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まとめ:図形計算機

CoddyのPythonジャーニー「Object Oriented Programming」セクションの一部 — レッスン 27/64。

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チャレンジ

中級

このチャレンジでは、ポリモーフィズムを実証する図形計算システムを実装します。

以下のファイルの各クラスを実装してください(各ファイル内の TODO コメントを探してください)。

  • shape.py - 抽象基底クラス Shape を定義します
  • circle.py - Circle クラスを実装します
  • rectangle.py - Rectangle クラスを実装します
  • triangle.py - Triangle クラスを実装します
  • unknownshape.py - ダックタイピングを実証する、継承を行わないクラスを作成します
  • shapecalculator.py - 計算機能を実装します

各ファイルの TODO コメントに従って、ステップバイステップで進めてください。包括的なテストスイートは、期待される動作を理解し、実装がすべての要件を正しく処理しているかを確認するのに役立ちます。

チートシート

レッスン内容が提供されておらず、チャレンジの指示のみであるため、チートシートを作成することができません。チートシートは主にレッスンの理論や概念に基づいている必要があり、チャレンジの内容は、レッスンでカバーされていない追加の有用な説明が含まれている場合にのみ補足として使用されるべきです。

自分で試してみよう

from circle import Circle
from rectangle import Rectangle
from triangle import Triangle
from unknownshape import UnknownShape
from shapecalculator import ShapeCalculator
import math

# テストケースのハンドラー
test_case = input()

def test_basic_functionality():
    calculator = ShapeCalculator()
    
    # Circle(円)のテスト
    circle = Circle(5)
    print(f"Testing {circle}")
    results = calculator.process_shape(circle)
    print(f"Results: {results}")
    print()
    
    # Rectangle(長方形)のテスト
    rectangle = Rectangle(4, 6)
    print(f"Testing {rectangle}")
    results = calculator.process_shape(rectangle)
    print(f"Results: {results}")
    print()
    
    # Triangle(三角形)のテスト
    triangle = Triangle(3, 4, 5)
    print(f"Testing {triangle}")
    results = calculator.process_shape(triangle)
    print(f"Results: {results}")
    print()
    
    # UnknownShape(ダックタイピング)のテスト
    unknown = UnknownShape("Custom", 10)
    print(f"Testing {unknown}")
    results = calculator.process_shape(unknown)
    print(f"Results: {results}")

def test_edge_cases():
    calculator = ShapeCalculator()
    
    # ゼロ値でのテスト
    print("Testing zero values:")
    circle = Circle(0)
    print(f"Circle(0) area: {circle.area()}, perimeter: {circle.perimeter()}")
    
    rectangle = Rectangle(0, 5)
    print(f"Rectangle(0, 5) area: {rectangle.area()}, perimeter: {rectangle.perimeter()}")
    
    # 非常に大きな値でのテスト
    print("\
Testing large values:")
    large_circle = Circle(1000000)
    print(f"Circle(1000000) area: {large_circle.area():.2e}, perimeter: {large_circle.perimeter():.2e}")
    
    # 小数値でのテスト
    print("\
Testing decimal values:")
    decimal_circle = Circle(0.5)
    print(f"Circle(0.5) area: {decimal_circle.area()}, perimeter: {decimal_circle.perimeter()}")
    
    decimal_triangle = Triangle(2.5, 3.5, 4.5)
    print(f"Triangle(2.5, 3.5, 4.5) area: {decimal_triangle.area()}, perimeter: {decimal_triangle.perimeter()}")

def test_inheritance():
    # 各図形のインスタンスを作成
    circle = Circle(5)
    rectangle = Rectangle(4, 6)
    triangle = Triangle(3, 4, 5)
    unknown = UnknownShape("Custom", 10)
    
    # 継承関係のテスト
    from shape import Shape
    print(f"Circle is a Shape: {isinstance(circle, Shape)}")
    print(f"Rectangle is a Shape: {isinstance(rectangle, Shape)}")
    print(f"Triangle is a Shape: {isinstance(triangle, Shape)}")
    print(f"UnknownShape is a Shape: {isinstance(unknown, Shape)}")
    
    # メソッドの有無をテスト
    print("\
Method availability:")
    for shape_name, shape_obj in [("Circle", circle), ("Rectangle", rectangle), 
                                ("Triangle", triangle), ("UnknownShape", unknown)]:
        print(f"{shape_name} has area(): {hasattr(shape_obj, 'area')}")
        print(f"{shape_name} has perimeter(): {hasattr(shape_obj, 'perimeter')}")
        print(f"{shape_name} has describe(): {hasattr(shape_obj, 'describe')}")

def test_polymorphism():
    calculator = ShapeCalculator()
    
    # 異なる図形のリストを作成
    shapes = [
        Circle(5),
        Rectangle(4, 6),
        Triangle(3, 4, 5),
        UnknownShape("Custom", 10)
    ]
    
    print("Testing polymorphic behavior:")
    for i, shape in enumerate(shapes, 1):
        print(f"\
Shape {i}: {shape.__class__.__name__}")
        results = calculator.process_shape(shape)
        print(f"Results: {results}")

def test_duck_typing():
    calculator = ShapeCalculator()
    
    # 必要なメソッドを持つ全く新しいクラスを作成
    class CustomDuckShape:
        def __init__(self, name, factor):
            self.name = name
            self.factor = factor
        
        def area(self):
            return self.factor * 3
        
        def perimeter(self):
            return self.factor * 12
        
        def describe(self):
            return f"This is a {self.name} duck-typed shape with area {self.area()} and perimeter {self.perimeter()}"
        
        def __str__(self):
            return f"Custom {self.name} with factor {self.factor}"
    
    # カスタムのダックタイピング図形でテスト
    duck_shape = CustomDuckShape("DuckTyped", 5)
    print(f"Testing duck typing with: {duck_shape}")
    results = calculator.process_shape(duck_shape)
    print(f"Results: {results}")
    
    # 通常の図形と比較
    circle = Circle(5)
    print(f"\
Comparing with regular shape: {circle}")
    results = calculator.process_shape(circle)
    print(f"Results: {results}")

def test_invalid_inputs():
    calculator = ShapeCalculator()
    
    try:
        # 負の半径でのテスト
        print("Testing Circle with negative radius:")
        negative_circle = Circle(-5)
        results = calculator.process_shape(negative_circle)
        print(f"Results: {results}")
    except Exception as e:
        print(f"Error with negative circle: {e}")
    
    try:
        # 無効な三角形(三角形を形成できない辺の長さ)でのテスト
        print("\
Testing invalid Triangle (1, 1, 10):")
        invalid_triangle = Triangle(1, 1, 10)  # 三角不等式に違反
        results = calculator.process_shape(invalid_triangle)
        print(f"Results: {results}")
        # 面積の計算が有効な結果を返すか確認
        area = invalid_triangle.area()
        if math.isnan(area) or not isinstance(area, float) or area <= 0:
            print(f"Invalid triangle area: {area}")
    except Exception as e:
        print(f"Error with invalid triangle: {e}")

# 入力に基づいて適切なテストを実行
if test_case == "basic_functionality":
    test_basic_functionality()
elif test_case == "edge_cases":
    test_edge_cases()
elif test_case == "inheritance":
    test_inheritance()
elif test_case == "polymorphism":
    test_polymorphism()
elif test_case == "duck_typing":
    test_duck_typing()
elif test_case == "invalid_inputs":
    test_invalid_inputs()
else:
    # デフォルトのテストケース
    test_basic_functionality()

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