python - 如何以 python 方式拥有部分互斥的可选参数？

Question

作为一个简单的例子，拿一个类 Ellipse可以返回其属性，例如面积 A、周长 C、长轴/短轴 a/b、偏心率 e等等为了得到它，显然必须精确地提供它的两个参数才能获得所有其他参数，尽管作为一种特殊情况，只提供一个参数应该假设一个圆圈。三个或更多一致的参数应该产生警告但有效，否则显然会引发异常。

所以一些有效的 Ellipse 示例是:

Ellipse(a=5, b=2)
Ellipse(A=3)
Ellipse(a=3, e=.1)
Ellipse(a=3, b=3, A=9*math.pi)  # note the consistency

无效的是

Ellipse()
Ellipse(a=3, b=3, A=7)

因此，构造函数要么包含许多 =None 参数，

class Ellipse(object):
    def __init__(self, a=None, b=None, A=None, C=None, ...):

或者，可能更明智，一个简单的**kwargs，可能添加提供a,b作为位置参数的选项，

class Ellipse(object):
    def __init__(self, a=None, b=None, **kwargs):
        kwargs.update({key: value
                       for key, value in (('a', a), ('b', b))
                       if value is not None})

到目前为止，还不错。但现在是实际实现，即弄清楚提供了哪些参数，哪些没有提供，并根据它们确定所有其他参数，或者在需要时检查一致性。

我的第一个方法是将许多方法简单而乏味地组合

if 'a' in kwargs:
    a = kwargs['a']
    if 'b' in kwargs:
        b = kwargs['b']
        A = kwargs['A'] = math.pi * a * b
        f = kwargs['f'] = math.sqrt(a**2 - b**2)
        ...
    elif 'f' in kwargs:
        f = kwargs['f']
        b = kwargs['b'] = math.sqrt(a**2 + f**2)
        A = kwargs['A'] = math.pi * a * b
        ...
    elif ...

等等^*。但是就没有更好的办法了吗？或者这个类的设计完全是胡说八道，我应该创建诸如 Ellipse.create_from_a_b(a, b) 之类的构造函数，尽管这基本上使得“提供三个或更多一致的参数”选项变得不可能？

奖励问题:自 ellipse's circumference涉及椭圆积分(或椭圆函数，如果提供了圆周并且要获得其他参数)，这在计算上并不是很简单，如果这些计算实际上是在构造函数中，或者更确切地说是放入 @property Ellipse.C ?

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^* 我想至少一个可读性改进总是提取 a 和 b 并从中计算其余部分，但这意味着重新计算已经提供的值，既浪费时间又浪费精度...

Answer 1

我的建议集中在data encapsulation和代码可读性。

a) 在明确的测量上选择对以在内部表示椭圆

class Ellipse(object):
    def __init__(a, b):
        self.a = a
        self.b = b

b) 创建一系列属性以获得所需的椭圆指标

class Ellipse(object):
    @property
    def area(self):
        return math.pi * self._x * self._b

c) 使用明确的名称创建工厂类/工厂方法:

class Ellipse(object):
    @classmethod
    def fromAreaAndCircumference(cls, area, circumference):
        # convert area and circumference to common format
        return cls(a, b)

示例用法:

ellipse = Ellipse.fromLongAxisAndEccentricity(axis, eccentricity)
assert ellipse.a == axis
assert ellipse.eccentricity == eccentricity