Die wichtigsten Python-Entwurfsmuster, die Sie kennen sollten

Entwurfsmuster sind für Programmierer von entscheidender Bedeutung. Sie verbessern die Effizienz Ihrer Programmierung, da Sie mithilfe von Entwurfsmustern komplexe Probleme mit wenigen Codezeilen lösen können. Wenn Sie daran interessiert sind, Python zu lernen, ist das Erlernen von Python-Entwurfsmustern ein Muss. Wenn Sie sie lernen, können Sie verschiedene Probleme leichter angehen und Ihren Code funktionaler machen.

Sie sollten Entwurfsmuster nicht als fertige Entwürfe betrachten, die Sie direkt in Code umwandeln können. Sie sind Vorlagen, die erklären, wie Sie ein bestimmtes Problem effizient lösen können. Wenn Sie ein Anfänger in Python und Data Science sind, können Ihnen die Data Science-Programme von upGrad definitiv dabei helfen, tiefer in die Welt der Daten und Analysen einzutauchen.

Es gibt viele Python-Entwurfsmuster, die Sie kennen sollten. Die folgenden Punkte werden sie besser erklären:

Arten von Entwurfsmustern

Es gibt hauptsächlich drei Kategorien von Entwurfsmustern:

• Kreative Designmuster
• Strukturelle Entwurfsmuster
• Verhaltensdesignmuster

Sie alle haben Unterkategorien, die Ihnen helfen, bestimmte Arten von Problemen zu lösen. Es ist wichtig, mit den verschiedenen Arten von Python-Entwurfsmustern vertraut zu sein, da jedes für ein bestimmtes Problem geeignet ist. Entwurfsmuster erleichtern Ihnen die Kommunikation mit Ihrem Team, schließen Ihre Projekte früher ab und finden Fehler schnell.

Hier sind die Hauptkategorien und Unterkategorien von Python-Entwurfsmustern:

1. Kreative Designmuster

Erstellungsmuster geben Ihnen die notwendigen Informationen über die Instanziierung des Objekts oder der Klasse. Die beliebtesten Implementierungen von schöpferischen Entwurfsmustern sind Klassenschöpfungsmuster und Objektschöpfungsmuster. Objekterstellungsmuster können Delegierung verwenden, während Klassenerstellungsmuster in ähnlicher Weise Vererbung verwenden können.

• Singleton-Methode

Die Singleton-Methode stellt sicher, dass eine Klasse nur eine einzige Instanz hat und gibt einen globalen Zugriffspunkt für dieselbe. Auf diese Weise können Sie sicher sein, dass eine Klasse nur eine Instanz hat.

• Prototyp-Methode

Mit der Prototypmethode können Sie Objekte replizieren, ohne dass Ihr Code von ihren Klassen abhängig sein muss. Es steigert Ihre Effizienz erheblich und bietet Ihnen eine Alternative zur Erbschaft.

• Builder-Methode

Mit der Builder-Methode können Sie erweiterte Objekte schrittweise erstellen. Auf diese Weise können Sie verschiedene Arten eines einzelnen Objekts erstellen, während Sie denselben Code verwenden.

• Abstrakte Fabrikmethode

Die abstrakte Factory-Methode ermöglicht es Ihnen, Familien von Objekten zu erstellen, die miteinander in Beziehung stehen, ohne bestimmte konkrete Klassen anzugeben.

• Fabrikmethode

Die Factory-Methode bietet Ihnen eine Schnittstelle zum Erstellen von Objekten in einer Oberklasse. Es ermöglicht jedoch Unterklassen, den Objekttyp zu ändern, den Sie erstellen können.

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2. Strukturelle Entwurfsmuster

Ein strukturelles Entwurfsmuster organisiert verschiedene Objekte und Klassen, um größere Strukturen zu erstellen und neue Funktionalitäten anzubieten. Es konzentriert sich auf die Verbesserung der Effizienz und Flexibilität Ihrer Klassen und Objekte.

Strukturelle Entwurfsmuster verwenden Vererbung, um die erforderlichen Schnittstellen zu erstellen. Sie identifizieren auch die Beziehungen, die die Struktur vereinfachen.

• FlyWeight-Methode

Die Flyweight-Methode ermöglicht es Ihnen, mehr Objekte in den verfügbaren Arbeitsspeicher einzupassen, indem Sie sie gemeinsame Zustandskomponenten teilen lassen, anstatt alle Daten in einem Objekt zu speichern.

• Proxy-Methode

Mit der Proxy-Methode können Sie einen Platzhalter für ein bestimmtes Objekt hinzufügen. Der Proxy würde den Zugriff auf das Objekt handhaben, sodass Sie handeln können, bevor oder nachdem die Anfrage dasselbe erreicht.

• Fassadenmethode

Die Fassadenmethode bietet Ihnen eine einfache Schnittstelle zu einem Framework, einer Bibliothek oder einem erweiterten Klassensatz. Damit können Sie den Code vom Subsystem isolieren.

• Decorator-Methode

Mit der Decorator-Methode können Sie verschiedenen Objekten dynamisch neue Verhaltensweisen hinzufügen, ohne deren Implementierung zu ändern. Dies geschieht, indem sie innerhalb von Wrapper-Objekten platziert werden, die die Verhaltensweisen aufweisen. Python gehört zu den am besten geeigneten Programmiersprachen, um dieses Entwurfsmuster umzusetzen.

• Composite-Methode

Die zusammengesetzte Methode gibt eine Objektgruppe an, die Sie genauso behandeln können, als würden Sie eine einzelne Instanz dieser Objekte behandeln. Mit anderen Worten, mit dieser Methode können Sie Objekte in baumartigen Strukturen zusammensetzen.

• Bridge-Methode

Mit der Bridge-Methode können Sie große Klassen in zwei unterschiedliche Hierarchien aufteilen, Implementierung und Abstraktion. Ein weiteres Highlight dieser Methode ist, dass Sie sie unabhängig voneinander entwickeln können.

• Adaptermethode

Die Adaptermethode ermöglicht die Zusammenarbeit zwischen Objekten mit inkompatiblen Schnittstellen. Es folgt dem Single-Responsibility-Prinzip und dem Open/Closed-Prinzip. Sie sollten die Adaptermethode über die Clientschnittstelle verwenden, da Sie damit die Adapter ändern können, ohne den Clientcode zu ändern.

3. Verhaltensdesignmuster

Verhaltensdesignmuster ermöglichen es Ihnen, die Muster für die Kommunikation zwischen Objekten zu finden und sie nach Bedarf zu implementieren. Diese Muster beziehen sich auf die Algorithmen und die zwischen den Objekten zugewiesenen Verantwortlichkeiten. Im Folgenden sind die verschiedenen Klassifikationen von Verhaltensdesignmustern aufgeführt:

• Besuchermethode

Mit dieser Methode können Sie die Algorithmen von den Objekten trennen, auf denen sie operieren. Diese Methode folgt dem Single-Responsibility-Prinzip, was bedeutet, dass Sie mehrere Versionen eines Verhaltens in eine Klasse verschieben können. Es erfordert jedoch, dass Sie jeden Besucher aktualisieren, wenn Sie eine Klasse zur Hierarchie hinzufügen oder daraus entfernen.

• Vorlagenmethode

Die Vorlagenmethode spezifiziert das Skelett eines Algorithmus in der Oberklasse, während die Unterklasse bestimmte Schritte des Algorithmus außer Kraft setzen kann, ohne dass Änderungen in der Struktur erforderlich sind. Ein großer Vorteil dieser Methode besteht darin, dass Sie den doppelten Code in die erforderliche Oberklasse ziehen können.

• Strategiemethode

Mit der Strategiemethode können Sie die Familie der Algorithmen definieren. Sie können sie in verschiedene Klassen einordnen und die Objekte mit dieser Methode austauschbar machen. Es ermöglicht Ihnen, bestimmte Implementierungsinformationen zu isolieren, und vereinfacht die Einführung verschiedener Strategien, ohne dass Sie den Code ändern müssen.

• Zustandsmethode

Diese Methode ermöglicht es einem Objekt, sein Verhalten zu ändern, wenn sich sein interner Zustand ändert. Dadurch können Sie den Zustand in Form einer abgeleiteten Klasse des Zustandsmusters verwenden. Es verarbeitet Zustandsänderungen, indem es Methoden aus der Oberklasse des Musters verwendet.

• Beobachter-Methode

Mit der Observer-Methode können Sie ein Abonnementsystem angeben, das verschiedene Objekte über alle Ereignisse benachrichtigt, die mit den von ihnen beobachteten Objekten geschehen. Es definiert eine bis mehrere Abhängigkeiten. Wenn sich also der Zustand eines Objekts ändert, erhält jedes seiner abhängigen Objekte eine Benachrichtigung.

• Memento-Methode

Mit der Memento-Methode können Sie den letzten Zustand eines Objekts speichern und wiederherstellen, ohne seine Implementierungsdetails preiszugeben. Es konzentriert sich auf die Erfassung und Externalisierung des internen Zustands eines Objekts, ohne die Kapselung des Codes zu stören. Die Optionen zum Rückgängigmachen und Wiederherstellen, die in verschiedenen Softwarelösungen wie Texteditoren, IDEs und MS Paint vorhanden sind, sind ein hervorragendes Beispiel für die Implementierung der Memento-Methode.

• Mediator-Methode

Mit der Mediator-Methode können Sie die Kopplung zwischen den Komponenten eines Programms reduzieren. Dies geschieht, indem es ihnen ermöglicht wird, indirekt zu kommunizieren, indem sie ein bestimmtes Vermittlerobjekt verwenden. Diese Methode vereinfacht die Modifikation und Erweiterung von Komponenten, da sie nicht von anderen Klassen abhängig bleiben. Die Mediator-Methode hat vier Komponenten, den Mediator, den konkreten Mediator, den Kollegen und den konkreten Kollegen.

• Iterator-Methode

Mit der iterativen Methode können Sie die Elemente einer Sammlung durchlaufen, ohne die Details der Elemente offenzulegen. Es ermöglicht Ihnen den sequenziellen Zugriff auf die Komponenten erweiterter Datenstrukturen ohne Wiederholung. Sie können verschiedene Arten von Datenstrukturen durchlaufen, während Sie die Iteratormethode verwenden, z. B. Stapel, Diagramme, Bäume und viele andere.

• Befehlsmethode

Die Befehlsmethode ermöglicht es Ihnen, Clients mit Protokollierung oder Warteschlangen von Anfragen zu parametrisieren. Das bedeutet, dass die Schaltfläche, die Sie für eine Funktion verwendet haben, für eine andere verwendet werden kann. Die Befehlsmethode kapselt die notwendigen Informationen, um ein Ereignis auszulösen oder eine bestimmte Aktion auszuführen.

• Methode der Verantwortungskette

Die Chain-of-Responsibility-Methode ist die objektorientierte Form von if…elif…elif…else. Es ermöglicht Ihnen, Anforderungen durch die Kette der Handler zu leiten. Sie können die Bedingungs-Aktions-Blöcke während der Laufzeit neu anordnen, indem Sie die Methode der Verantwortungskette verwenden. Es konzentriert sich auf die Entkopplung der Sender von den Empfängern eines Anfrageformulars.

Werden Sie ein Python-Profi

Die verschiedenen Python-Entwurfsmuster, die wir im vorherigen Abschnitt besprochen haben, waren nur die Spitze des Eisbergs. Python ist eine breite Programmiersprache mit mehreren Funktionalitäten und Anwendungen.

Während Sie Python studieren, müssen Sie es im Kontext seiner Anwendung lernen. So lernen Sie das Thema effizient und können Ihre Fähigkeiten schnell testen. Derzeit ist eine der gefragtesten und am weitesten verbreiteten Anwendungen von Python die Datenwissenschaft.

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Zusammenfassung

Python-Entwurfsmuster bieten Ihnen eine Menge Vorteile. Sie ermöglichen es Ihnen, den Codierungsprozess effizienter zu gestalten, indem Sie Probleme schnell lösen. Entwurfsmuster vereinfachen auch Ihren Code und machen es einfacher, ihn mit anderen Fachleuten zu teilen, was besonders während der Zusammenarbeit nützlich ist.

Was halten Sie von Designmustern? Lassen Sie es uns wissen, indem Sie unten einen Kommentar hinterlassen.

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