Python使用抽象工厂模式和策略模式的组合实现生成指定长度的随机数

设计模式选择理由：

1. 抽象工厂模式：

   • 抽象工厂模式适合于创建一组相关或依赖对象的场景。在这里，我们可以定义一个抽象工厂来创建不同类型（数字、字母、特殊符号）的随机数据生成器。

2. 策略模式：

   • 策略模式允许你定义一系列算法，并将每个算法封装起来，使它们可以互相替换。在这里，我们可以使用策略模式来定义不同类型数据的生成算法，例如数字生成策略、字母生成策略、特殊符号生成策略。

示例实现：

下面是一个简单的Python示例，结合抽象工厂模式和策略模式，用于生成随机数

import random
import string
from abc import ABC, abstractmethod
import numpy as np
import random
 
# 抽象工厂：数据生成器工厂
class DataGeneratorFactory:
    def create_generator(self):
        pass
 
# 具体工厂1：数字数据生成器工厂
class NumberGeneratorFactory(DataGeneratorFactory):
    def create_generator(self):
        return NumberGenerator()
 
# 具体工厂2：字母数据生成器工厂
class LetterGeneratorFactory(DataGeneratorFactory):
    def create_generator(self):
        return LetterGenerator()
 
# 具体工厂3：特殊符号数据生成器工厂
class SymbolGeneratorFactory(DataGeneratorFactory):
    def create_generator(self):
        return SymbolGenerator()
 
# 具体工厂4：字母、数字、特殊符号数据生成器工厂
class LetterNumberSymbolGeneratorFactory(DataGeneratorFactory):
    def create_generator(self):
        return LetterNumberSymbolGenerator()
 
# 具体工厂5：指定特殊符号数据生成器工厂
class SymbolAGeneratorFactory(DataGeneratorFactory):
    def create_generator(self):
        return SymbolAGenerator()
 
# 抽象产品：数据生成器接口
class DataGenerator:
    def generate_data(self, length):
        pass
 
# 具体产品1：数字数据生成器
class NumberGenerator(DataGenerator):
    def generate_data(self, length):
        my_list = [random.randint(0, 9) for _ in range(length)]
        result = int(''.join(map(str, my_list)))
        return result
 
# 具体产品2：字母数据生成器
class LetterGenerator(DataGenerator):
    def generate_data(self, length):
        my_list = [random.choice(string.ascii_letters) for _ in range(length)]
        result = ''.join(my_list)
        return result
 
# 具体产品3：特殊符号数据生成器
class SymbolGenerator(DataGenerator):
    def generate_data(self, length):
        symbols = string.punctuation
        my_list = [random.choice(symbols) for _ in range(length)]
        result = ''.join(my_list)
        return result
 
# 具体产品4：字母、数字、特殊符号数据生成器
class LetterNumberSymbolGenerator(DataGenerator):
    def generate_data(self, length):
        symbols = string.ascii_letters + string.digits + string.punctuation  # 随机字母+随机数字+随机特殊符号
        my_list = [random.choice(symbols) for _ in range(length)]
        result = ''.join(my_list)
        return result
 
# 具体产品5：指定特殊符号数据生成器
class SymbolAGenerator(DataGenerator):
    def generate_data(self, length):
        symbols = "!@#$%^&*()_+-=[]{}|;:,.<>/?"
        my_list = [random.choice(symbols) for _ in range(length)]
        result = ''.join(my_list)
        return result
 
 
# 客户端代码
def generate_random_array(factory, length):
    generator = factory.create_generator()
    return generator.generate_data(length)
 
 
class RandomStrategy(ABC):
    # 抽象类：强制子类实现此方法
    @abstractmethod
    def fun_random(self, seed=None):
        pass
 
class PortRandomStrategy(RandomStrategy):
    def fun_random(self, seed=None):
        random.seed(seed)
        port = random.randint(0, 65535)
        return port
 
class IPRandomStrategy(RandomStrategy):
    def fun_random(self, seed=None):
        random.seed(seed)
        ip = ".".join(str(random.randint(0, 255)) for _ in range(4))
        return ip
 
class SeqRandomStrategy(RandomStrategy):
    def fun_random(self, seed=None):
        random.seed(seed)
        seqRand = random.randint(0, (2**32) - 1)
        return seqRand
 
 
 
 
factories = [NumberGeneratorFactory(), LetterGeneratorFactory(), SymbolGeneratorFactory(),LetterNumberSymbolGeneratorFactory(),SymbolAGeneratorFactory()]
for factory in factories:
    random_data = generate_random_array(factory, 10)
    print(random_data)
 
 
portRandom = PortRandomStrategy().fun_random()
portRandomSeed = PortRandomStrategy().fun_random(3)
ipRandom = IPRandomStrategy().fun_random()
ipRandomSeed = IPRandomStrategy().fun_random(3)
seqRandom = SeqRandomStrategy().fun_random()
seqRandomSeed = SeqRandomStrategy().fun_random(3)
 
print(portRandom,portRandomSeed)
print(ipRandom, ipRandomSeed)
print(seqRandom, seqRandomSeed)
 
 
'
运行
运行

1373322424
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59444 31190
172.42.130.11 121.66.189.242
4152488277 2337446730

• 抽象工厂和具体工厂：DataGeneratorFactory是抽象工厂，定义了创建数据生成器的接口。

• 抽象产品和具体产品：DataGenerator是抽象产品接口，定义了生成数据的方法；实现了具体的生成算法。

• 客户端代码：generate_random_array函数接受一个工厂对象和长度作为参数，通过工厂创建对应类型的数据生成器，并生成随机数组。

此设计可以扩展和修改不同类型数据的生成方式，保持代码结构清晰和可维护性高。

使用抽象工厂和策略模式的组合，使代码符合开闭原则，即对扩展开放、对修改关闭。