在类中提示类型

Question

class Node:
    def append_child(self, node: Node):
       if node != None:
        self.first_child = node
    self.child_nodes += [node]

我该怎么办node: Node？因为当我运行它时,它说name 'Node' is not defined.

我应该只删除: Node和实例在函数内检查吗？但那我怎么能访问node的属性(我希望它是Node类的实例)？

我不知道如何在Python中实现类型转换,BTW.

Answer 1

类型检查中的"self"引用通常使用字符串完成:

class Node:
    def append_child(self, node: 'Node'):
       if node != None:
        self.first_child = node
    self.child_nodes += [node]

这在PEP-0484 的"前向参考"部分中描述.

请注意,这不会进行任何类型检查或转换.这是一个类型提示,python(通常)完全无视¹.但是,第三方工具(例如mypy)使用类型提示对代码进行静态分析,并在运行时生成错误.

^{1提示是内省的 - 所以你可以使用它们来构建某种运行时检查器,如果你真的想要使用装饰器等,但是python默认不这样做.}

Answer 2

Python 3.7和Python 4.0以上

从Python 3.7开始,Python可以通过PEP 563实现对类型注释的推迟评估.在PEP 563下,注释__annotations__以字符串形式存储.从Python 3.7开始,您可以通过__future__指令启用它:

from __future__ import annotations

这使得写入成为可能:

class C:
    a: C
    def foo(self, b: C):
        ...

从Python 4.0开始,这种行为将是正常行为.

Answer 3

如果您只是想知道问题的答案，请阅读mgilson 的回答。

mgilson 的答案很好地解释了如何解决 Python 的这一限制。但我认为很好地理解为什么这行不通也很重要，所以我将提供这个解释。

Python 与其他语言有些不同。在 Python 中，实际上不存在“声明”这样的东西。对于 Python 来说，代码只是代码。当你导入一个模块时，Python会创建一个新的命名空间（全局变量可以驻留的地方），然后从上到下执行模块的每一行。 def foo(args): code只是一个复合语句，它将一堆源代码捆绑在一起形成一个函数并将该函数绑定到名称foo。类似地，class Bar(bases): code创建一个类，立即执行所有代码（在一个单独的命名空间内，该命名空间保存可能由代码创建的任何类级变量，特别是包括使用 创建的方法def），然后将该类绑定到名称Bar。它必须立即执行代码，因为所有方法都需要立即创建。由于代码在名称绑定之前执行，因此您无法引用代码顶层的类。但是，在方法内部引用类是完全可以的，因为在调用方法之前该代码不会运行。

（你可能想知道为什么我们不能先绑定名称然后执行代码。事实证明，由于 Python 实现类的方式，你必须先知道哪些方法存在，然后才能创建类对象。可以创建一个空类，然后通过属性分配一次将所有方法绑定到它（实际上，您可以手动执行此操作，通过编写然后class Bar: pass执行def method1():...; Bar.method1 = method1等等），但是这会导致更复杂的实现，并且更难概念化，所以 Python 不这样做。）

用代码总结一下：

class C:
    C  # NameError: C doesn't exist yet.
    def method(self):
        return C  # This is fine.  By the time the method gets called, C will exist.
C  # This is fine; the class has been created by the time we hit this line.

Answer 4

在 Python > 3.7 中，您可以使用dataclass. 您也可以注释dataclass。

在这个特定的例子中Node引用自身，如果你运行它，你会得到

NameError: name 'Node' is not defined

要克服此错误，您必须包括：

from __future__ import annotations

它必须是模块中的第一行。在 Python 4.0 及更高版本中，您不必包含annotations

from __future__ import annotations
from dataclasses import dataclass

@dataclass
class Node:
    value: int
    left: Node
    right: Node

    @property
    def is_leaf(self) -> bool:
        """Check if node is a leaf"""
        return not self.left and not self.right

例子：

node5 = Node(5, None, None)
node25 = Node(25, None, None)
node40 = Node(40, None, None)
node10 = Node(10, None, None)

# balanced tree
node30 = Node(30, node25, node40)
root = Node(20, node10, node30)

# unbalanced tree
node30 = Node(30, node5, node40)
root = Node(20, node10, node30)