numbers — Classes base abstratas numéricas

Código-fonte: Lib/numbers.py

O módulo numbers (PEP 3141) define uma hierarquia de classes base abstratas que progressivamente definem mais operações. Nenhum dos tipos definidos neste módulo se destina a ser instanciado.

class numbers.Number

A raiz da hierarquia numérica. Se você quiser apenas verificar se um argumento x é um número, sem se importar com o tipo, use isinstance(x, Number).

A torre numérica

class numbers.Complex

As subclasses deste tipo descrevem números complexos e incluem as operações que funcionam no tipo embutido complex. Elas são: conversões para complex e bool, real, imag, +, -, *, /, **, abs(), conjugate(), == e !=. Todos exceto - e != são abstratos.

real

Abstrata. Obtém o componente real deste número.

imag

Abstrata. Obtém o componente imaginário deste número.

abstractmethod conjugate()

Abstrata. Retorna o conjugado complexo. Por exemplo, (1+3j).conjugate() == (1-3j).

class numbers.Real

Para Complex, Real adiciona as operações que funcionam em números reais.

Em suma, são: uma conversão para float, math.trunc(), round(), math.floor(), math.ceil(), divmod(), //, %, <, <=, > e >=.

Real também fornece padrão para complex(), real, imag e conjugate().

class numbers.Rational

Estende Real e adiciona as propriedades numerator e denominator. Ele fornece um padrão para float().

Os valores numerator e denominator devem ser instâncias de Integral e devem estar nos termos mais baixos com denominator positivo.

numerator

Abstrata.

denominator

Abstrata.

class numbers.Integral

Estende Rational e adiciona uma conversão para int. Fornece padrões para float(), numerator e denominator. Adiciona métodos abstratos para pow() com operações de módulo e de string de bits: <<, >>, &, ^, |, ~.

Notas para implementadores de tipos

Os implementadores devem ter o cuidado de tornar iguais números iguais e fazer hash deles com os mesmos valores. Isso pode ser sutil se houver duas extensões diferentes dos números reais. Por exemplo, fractions.Fraction implementa hash() desta forma:

def __hash__(self):
    if self.denominator == 1:
        # Get integers right.
        return hash(self.numerator)
    # Expensive check, but definitely correct.
    if self == float(self):
        return hash(float(self))
    else:
        # Use tuple's hash to avoid a high collision rate on
        # simple fractions.
        return hash((self.numerator, self.denominator))

Adicionando mais ABCs numéricas

Existem, é claro, mais ABCs possíveis para números, e isso seria uma hierarquia pobre se excluísse a possibilidade de adicioná-los. Você pode adicionar MyFoo entre Complex e Real com:

class MyFoo(Complex): ...
MyFoo.register(Real)

Implementando as operações aritméticas

Queremos implementar as operações aritméticas de forma que as operações de modo misto chamem uma implementação cujo autor conhecia os tipos de ambos os argumentos ou convertam ambos para o tipo embutido mais próximo e façam a operação lá. Para subtipos de Integral, isso significa que __add__() e __radd__() devem ser definidos com:

class MyIntegral(Integral):

    def __add__(self, other):
        if isinstance(other, MyIntegral):
            return do_my_adding_stuff(self, other)
        elif isinstance(other, OtherTypeIKnowAbout):
            return do_my_other_adding_stuff(self, other)
        else:
            return NotImplemented

    def __radd__(self, other):
        if isinstance(other, MyIntegral):
            return do_my_adding_stuff(other, self)
        elif isinstance(other, OtherTypeIKnowAbout):
            return do_my_other_adding_stuff(other, self)
        elif isinstance(other, Integral):
            return int(other) + int(self)
        elif isinstance(other, Real):
            return float(other) + float(self)
        elif isinstance(other, Complex):
            return complex(other) + complex(self)
        else:
            return NotImplemented

Existem 5 casos diferentes para uma operação de tipo misto em subclasses de Complex. Vou me referir a todo o código acima que não se refere a MyIntegral e OtherTypeIKnowAbout com um “modelo”. a será uma instância de A, que é um subtipo de Complex (a : A <: Complex) e b : B <: Complex. Vou considerar a + b:

  1. Se A define um __add__(), que aceita b, está tudo bem.

  2. Se A voltar ao código padrão e tivesse que retornar um valor de __add__(), perderíamos a possibilidade de que B definisse um __radd__() mais inteligente, então o código padrão deve retornar NotImplemented de __add__(). (Ou A pode não implementar __add__().)

  3. Então, __radd__() do B consegue uma chance. Se ele aceitar a, está tudo bem.

  4. Se ele recorrer ao padrão, não há mais métodos possíveis para tentar, então é aqui que a implementação padrão deve residir.

  5. Se B <: A, Python tenta B.__radd__ antes de A.__add__. Isso está ok, porque foi implementado com conhecimento de A, então ele pode lidar com essas instâncias antes de delegar para Complex.

Se A <: Complex e B <: Real sem compartilhar nenhum outro conhecimento, então a operação compartilhada apropriada é aquela envolvendo a complex embutida, e __radd__() de ambos chegam lá, de forma que a+b == b+a.

Como a maioria das operações em qualquer tipo será muito semelhante, pode ser útil definir uma função auxiliar que gera as instâncias de avanço e reversão de qualquer operador. Por exemplo, fractions.Fraction usa:

def _operator_fallbacks(monomorphic_operator, fallback_operator):
    def forward(a, b):
        if isinstance(b, (int, Fraction)):
            return monomorphic_operator(a, b)
        elif isinstance(b, float):
            return fallback_operator(float(a), b)
        elif isinstance(b, complex):
            return fallback_operator(complex(a), b)
        else:
            return NotImplemented
    forward.__name__ = '__' + fallback_operator.__name__ + '__'
    forward.__doc__ = monomorphic_operator.__doc__

    def reverse(b, a):
        if isinstance(a, Rational):
            # Includes ints.
            return monomorphic_operator(a, b)
        elif isinstance(a, Real):
            return fallback_operator(float(a), float(b))
        elif isinstance(a, Complex):
            return fallback_operator(complex(a), complex(b))
        else:
            return NotImplemented
    reverse.__name__ = '__r' + fallback_operator.__name__ + '__'
    reverse.__doc__ = monomorphic_operator.__doc__

    return forward, reverse

def _add(a, b):
    """a + b"""
    return Fraction(a.numerator * b.denominator +
                    b.numerator * a.denominator,
                    a.denominator * b.denominator)

__add__, __radd__ = _operator_fallbacks(_add, operator.add)

# ...