python - 如何在不使用 `quantities.Quantity` 对其进行子类化的情况下添加 `__array__` 行为？

Question

quantities.Quantity 是 numpy.ndarray 的子类，用于处理物理量的算术和转换。我如何在不对其进行子类化的情况下使用它的算术？下面的方法使用了 __array__-method——但只工作了 80%，正如你在最后看到的那样:

class Numeric(object):
  def __init__(self, signal):
    self.signal = signal
    self._dimensionality = self.signal._dimensionality
    self.dimensionality = self.signal.dimensionality
  def __array__(self):
    return self.signal
  def __mul__(self, obj):
    return self.signal.__mul__(obj)
  def __rmul__(self, obj):
    return self.signal.__rmul__(obj)

有了这个我可以做到:

import quantities as pq
import numpy as np

num = Numeric(pq.Quantity([1,2,3], 'mV'))
q = pq.Quantity([2,3,4], 'mV')
n = np.array([3,4,5])

以下所有操作都返回正确的单位——除了最后一个，那里缺少单位:

print num * num
# [1 4 9] mV**2
print num * q
# [ 2  6 12] mV**2
print num * n
# [ 3  8 15] mV
print q * num
# [ 2  6 12] mV**2
print n * num
# [ 3  8 15] <------- no unit!

知道要修复什么才能保持正确的单位吗？

编辑:算术运算的返回类型/值应等同于:

• num.signal * num.signal
• num.signal * q
• num.signal * n
• q * num.signal
• n * num.signal # 这行不通

Answer 1

当 Python 看到 x * y 时会发生以下情况:

• 如果 y 是 x 的子类 --> y.__rmul__(x) 被调用

否则:

• x.__mul__(y) 被调用

IF x.__mul__(y) 返回 NotImplemented(不同于 raise NotImplementedError

• y.__rmul__(x) 被调用

因此，有两种方法可以调用 __rmul__——子类 ndarray，或者让 ndarray 不能与 数字。

您无法子类化，显然 ndarray 很乐意使用 Numeric，所以 。 . .

值得庆幸的是，numpy 人员已经为这种情况做好了准备——答案就在 __array_wrap__ 方法中:

def __array_wrap__(self, out_arr, context=None):
    return type(self.signal)(out_arr, self.dimensionality)

我们使用原始的 signal 类以及原始维度为新的 Numeric 对象创建新的信号。

整个位看起来像这样:

import quantities as pq
import numpy as np

class Numeric(object):
    def __init__(self, signal):
        self.signal = signal
        self.dimensionality = self.signal.dimensionality
        self._dimensionality = self.signal._dimensionality
    def __array__(self):
        return self.signal
    def __array_wrap__(self, out_arr, context=None):
        return type(self.signal)(out_arr, self.dimensionality)
    def __mul__(self, obj):
        return self.signal.__mul__(obj)
    def __rmul__(self, obj):
        return self.signal.__rmul__(obj)


num = Numeric(pq.Quantity([1,2,3], 'mV'))
q = pq.Quantity([2,3,4], 'mV')
n = np.array([3,4,5])

t = num * num
print type(t), t
t = num * q
print type(t), t
t = num * n
print type(t), t
t = q * num
print type(t), t
t = n * num
print type(t), t

运行时:

<class 'quantities.quantity.Quantity'> [1 4 9] mV**2
<class 'quantities.quantity.Quantity'> [ 2  6 12] mV**2
<class 'quantities.quantity.Quantity'> [ 3  8 15] mV
<class 'quantities.quantity.Quantity'> [ 2  6 12] mV**2
<class 'quantities.quantity.Quantity'> [ 3  8 15] mV