumballMachine.getState()
gumballMachine.getCount()
gumballMachine.insertQuarter()
gumballMachine.turnCrank()
gumballMachine.getState()
print("=====================================================")
gumballMachine.turnCrank()
返回的结果
2   #两个糖果
1   #没有25分钱状态
=====================================================
You insert a quarter
2   #有25分钱状态
Quarter returned
You haven't inserted a quarter
You insert a quarter
2   #有25分钱状态
You turned....
A gumball comes rolling out the slot
1   #没有25分钱状态
1   #一个糖果
You insert a quarter
You turned....
A gumball comes rolling out the slot
Oops, out of gumballs
0   #糖果售罄状态
=====================================================
You turned, but there's no gumball
这个时候如果又来了一个状态怎么办...
按照状态2图,需要增加一个新的状态,之后在每个动作里面增加针对这个状态的行为,好像违反了好多设计原则。
新的方法
状态是变化的量,将变化封装起来,将动作和行为放到状态里,这样每个状态只要实现它自己的那套行为。
为每个状态创建状态类,这些类负责在对应的动作下糖果机的行为

将动作和行为委托给状态类



状态图3

之前的状态图2现在要变成这样了,用状态包裹所有的动作及对应的行为
有25分钱状态下,每一个动作对应不同的行为,在执行退回25钱动作后,状态切换到没有25分钱状态,在执行转动曲柄动作后,状态切换到没有25分钱状态。
代码
先看状态图3的代码实现
#有25分钱状态
class HasQuarterState(object):
    def __init__(self, gumballMachine): #传入糖果机的实例
        self.gumballMachine = gumballMachine
    def insertQuarter(self):    #投入25分钱动作
        print("You cannot insert another quarter")
    def ejectQuarter(self):     #退出25分钱动作
        print("Quarter returned")
        self.gumballMachine.setState(self.gumballMachine.getNoQuarterState())   #之后糖果机的状
        #态切换到没有25分钱状态
    def turnCrank(self):    #转动曲柄动作
        print("You turned....")
        self.gumballMachine.setState(self.gumballMachine.getSoldState())    #之后糖果机的状
        #态切换到售出糖果状态
    def dispense(self):     #发放糖果动作,这是个内部动作,此处实现没有作用
        print("No gumball dispense")
其他状态的代码也是类似
#糖果售罄状态
class SoldOutState(object):
    def __init__(self, gumballMachine):
        self.gumballMachine = gumballMachine
    def insertQuarter(self):
        print("You can't insert a quarter, the machine is sold out")
    def ejectQuarter(self):
        print("You can't eject, you haven't inserted a quarter yet")
    def turnCrank(self):
        print("You turned, but there's no gumball")
    def dispense(self):
        print("No gumball dispense")
#没有25分钱状态
class NoQuarterState(object):
    def __init__(self, gumballMachine):
        self.gumballMachine = gumballMachine
    def insertQuarter(self):
        print("You inserted a quarter")
        self.gumballMachine.setState(self.gumballMachine.getHasQuarterState())
    def ejectQuarter(self):
        print("You haven't inserted a quarter")
    def turnCrank(self):
        print("You turned, but there's no quarter")
    def dispense(self):
        print("You need to pay first")
#售出糖果状态        
class SoldState(object):
    def __init__(self, gumballMachine):
        self.gumballMachine = gumballMachine
    def insertQuarter(self):
        print("Please wait, we're already giving you a gumball")
    def ejectQuarter(self):
        print("Sorry, you already turned the crank")
    def turnCrank(self):
        print("Turning twice doesn't get you another gumball!")
    def dispense(self):
        self.gumballMachine.releaseBall()
        if self.gumballMachine.getCount()>0:
            self.gumballMachine.setState(self.gumballMachine.getNoQuarterState())
        else:
            print("Oops, out of gumballs")
            self.gumballMachine.setState(self.gumballMachine.getSoldOutState())
看看糖果机的实现
#糖果机类
class GumballMachine:
    def __init__(self, numberGumballs):
        self.count = numberGumballs
#=========创建每一个状态的状态实例====================#
        self.soldOutState = SoldOutState(self)
        self.noQuarterState = NoQuarterState(self)
        self.hasQuarterState = HasQuarterState(self)
        self.soldState = SoldState(self)
#=========end=========================================#
        if self.count > 0:
            self.state = self.noQuarterState
#============每个状态的get方法和set方法===============#
    def getSoldOutState(self):
        return self.soldOutState
    def getNoQuarterState(self):
        return self.noQuarterState
    def getHasQuarterState(self):
        return self.hasQuarterState
    def getSoldState(self):
        return self.soldState
    def setState(self, state):
        self.state = state
#=========end=========================================#
#============将方法委托给当前的状态===================#
    def insertQuarter(self):
        self.state.insertQuarter()
    def ejectQuarter(self):
        self.state.ejectQuarter()
    def turnCrank(self):
        if self.state == self.hasQuarterState:
            self.state.turnCrank()
            self.state.dispense()
        else:
            self.state.turnCrank()
#=========end=========================================#
    def releaseBall(self):
        print("A gumball comes rolling out the slot...")
        if self.count != 0:
            self.count -= 1
#============检查状态和糖果数量的方法=================#
    def getState(self):
        print(self.state)
    def getCount(self):
        return self.count
还是用之前得测试代码,看看返回
2   #糖果数量
<__main__.noquarterstate object="" at="" 0x01d6bc90="">      #当前状态
=====================================================
You inserted a quarter      #行为
<__main__.hasquarterstate object="" at="" 0x01d6bcb0="">     #当前状态
Quarter returned        #行为
You haven't inserted a quarter      #行为
You inserted a quarter      #行为
<__main__.hasquarterstate object="" at="" 0x01d6bcb0="">     #当前状态
You turned....      #行为
A gumball comes rolling out the slot...     #行为
<__main__.noquarterstate object="" at="" 0x01d6bc90="">      #当前状态
1       #糖果数量
You inserted a quarter      #行为
You turned....      #行为
A gumball comes rolling out the slot...     #行为
Oops, out of gumballs       #行为
<__main__.soldoutstate object="" at="" 0x01d6bc70="">        #当前状态
=====================================================
You turned, but there's no gumball      #行为
看看执行图

初始状态是没有25分钱,执行投入25分钱动作
糖果机切换状态到第二步状态有25分钱,之后执行转动曲柄动作
糖果机切换状态到第三步状态售出糖果,之后执行发放糖果动作
如果糖果数目为0,则糖果机切换状态到第四步状态糖果售罄
糖果机动作和行为都委托给了每种状态,状态一变,糖果机的行为就是此种状态下的动作产生的行为了,这样一来,如果增加了一种状态,只要单独实现这个状态下糖果机所有的行为就OK了。
再来一个状态
增加一个游戏状态,转曲柄获取糖果的时候,有10%的机会能成为大赢家,获得附赠的一粒糖果,这个怎么搞?
增加一个状态winnerState
class WinnerState(object):
    def __init__(self, gumballMachine):
        self.gumballMachine = gumballMachine
    def insertQuarter(self):
        print("Please wait, we're already giving you a gumball")
    def ejectQuarter(self):
        print("Sorry, you already turned the crank")
    def turnCrank(self):
        print("Turning twice doesn't get you another gumball!")
    # 你赢了,如果糖果没了,那就算了,只能白赢了;
    def dispense(self):
        print("You are winner! You get 2 gumball for youe quarter")
        if self.gumballMachine.getCount()==0:
            self.gumballMachine.setState(self.gumballMachine.getSoldOutState())
        else:
            self.gumballMachine.releaseBall()
            if self.gumballMachine.getCount()>0:
                self.gumballMachine.releaseBall()
                self.gumballMachine.setState(self.gumballMachine.getNoQuarterState())
            else:
                print("Oops, out of gumballs")
                self.gumballMachine.setState(self.gumballMachine.getSoldOutState())
随机数怎么整,random.randint这个就能实现,但是这个动作要增加在哪里呢,哪个状态下转动曲柄可以获得糖果,是有25分钱这个状态,只要将这个状态下的转曲柄动作稍微改动一下就OK了
def turnCrank(self):
        print("You turned....")
        #产生随机数
        self.winner = random.randint(1, 100)
        #这个数为1你就赢了
        if self.winner == 1:
            self.gumballMachine.setState(self.gumballMachine.getWinnerState())
        else:
            self.gumballMachine.setState(self.gumballMachine.getSoldState())
开始玩吧
def main():
    gumballMachine = GumballMachine(100)
    print(gumballMachine.getCount())
    for i in range(5):
        print("======================{0}====================".format(i+1))
        gumballMachine.insertQuarter()
        gumballMachine.turnCrank()
    print(gumballMachine.getCount())
5次几率好像太小,应该中不了
======================1====================
You inserted a quarter
You turned....
You are winner! You get 2 gumball for youe quarter
A gumball comes rolling out the slot...
A gumball comes rolling out the slot...
======================2====================
You inserted a quarter
You turned....
A gumball comes rolling out the slot...
======================3====================
You inserted a quarter
You turned....
A gumball comes rolling out the slot...
======================4====================
You inserted a quarter
You turned....
A gumball comes rolling out the slot...
======================5====================
You inserted a quarter
You turned....
A gumball comes rolling out the slot...
94
靠!!!!!第一次就中了
定义

状态模式允许对象在内部状态改变时改变它的行为,对象看起来好像修改了它的类    

本文由职坐标整理并发布,希望对同学们学习Python有所帮助,更多内容请关注职坐标编程语言Python频道!

本文由 @小标 发布于职坐标。未经许可,禁止转载。
喜欢 | 1 不喜欢 | 0
看完这篇文章有何感觉?已经有1人表态,100%的人喜欢 快给朋友分享吧~
评论(0)
后参与评论

您输入的评论内容中包含违禁敏感词

我知道了

助您圆梦职场 匹配合适岗位
验证码手机号,获得海同独家IT培训资料
选择就业方向:
人工智能物联网
大数据开发/分析
人工智能Python
Java全栈开发
WEB前端+H5

请输入正确的手机号码

请输入正确的验证码

获取验证码

您今天的短信下发次数太多了,明天再试试吧!

提交

我们会在第一时间安排职业规划师联系您!

您也可以联系我们的职业规划师咨询:

小职老师的微信号:z_zhizuobiao
小职老师的微信号:z_zhizuobiao

版权所有 职坐标-一站式IT培训就业服务领导者 沪ICP备13042190号-4
上海海同信息科技有限公司 Copyright ©2015 www.zhizuobiao.com,All Rights Reserved.
 沪公网安备 31011502005948号    

©2015 www.zhizuobiao.com All Rights Reserved

208小时内训课程