过滤器模式练习

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过滤器模式练习——简单条件、组合条件与商品筛选

按《Python 设计模式——过滤器模式》的建议，通过三道练习巩固：① 简单条件对象（人 + 性别/年龄）+ 过滤函数；② 组合条件 AND/OR/NOT；③ 商品筛选（价格、分类、库存）+ 多条件组合。每步都有完整可运行代码和验证要点。

练习一：简单条件对象（人 + 性别/年龄）

目的

体会条件即对象：定义 Criteria 接口（如 meet(person) -> bool），每种规则一个具体条件类；对列表过滤时只依赖条件对象，不写 if 性别、if 年龄。

要求

  • 定义 Person：有 name、gender、age。
  • 定义 Criteria 抽象类，有抽象方法 meet(self, person: Person) -> bool。
  • 实现 MaleCriteria、FemaleCriteria、AgeAboveCriteria(age)（年龄>=某值）。
  • 写函数 filter_by_criteria(persons: list, criteria: Criteria) -> list：返回列表中所有 meet 为 True 的人。
  • 客户代码：构造 3 个 Person（如张三男20、李四女18、王五男16），分别用 MaleCriteria() 和 AgeAboveCriteria(18) 过滤，验证返回列表正确。

参考答案

from abc import ABC, abstractmethod

class Person:
    def __init__(self, name: str, gender: str, age: int):
        self.name = name
        self.gender = gender
        self.age = age

    def __str__(self):
        return f"{self.name}({self.gender},{self.age})"

class Criteria(ABC):
    @abstractmethod
    def meet(self, person: Person) -> bool:
        pass

class MaleCriteria(Criteria):
    def meet(self, person: Person) -> bool:
        return person.gender == "男"

class FemaleCriteria(Criteria):
    def meet(self, person: Person) -> bool:
        return person.gender == "女"

class AgeAboveCriteria(Criteria):
    def __init__(self, age: int):
        self.age = age

    def meet(self, person: Person) -> bool:
        return person.age >= self.age

def filter_by_criteria(persons: list, criteria: Criteria) -> list:
    return [p for p in persons if criteria.meet(p)]

# 使用
persons = [
    Person("张三", "男", 20),
    Person("李四", "女", 18),
    Person("王五", "男", 16),
]
print([str(p) for p in filter_by_criteria(persons, MaleCriteria())])        # 张三、王五
print([str(p) for p in filter_by_criteria(persons, AgeAboveCriteria(18))])  # 张三、李四

验证要点

  • MaleCriteria 过滤后得到 2 人（张三、王五）；AgeAboveCriteria(18) 过滤后得到 2 人（张三、李四）。
  • 确认：filter_by_criteria 只依赖 Criteria 接口，不写 if person.gender、if person.age；换条件只换条件对象。

练习二：组合条件（AND / OR / NOT）

目的

在简单条件基础上增加组合条件：AndCriteria、OrCriteria、NotCriteria，用它们把已有条件组合成“男性且年龄>=18”“女性或年龄<18”等，无需为每种组合写新类。

要求

  • 在练习一的基础上，实现 AndCriteria(c1, c2)：meet 返回 c1.meet(p) and c2.meet(p)。
  • 实现 OrCriteria(c1, c2)：meet 返回 c1.meet(p) or c2.meet(p)。
  • 实现 NotCriteria(c)：meet 返回 not c.meet(p)。
  • 客户代码：用 AndCriteria(MaleCriteria(), AgeAboveCriteria(18)) 过滤，应只得到张三；用 OrCriteria(FemaleCriteria(), NotCriteria(AgeAboveCriteria(18))) 过滤，应得到李四、王五。验证结果正确。

参考答案

# 沿用练习一的 Person、Criteria、MaleCriteria、FemaleCriteria、AgeAboveCriteria、filter_by_criteria

class AndCriteria(Criteria):
    def __init__(self, c1: Criteria, c2: Criteria):
        self.c1 = c1
        self.c2 = c2

    def meet(self, person: Person) -> bool:
        return self.c1.meet(person) and self.c2.meet(person)

class OrCriteria(Criteria):
    def __init__(self, c1: Criteria, c2: Criteria):
        self.c1 = c1
        self.c2 = c2

    def meet(self, person: Person) -> bool:
        return self.c1.meet(person) or self.c2.meet(person)

class NotCriteria(Criteria):
    def __init__(self, criteria: Criteria):
        self.criteria = criteria

    def meet(self, person: Person) -> bool:
        return not self.criteria.meet(person)

# 使用（persons 同练习一）
adult_male = AndCriteria(MaleCriteria(), AgeAboveCriteria(18))
print([str(p) for p in filter_by_criteria(persons, adult_male)])  # 只有张三

female_or_young = OrCriteria(FemaleCriteria(), NotCriteria(AgeAboveCriteria(18)))
print([str(p) for p in filter_by_criteria(persons, female_or_young)])  # 李四、王五

验证要点

  • 男性且年龄>=18 只有 张三；女性或年龄<18 为 李四、王五。
  • 确认：没有 AdultMaleCriteria、FemaleOrYoungCriteria 等类，只有 AndCriteria/OrCriteria/NotCriteria 组合简单条件；新增组合只需 new 组合条件对象，不新增类。

练习三：商品筛选（价格、分类、库存 + 多条件组合）

目的

把条件用在商品上：价格区间、分类、有库存；再用 And / Or 组合成“价格在 1～100 且 有库存”“分类为水果 或 价格>200”等，体会条件可复用、可组合。

要求

  • 定义 Product：有 name、category、price、in_stock（bool）。
  • 定义 ProductCriteria 抽象类，有 meet(self, p: Product) -> bool。
  • 实现 PriceRangeCriteria(low, high)、CategoryCriteria(category)、InStockCriteria（in_stock 为 True）。
  • 实现 AndProductCriteria(criteria_list)：meet 为 all(c.meet(p) for c in criteria_list)；OrProductCriteria(criteria_list)：meet 为 any(c.meet(p) for c in criteria_list)。
  • 客户代码：构造 3 个商品（如苹果水果5元有货、键盘数码299有货、香蕉水果3元无货），用“价格 1～100 且 有库存”过滤，应得到苹果；用“水果 或 价格>200”过滤，应得到苹果、键盘、香蕉（或按你的数据调整预期）。验证过滤结果正确。

参考答案

from abc import ABC, abstractmethod

class Product:
    def __init__(self, name: str, category: str, price: float, in_stock: bool):
        self.name = name
        self.category = category
        self.price = price
        self.in_stock = in_stock

    def __str__(self):
        return f"{self.name}({self.category},{self.price},库存:{self.in_stock})"

class ProductCriteria(ABC):
    @abstractmethod
    def meet(self, p: Product) -> bool:
        pass

class PriceRangeCriteria(ProductCriteria):
    def __init__(self, low: float, high: float):
        self.low = low
        self.high = high

    def meet(self, p: Product) -> bool:
        return self.low <= p.price <= self.high

class CategoryCriteria(ProductCriteria):
    def __init__(self, category: str):
        self.category = category

    def meet(self, p: Product) -> bool:
        return p.category == self.category

class InStockCriteria(ProductCriteria):
    def meet(self, p: Product) -> bool:
        return p.in_stock

class AndProductCriteria(ProductCriteria):
    def __init__(self, *criteria_list):
        self.criteria_list = criteria_list

    def meet(self, p: Product) -> bool:
        return all(c.meet(p) for c in self.criteria_list)

class OrProductCriteria(ProductCriteria):
    def __init__(self, *criteria_list):
        self.criteria_list = criteria_list

    def meet(self, p: Product) -> bool:
        return any(c.meet(p) for c in self.criteria_list)

# 使用
products = [
    Product("苹果", "水果", 5.0, True),
    Product("键盘", "数码", 299.0, True),
    Product("香蕉", "水果", 3.0, False),
]
c1 = AndProductCriteria(PriceRangeCriteria(1, 100), InStockCriteria())
print([str(p) for p in products if c1.meet(p)])  # 苹果、键盘（都满足 1~100 且有库存）

c2 = OrProductCriteria(CategoryCriteria("水果"), PriceRangeCriteria(200, 9999))
print([str(p) for p in products if c2.meet(p)])  # 苹果、香蕉（水果）、键盘（价格>200）

验证要点

  • 价格 1～100 且 有库存：苹果、键盘都满足（若只要“苹果”可把价格区间改为 1～10 等）。
  • 水果 或 价格>200：苹果、香蕉、键盘（水果有苹果香蕉，价格>200 有键盘）。
  • 确认：ProductCriteria 可单独用，也可通过 AndProductCriteria/OrProductCriteria 组合；业务只写“条件对象 + 过滤”，不写一长串 if。

三步汇总与自检

练习 重点 关键点
一 简单条件 条件接口 meet(person)；filter_by_criteria(list, criteria)；换条件只换对象。
二 组合条件 AndCriteria、OrCriteria、NotCriteria 内部调子条件的 meet；不新增“男性且成年”等类。
三 商品多条件 PriceRange、Category、InStock；And/Or 支持多子条件；列表过滤用 [p for p in list if c.meet(p)]。

自检问题

  1. 过滤器模式里“条件”为什么要做成对象？
    做成对象后，条件可以复用（同一条件多处用）、可以组合（And/Or/Not 组合成新条件）、可以单独测试；若用 if-else 写死在函数里，难以复用和组合。

  2. 组合条件（And/Or/Not）和简单条件的关系？
    组合条件持有多个简单条件（或组合条件），meet 时根据逻辑（与/或/非）调用子条件的 meet；这样任意简单条件都能被组合，无需为每种组合写新类。

  3. 若要对“年龄在 18～60 之间”写条件，可以怎么做？
    可以写 AndCriteria(AgeAboveCriteria(18), NotCriteria(AgeAboveCriteria(61)))，或单独写一个 AgeBetweenCriteria(18, 60)。前者复用已有条件，后者更直观，按需选择。

做完以上三道练习，再对照《过滤器模式》文档，对条件对象与组合条件会掌握得比较扎实。建议先写简单条件与 filter_by_criteria，再加 And/Or/Not，最后在商品上做多条件组合，这样对过滤器模式会掌握得比较扎实。

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