Python 如何实现 Strategy 策略设计模式？什么是 Strategy 策略设计模式？

news2024/12/24 3:57:08

策略模式（Strategy Design Pattern）是一种对象行为型设计模式，它定义了一系列算法，并使得这些算法可以相互替换，使得客户端代码可以独立于算法的变化而变化。策略模式属于对象行为模式。

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主要角色：

策略接口（Strategy）： 定义了所有支持的算法的公共接口。通常由具体策略类实现。
具体策略类（ConcreteStrategy）： 实现了策略接口，提供具体的算法实现。
环境类（Context）： 维持一个对策略对象的引用，并在需要时调用策略对象的算法。通常客户端通过环境类来使用策略。

工作流程：

客户端创建一个具体的策略对象，实现了策略接口。
客户端将策略对象传递给环境类。
环境类在需要执行算法的时候，调用策略对象的算法。

优点：

算法可自由切换： 客户端可以根据需要切换不同的策略，灵活地选择合适的算法。
避免使用多重条件语句： 策略模式可以避免使用过多的条件语句，提高代码的可维护性。
符合开闭原则： 新的算法可以方便地加入到系统中，而不影响现有代码。

Python 示例代码（一）：

以下是一个简单的策略模式的示例，假设有一个支付系统，可以选择不同的支付策略：

from abc import ABC, abstractmethod

# 策略接口
class PaymentStrategy(ABC):
    @abstractmethod
    def pay(self, amount):
        pass

# 具体策略类
class CreditCardPayment(PaymentStrategy):
    def pay(self, amount):
        print(f"Paying {amount} using Credit Card")

class PayPalPayment(PaymentStrategy):
    def pay(self, amount):
        print(f"Paying {amount} using PayPal")

# 环境类
class ShoppingCart:
    def __init__(self, payment_strategy):
        self.payment_strategy = payment_strategy
    
    def checkout(self, amount):
        self.payment_strategy.pay(amount)

# 客户端
credit_card_payment = CreditCardPayment()
paypal_payment = PayPalPayment()

cart1 = ShoppingCart(credit_card_payment)
cart1.checkout(100)

cart2 = ShoppingCart(paypal_payment)
cart2.checkout(150)

在这个例子中，PaymentStrategy 是策略接口，CreditCardPayment 和 PayPalPayment 是具体的策略类，而 ShoppingCart 是环境类。客户端可以根据需要选择不同的支付策略。

Python 示例代码（二）

让我们考虑一个动物王国的场景，其中有不同种类的动物，每种动物都有自己的叫声。我们可以使用策略模式来模拟这个场景：

from abc import ABC, abstractmethod

# 策略接口
class SoundStrategy(ABC):
    @abstractmethod
    def make_sound(self):
        pass

# 具体策略类
class BarkStrategy(SoundStrategy):
    def make_sound(self):
        return "Woof! Woof!"

class MeowStrategy(SoundStrategy):
    def make_sound(self):
        return "Meow!"

class RoarStrategy(SoundStrategy):
    def make_sound(self):
        return "Roar!"

# 环境类
class Animal:
    def __init__(self, sound_strategy):
        self.sound_strategy = sound_strategy
    
    def make_sound(self):
        return self.sound_strategy.make_sound()

# 客户端
dog = Animal(BarkStrategy())
cat = Animal(MeowStrategy())
lion = Animal(RoarStrategy())

print("Dog says:", dog.make_sound())
print("Cat says:", cat.make_sound())
print("Lion says:", lion.make_sound())

在这个例子中，SoundStrategy 是策略接口，定义了动物叫声的标准。BarkStrategy、MeowStrategy 和 RoarStrategy 是具体的策略类，分别模拟了狗、猫和狮子的叫声。Animal 是环境类，它接受一个叫声策略，并在调用 make_sound 时调用相应的策略。

在客户端，你可以为不同的动物选择不同的叫声策略，从而模拟它们各自的叫声行为。

这个例子更加生动，展示了策略模式在真实场景中的一种应用。这种方式使得系统更容易扩展，例如当新的动物种类被引入时，只需添加一个新的策略类即可。