【Python笔记-设计模式】组合模式

一、说明

组合模式是一种结构型设计模式， 你可以使用它将对象组合成树状结构， 并且能像使用独立对象一样使用它们。

(一) 解决问题

1. 处理树形结构：可以很好地处理树形结构的数据，使得用户可以统一对待单个对象和对象组合。
2. 统一接口：可以通过统一的接口来操作单个对象和对象组合，简化了客户端的代码。
3. 递归组合：可以通过递归的方式来处理对象组合，使得代码更加灵活。

(二) 使用场景

• 需要实现树状对象结构
• 希望客户端以相同的方式处理简单和复杂元素

二、结构

1. 组件（Component）接口描述了树中简单项目和复杂项目所共有的操作。
2. 叶节点（Leaf）是树的基本结构，它不包含子项目。一般情况下，叶节点最终会完成大部分的实际工作，因为它们无法将工作指派给其他部分。
3. 容器（Container）——又名 “组合 （Composite）”——是包含叶节点或其他容器等子项目的单位。容器不知道其子项目所属的具体类，它只通过通用的组件接口与其子项目交互。容器接收到请求后会将工作分配给自己的子项目，处理中间结果，然后将最终结果返回给客户端。
4. 客户端（Client）通过组件接口与所有项目交互。因此，客户端能以相同方式与树状结构中的简单或复杂项目交互。

三、伪代码

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-
__doc__ = """
组合模式
例：生成具有树状结构的食品分类，并遍历输出
"""
 
from abc import ABC, abstractmethod
 
 
class Component(ABC):
    """抽象基类"""
 
    @abstractmethod
    def operation(self):
        pass
 
 
class Leaf(Component):
    """叶子节点类"""
 
    def __init__(self, name):
        self.name = name
 
    def operation(self, indent=""):
        return f"{indent}- {self.name}"
 
 
class Composite(Component):
    """容器节点类"""
 
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.children = []
 
    def add(self, component):
        self.children.append(component)
 
    def remove(self, component):
        self.children.remove(component)
 
    def operation(self, indent=""):
        result = [f"{indent}+ {self.name}"]
        for child in self.children:
            result.append(child.operation(indent + "  "))
        return "\n".join(result)
 
 
if __name__ == "__main__":
    """
    + 食品
      + 水果
        - 苹果
        - 香蕉
      + 蔬菜
        - 西红柿
        - 黄瓜
    """
    fruit = Composite("水果")
    fruit.add(Leaf("苹果"))
    fruit.add(Leaf("香蕉"))
 
    vegetable = Composite("蔬菜")
    vegetable.add(Leaf("西红柿"))
    vegetable.add(Leaf("黄瓜"))
 
    food = Composite("食品")
    food.add(fruit)
    food.add(vegetable)
 
    print(food.operation())

四、优缺点

优点

• 开闭原则。 无需更改现有代码， 你就可以在应用中添加新元素， 使其成为对象树的一部分。

缺点

• 对于功能差异较大的类，提供公共接口或许会有困难。在特定情况下，你需要过度一般化组件接口，使其变得令人难以理解。

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