Python實用技巧——類，屬性與裝飾器

規範的編程模式，即使在很小的程序中也能使程序可讀性更高。以一個簡單的電力計算類為例，可以看出Python的類，屬性與裝飾器的一些用法與技巧。

專業背景

LoadCalculation類是用於計算試驗負載（loadbank）參數的。LoadBank是試驗室常用的設備之一，通常由無感電阻器和空心電抗器組成，在開關電器的短路、壽命等試驗中作為負載使用，以保證試驗過程嚴格按照標準規範進行。標準要求的試驗參數一般包括電壓、電流和功率因數，相應的負載參數計算是以歐姆定律為基礎，根據電壓、電流和功率因數參數，計算需要投入的電阻與電感值，從而在理論上滿足試驗要求。

依賴模塊

本程序運行在python3.6.5下，需要導入以下模塊支持

from math import sqrt,pifrom functools import wraps

類的建立

以下為python中定義LoadCalculation類並對其初始化的代碼。

class LoadCalculation: def __init__(self,voltage,current,cosf): """ 負載計算必須初始化輸入電壓、電流與功率因數作為參數 單位分別為V，A :param voltage: :param current: :param cosf: 根據輸入參數計算出 電阻、電抗以及電感值 """ self._voltage=voltage self._current=current self._cosf=cosf self._sinf= self.sinf self._impedance=self.impedance #計算總阻抗，單位歐姆 self._resistance=self.resistance # 電阻的阻抗值，單位歐姆 self._reactance=self.reactance # 電感的感抗值，單位歐姆 self._inductance=self.inductance #電感的電感值，單位 毫亨···為了提高程序的執行效率，我們在類初始化的時候，便對所有需要的參數進行了計算，這些計算後的參數通過屬性的形式將私有變數保存在Python類中。##屬性與裝飾器裝飾器是Python中一個非常好用的功能，簡單而言，是針對函數進行一個外部包裝，以統一實現某種通用的功能。在本類的計算過程中，由於涉及大量浮點運算，保留統一的小數位數非常有必要，利用python內置的round（）函數，可以實現指定小數位數的保留，比如round(x,2)，為參數x保留2位小數，但是如果在程序中多處都要指定小數位數，那麼就會有許多round函數分散在程序中，如果要求對小數位數進行修改，查找起來很不方便。因此為程序寫一個setround的裝飾器來實現該功能。這個裝飾器內置了accuracy參數，設置默認小數位數為4位，如果在調用裝飾器時需要修改精度，只需要指定accuracy參數即可。```python def setround(func,accuracy=4): """ 裝飾器，用於確定函數返回的浮點值位數,默認保留4位小數 :param func: :return: """ @wraps(func) def wrapper(*args,**kwargs): result=round(func(*args,**kwargs),accuracy) return result return wrapper

除了自己寫的裝飾器外，python也內置了很多現成的裝飾器，property便是其中應用最廣泛的一個，在本類中，我們對各個主要參數均使用了property裝飾器以簡化實現。

@property @setround def sinf(self): #self._sinf=round(sqrt(1-self._cosf**2),4) self._sinf = sqrt(1 - self._cosf ** 2) return self._sinf @property @setround def impedance(self): if self._current!=0: self._impedance=self._voltage/self._current else: self._impedance=-1 return self._impedance @property @setround def resistance(self): if self._impedance!=-1: self._resistance=self._impedance*self._cosf else: self._resistance=-1 return self._resistance @property @setround def reactance(self): if self._impedance!=-1: self._reactance=self._impedance*self.sinf else: self._reactance=-1 return self._reactance @property @setround def inductance(self): if self._impedance!=-1: self._inductance=10*self.reactance/pi else: self._inductance=-1 return self._inductance···## 單元測試由於本類內容較少，採用doctest模塊進行測試，即可滿足要求。測試部分直接寫在類的docstring中。```python """ 用於計算阻抗相關參數的類 #Doctest String >>> load=LoadCalculation(voltage=24,current=100,cosf=0.25) >>> print(load.sinf) 0.9682 >>> print(load.impedance) 0.24 >>> print(load.resistance) 0.06 >>> print(load.reactance) 0.2324 >>> print(load.inductance) 0.7398 """

當然，上述程序只是簡單的負載計算類的建立，在實際的工程應用中，我們在此基礎上建立了完整的負載模型，包括不同電阻的電阻率、載流量、空心電抗器參數等計算，可以根據用戶測試要求，快速生成從理論建模到工程生產需要的各項參數，並根據計算參數進行生產與驗證。

此外，該類還用於對成套負載進行參數計算，結合負載不同檔位與參數值，程序可以快速計算出不同試驗要求下需要投切的負載檔位，在用戶實際使用的過程中，可以根據阻抗自身的特性（主要是迴路和檔位固有功率因數的影響），對計算值進行調節與更新，以便在後續的試驗中能夠更加快速與準確。

所有過程數據保存在sqlite資料庫中。