AI越來越火熱，人工智慧已然成風！而人工智慧最重要是各種演算法，因此機器學習越來越受到追捧，演算法越來越被重視。

作為一個演算法的研究者，寫出一手高階演算法當然是令人興奮的一件事！但你是否有時會有這種感覺： 1. 寫的演算法很難通用於所有的資料型別！每來一個新型別的資料，又得改一下演算法，或新加一個方法來支援這種型別。 2. 有時候多個演算法需要靈活組合，甚至每個演算法的順序不一樣都會產生不一樣的效果；每一種組合都要為其構建一個新演算法，即累又麻煩。 3. 演算法越來越多，自建的演算法庫也越來越龐大而難於管理；

這個時候，讓你的演算法具有更好通用性、拓展性就顯得極為重要！因此，你必須要掌握幾個重要的設計模式來優化你的程式碼，解決這些問題。今天就來聊聊那些專為演算法設計的模式：策略模式、模板方法模式、訪問模式。

訪問模式

封裝一些作用於某種資料結構中各元素的操作，它可以在不改變資料結構的前提下定義作用於這些元素的新的操作。

訪問模式的核心思想在於：可以在不改變資料結構的前提下定義作用於這些元素的新操作。將資料結構和具體演算法進行解耦，而且能更方便地拓展新的操作。

訪問模式的程式碼框架

from abc import ABCMeta, abstractmethod
# 引入ABCMeta和abstractmethod來定義抽象類和抽象方法

class DataNode(metaclass=ABCMeta):
    "資料結構類"

    def accept(self, visitor)
 
:
        "接受訪問者的訪問"
        visitor.visit(self)

class Visitor(metaclass=ABCMeta):
    "訪問者"

    @abstractmethod
    def visit(self, data):
        "對資料物件的訪問操作"
        pass


class ObjectStructure:
    "資料結構的管理類，也是資料物件的一個容器，可遍歷容器內的所有元素"

    def __init__(self):
        self.__datas = []

    def add
 
(self, dataElement):
        self.__datas.append(dataElement)

    def action(self, visitor):
        "進行資料訪問的操作"
        for data in self.__datas:
            visitor.visit(data)

這裡Visitor的訪問方法只有一個visit()，是因為Python不支援方法的過載。在一些強型別的語言(如Java、C++)中，應該有多個方法，針對每一個DataNode子類定義一個過載方法。

訪問模式的類圖結構：

DataNode是資料結點，可接受(accept)訪問者的訪問，DataNodeA和DataNodeB是它的具體實現類。Visitor是訪問者類，可訪問(visit)具體的物件。ObjectStructure是資料結構的管理類，也是資料物件的一個容器，可遍歷容器內的所有元素。

應用案例

在寵物界中，貓和狗歷來就是一對歡喜冤家！假設寵物店中有N只貓和M只狗。我們要進行下面這3個操作： 1. 在這些寵物中雌貓、雄貓、雌狗、雄狗的數量分別是多少。 2. 貓的平均體重和狗的平均體重分別是多少。

這個時候，如果要在貓和狗的物件上新增這些操作，將會增加非常多的方法而汙染原有的物件；而且這些操作的拓展性也將非常差。這時訪問模式是解決這個問題的最好方法，我們一起看一下具體的實現如下：

原始碼示例：

class Animal(DataNode):
    """動物類"""

    def __init__(self, isMale, weight):
        self.__isMale = isMale
        self.__weight = weight

    def isMale(self):
        return self.__isMale

    def getWeight(self):
        return self.__weight


class Cat(Animal):
    """貓"""

    def speak(self):
        print("miao~")


class Dog(Animal):
    """狗"""

    def speak(self):
        print("wang~")


class GenderCounter(Visitor):
    """性別統計"""

    def __init__(self):
        self.__maleCat = 0
        self.__femaleCat = 0
        self.__maleDog = 0
        self.__femalDog = 0

    def visit(self, data):
        if isinstance(data, Cat):
            if data.isMale():
                self.__maleCat += 1
            else:
                self.__femaleCat += 1
        elif isinstance(data, Dog):
            if data.isMale():
                self.__maleDog += 1
            else:
                self.__femalDog += 1
        else:
            print("Not support this type")

    def getInfo(self):
        print(str(self.__maleCat) + "只雄貓，" + str(self.__femaleCat) + "只雌貓，"
              + str(self.__maleDog) + "只雄狗，" + str(self.__femalDog) + "只雌狗。")

class WeightCounter(Visitor):
    """體重的統計"""

    def __init__(self):
        self.__catNum = 0
        self.__catWeight = 0
        self.__dogNum = 0
        self.__dogWeight  = 0

    def visit(self, data):
        if isinstance(data, Cat):
            self.__catNum +=1
            self.__catWeight += data.getWeight()
        elif isinstance(data, Dog):
            self.__dogNum += 1
            self.__dogWeight += data.getWeight()
        else:
            print("Not support this type")

    def getInfo(self):
        print("貓的平均體重是：%0.2fkg， 狗的平均體重是：%0.2fkg" %
              ((self.__catWeight / self.__catNum),(self.__dogWeight / self.__dogNum)))

測試程式碼：

def testAnimal():
    animals = ObjectStructure()
    animals.add(Cat(True, 5.1))
    animals.add(Cat(False, 4.3))
    animals.add(Dog(True, 8))
    animals.add(Dog(False, 21))
    animals.add(Dog(False, 25))

    genderCounter = GenderCounter()
    animals.action(genderCounter)
    genderCounter.getInfo()
    print()
    weightCounter = WeightCounter()
    animals.action(weightCounter)
    weightCounter.getInfo()
    print()

輸出結果：

1只雄貓，1只雌貓，1只雄狗，2只雌狗。

貓的平均體重是：4.70kg， 狗的平均體重是：18.00kg

訪問模式將“資料”和“操作演算法”分離，降低了耦合度。將相關元素物件的訪問行為集中到一個訪問者物件中，而不是分散在一個個的元素類中，類的職責更加清晰；操作演算法更易拓展。訪問模式特別適合應用於以下場景：物件結構中包含的物件型別比較少，而且這些類需要比較固定，很少改變，但經常需要在此物件結構上定義新的操作。

Get到這些技能點了嗎？

目錄

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