collections.abc モジュールを使用した具体的なユースケース

Python データ型のコレクション抽象基底クラス (collections.abc)

Collections abstract base classes (collections.abc) は、これらの共通操作を定義した抽象基底クラスの集合です。抽象基底クラスは、具体的な実装を提供するのではなく、インターフェースを定義します。

collections.abc モジュールには、以下のような抽象基底クラスが含まれています。

• Container: 要素を格納するコレクションを表します。
• Iterable: イテレータを返すオブジェクトを表します。
• Sized: 要素の数を返すオブジェクトを表します。
• Mapping: キーと値のペアを格納するコレクションを表します。
• MutableMapping: 変更可能なマッピングを表します。
• Sequence: 順序付きの要素の集合を表します。
• MutableSequence: 変更可能なシーケンスを表します。
• Set: 重複のない要素の集合を表します。
• MutableSet: 変更可能なセットを表します。

これらの抽象基底クラスは、以下のような利点を提供します。

• コードの再利用性: 抽象基底クラスに基づいて、さまざまなコレクションを実装することができます。
• コードの読みやすさ: 抽象基底クラスを使用することで、コードの意味をより明確に表現することができます。
• 型チェック: 抽象基底クラスを使用することで、コードの型安全性

例

collections.abc モジュールを使用して、簡単なコレクションを実装してみましょう。

from collections.abc import Iterable

class MyIterable:
    def __init__(self, data):
        self._data = data

    def __iter__(self):
        return iter(self._data)


# MyIterable オブジェクトを作成
my_iterable = MyIterable([1, 2, 3])

# for ループを使用して要素を反復処理
for element in my_iterable:
    print(element)

このコードは、Iterable 抽象基底クラスに基づいて MyIterable クラスを実装します。MyIterable クラスは、__iter__() メソッドを実装することで、イテレータを返します。

このコードを実行すると、以下の出力が得られます。

1
2
3

collections.abc モジュールは、Python データ型のコレクション抽象基底クラスを提供します。これらの抽象基底クラスは、コードの再利用性、読みやすさ、型安全性を向上させるために使用できます。

• 上記以外にも、collections モジュールには、さまざまなコレクション型が提供されています。
• 抽象基底クラスは、インターフェースを定義するものであり、具体的な実装は提供しません。
• 抽象基底クラスを使用するには、そのクラスを継承して、具体的な実装を提供する必要があります。

Collections Abstract Base Classes のサンプルコード

Iterable

from collections.abc import Iterable

# イテレータを返す関数
def my_function():
    yield 1
    yield 2
    yield 3


# Iterable オブジェクトを作成
my_iterable = my_function()

# for ループを使用して要素を反復処理
for element in my_iterable:
    print(element)

Sized

from collections.abc import Sized

# 要素の数を返すクラス
class MySized:
    def __init__(self, data):
        self._data = data

    def __len__(self):
        return len(self._data)


# MySized オブジェクトを作成
my_sized = MySized([1, 2, 3])

# len() 関数を使用して要素の数を取得
print(len(my_sized))

このコードは、Sized 抽象基底クラスに基づいて、要素の数を返すクラス MySized を実装します。

Mapping

from collections.abc import Mapping

# 辞書のようなオブジェクトを作成
class MyMapping:
    def __init__(self, data):
        self._data = data

    def __getitem__(self, key):
        return self._data[key]

    def __iter__(self):
        return iter(self._data)


# MyMapping オブジェクトを作成
my_mapping = MyMapping({"a": 1, "b": 2, "c": 3})

# キーを使用して値を取得
print(my_mapping["a"])

# for ループを使用して要素を反復処理
for key, value in my_mapping.items():
    print(key, value)

このコードは、Mapping 抽象基底クラスに基づいて、辞書のようなオブジェクト MyMapping を実装します。

MutableMapping

from collections.abc import MutableMapping

# 変更可能な辞書のようなオブジェクトを作成
class MyMutableMapping(MutableMapping):
    def __init__(self, data):
        self._data = data

    def __getitem__(self, key):
        return self._data[key]

    def __setitem__(self, key, value):
        self._data[key] = value

    def __delitem__(self, key):
        del self._data[key]

    def __iter__(self):
        return iter(self._data)


# MyMutableMapping オブジェクトを作成
my_mutable_mapping = MyMutableMapping({"a": 1, "b": 2, "c": 3})

# キーを使用して値を取得
print(my_mutable_mapping["a"])

# 値を変更
my_mutable_mapping["a"] = 4

# キーを削除
del my_mutable_mapping["b"]

# for ループを使用して要素を反復処理
for key, value in my_mutable_mapping.items():
    print(key, value)

このコードは、MutableMapping 抽象基底クラスに基づいて、変更可能な辞書のようなオブジェクト MyMutableMapping を実装します。

Sequence

from collections.abc import Sequence

# リストのようなオブジェクトを作成
class MySequence:
    def __init__(self, data):
        self._data = data

    def __getitem__(self, index):
        return self._data[index]

    def __len__(self):
        return len(self._data)


# MySequence オブジェクトを作成
my_sequence = MySequence([1, 2, 3])

# インデックスを使用して要素を取得
print(my_sequence[1])

# len() 関数を使用して要素の数を取得
print(len(my_sequence))

このコードは、Sequence 抽象基底クラスに基づいて、リストのようなオブジェクト MySequence を実装します。

MutableSequence

from collections.abc import MutableSequence

# 変更可能なリストのようなオブジェクトを作成
class MyMutableSequence(MutableSequence):
    def __init__(self, data):
        self._data = data

    def __getitem__(self, index):
        return self._data[index]

    def __setitem__(self, index, value):
        self._data[index] = value

    def __delitem__(self,

Collections Abstract Base Classes を使用するその他の方法

型チェック

from collections.abc import Iterable

def my_function(data):
    if not isinstance(data, Iterable):
        raise TypeError("data must be iterable")

    # ...


# 正しい例
my_function([1, 2, 3])

# 誤った例
my_function(1)

このコードは、my_function() 関数に渡される引数が Iterable オブジェクトであることを確認します。

ジェネリックプログラミング

collections.abc モジュールは、ジェネリックプログラミングに使用できます。

from collections.abc import Iterable

def my_function(data):
    for element in data:
        # ...


# さまざまな種類の iterable オブジェクトに対して動作する
my_function([1, 2, 3])
my_function("abc")

このコードは、my_function() 関数が、どのような種類の iterable オブジェクトに対しても動作するように実装されています。

メタプログラミング

collections.abc モジュールは、メタプログラミングに使用できます。

from collections.abc import Iterable

def my_decorator(cls):
    if not issubclass(cls, Iterable):
        raise TypeError("cls must be subclass of Iterable")

    # ...


@my_decorator
class MyClas