Перегрузка операторов

Часть раздела Object Oriented Programming путешествия по Python на Coddy — урок 34 из 64.

Перегрузка операторов позволяет вашим классам работать со встроенными операторами Python (+, -, *, и т. д.) путем реализации специальных магических методов.

Вот пример класса с перегрузкой операторов:

class Vector:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y
    
    def __add__(self, other):
        return Vector(self.x + other.x, self.y + other.y)
    
    def __mul__(self, scalar):
        return Vector(self.x * scalar, self.y * scalar)
    
    def __str__(self):
        return f"Vector({self.x}, {self.y})"

Метод __add__ определяет, что происходит при использовании оператора +:

v1 = Vector(2, 3)
v2 = Vector(5, 7)
result = v1 + v2  # Вызывает v1.__add__(v2)
print(result)

Метод __mul__ определяет, что происходит при использовании оператора *:

v1 = Vector(2, 3)
scaled = v1 * 3   # Вызывает v1.__mul__(3)
print(scaled)

Вывод:

Vector(7, 10)
Vector(6, 9)

Добавьте операторы сравнения:

class Vector:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y
    
    def __add__(self, other):
        return Vector(self.x + other.x, self.y + other.y)
    
    def __eq__(self, other):
        return self.x == other.x and self.y == other.y
    
    def __str__(self):
        return f"Vector({self.x}, {self.y})"

v1 = Vector(2, 3)
v2 = Vector(2, 3)
v3 = Vector(1, 1)

print(v1 == v2)  # True - вызывает v1.__eq__(v2)
print(v1 == v3)  # False

Ключевой момент: Перегрузка операторов использует магические методы, такие как __add__ (+), __sub__ (-), __mul__ (*), __eq__ (==), чтобы определить, как операторы работают с вашими объектами. Это позволяет вашим классам вести себя естественно со встроенными операторами Python.

Задание

Средне

В этом испытании вам предстоит реализовать класс Money, который представляет денежные суммы с использованием надежной перегрузки операторов. Ваша реализация будет тщательно проверена с помощью комплексного набора тестов.

money.py — это единственный файл, который вам нужно отредактировать. Он содержит определение класса с комментариями TODO, направляющими вашу реализацию.
driver.py — содержит обширные тестовые сценарии, которые проверяют вашу реализацию (не изменять).

Реализуйте класс Money со следующими возможностями:

Конструктор, который принимает amount (float) и currency (string)
Сложение (+) объектов Money с одинаковой валютой
Умножение (*) на число для масштабирования суммы
Сравнение на равенство (==) между объектами Money
Строковое представление в формате “X.XX CUR”

Шпаргалка

Перегрузка операторов позволяет классам работать со встроенными операторами Python путем реализации специальных магических методов:

class Vector:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y
    
    def __add__(self, other):
        return Vector(self.x + other.x, self.y + other.y)
    
    def __mul__(self, scalar):
        return Vector(self.x * scalar, self.y * scalar)
    
    def __eq__(self, other):
        return self.x == other.x and self.y == other.y
    
    def __str__(self):
        return f"Vector({self.x}, {self.y})"

Общие магические методы для перегрузки операторов:

__add__ для оператора +
__sub__ для оператора -
__mul__ для оператора *
__eq__ для оператора ==
__str__ для строкового представления

Пример использования:

v1 = Vector(2, 3)
v2 = Vector(5, 7)
result = v1 + v2  # Вызывает v1.__add__(v2)
scaled = v1 * 3   # Вызывает v1.__mul__(3)
print(v1 == v2)   # Вызывает v1.__eq__(v2)

Попробуйте сами

from money import Money

# Обработчик тестовых случаев
test_case = input()

def test_basic_functionality():
    # Тест инициализации и строкового представления
    m1 = Money(10.0, "USD")
    assert str(m1) == "10.00 USD", f"__str__ method failed, got {str(m1)}"
    
    # Тест сложения
    m2 = Money(20.0, "USD")
    m3 = m1 + m2
    assert str(m3) == "30.00 USD", f"Addition failed, got {str(m3)}"
    
    # Тест сложения разных валют
    m4 = Money(20.0, "EUR")
    try:
        m5 = m1 + m4
        assert False, "Adding different currencies should raise an error"
    except ValueError as e:
        assert str(e) == "Cannot add different currencies", f"Wrong error message: {str(e)}"
    
    # Тест умножения
    m6 = m1 * 3
    assert str(m6) == "30.00 USD", f"Multiplication failed, got {str(m6)}"
    
    # Тест на равенство
    assert m1 == Money(10.0, "USD"), "Equality test failed"
    assert m1 != m2, "Inequality test failed"
    
    print("All basic functionality tests passed!")

def test_zero_values():
    # Тест с нулевой суммой
    m1 = Money(0.0, "USD")
    assert str(m1) == "0.00 USD", f"Zero amount string representation failed, got {str(m1)}"
    
    # Тест сложения с нулем
    m2 = Money(10.0, "USD")
    m3 = m1 + m2
    assert str(m3) == "10.00 USD", f"Addition with zero failed, got {str(m3)}"
    
    # Тест умножения на ноль
    m4 = m2 * 0
    assert str(m4) == "0.00 USD", f"Multiplication by zero failed, got {str(m4)}"
    
    # Тест на равенство с нулевой суммой
    assert m1 == Money(0.0, "USD"), "Equality with zero amount failed"
    assert m1 != m2, "Inequality with zero amount failed"
    
    print("All zero value tests passed!")

def test_negative_values():
    # Тест с отрицательной суммой
    m1 = Money(-10.0, "USD")
    assert str(m1) == "-10.00 USD", f"Negative amount string representation failed, got {str(m1)}"
    
    # Тест сложения с отрицательными суммами
    m2 = Money(20.0, "USD")
    m3 = m1 + m2
    assert str(m3) == "10.00 USD", f"Addition with negative amount failed, got {str(m3)}"
    
    m4 = Money(-5.0, "USD")
    m5 = m1 + m4
    assert str(m5) == "-15.00 USD", f"Addition of two negative amounts failed, got {str(m5)}"
    
    # Тест умножения на отрицательный скаляр
    m6 = m2 * -2
    assert str(m6) == "-40.00 USD", f"Multiplication by negative scalar failed, got {str(m6)}"
    
    # Тест на равенство с отрицательными суммами
    assert m1 == Money(-10.0, "USD"), "Equality with negative amount failed"
    assert m1 != m2, "Inequality with negative amount failed"
    
    print("All negative value tests passed!")

def test_large_values():
    # Тест с очень большими суммами
    m1 = Money(1000000.0, "USD")
    assert str(m1) == "1000000.00 USD", f"Large amount string representation failed, got {str(m1)}"
    
    # Тест сложения с большими суммами
    m2 = Money(2000000.0, "USD")
    m3 = m1 + m2
    assert str(m3) == "3000000.00 USD", f"Addition with large amounts failed, got {str(m3)}"
    
    # Тест умножения на большой скаляр
    m4 = m1 * 1000
    assert str(m4) == "1000000000.00 USD", f"Multiplication with large scalar failed, got {str(m4)}"
    
    print("All large value tests passed!")

def test_precision():
    # Тест с дробными суммами
    m1 = Money(10.25, "USD")
    assert str(m1) == "10.25 USD", f"Fractional amount string representation failed, got {str(m1)}"
    
    m2 = Money(10.2, "USD")
    assert str(m2) == "10.20 USD", f"Two decimal place formatting failed, got {str(m2)}"
    
    # Тест сложения с дробными суммами
    m3 = Money(0.75, "USD")
    m4 = m1 + m3
    assert str(m4) == "11.00 USD", f"Addition with fractional amounts failed, got {str(m4)}"
    
    # Тест умножения на дробный скаляр
    m5 = m1 * 0.5
    assert str(m5) == "5.13 USD", f"Multiplication with fractional scalar failed, got {str(m5)}"
    
    print("All precision tests passed!")

def test_type_validation():
    try:
        # Эти операции должны работать без ошибок
        m1 = Money(10.0, "USD")
        m2 = m1 * 2
        m3 = m1 * 2.5
        
        # Тест на равенство с разными типами
        assert (m1 == "10.00 USD") == False, "Equality with string should return False"
        assert (m1 == 10.0) == False, "Equality with number should return False"
        
        print("All type validation tests passed!")
    except Exception as e:
        print(f"Type validation test failed: {e}")

def test_currency_case_sensitivity():
    # Тест чувствительности валюты к регистру
    m1 = Money(10.0, "USD")
    m2 = Money(10.0, "usd")
    
    # Валюты должны быть чувствительны к регистру
    assert m1 != m2, "Currency comparison should be case-sensitive"
    
    # Сложение разных регистров должно завершиться ошибкой
    try:
        m3 = m1 + m2
        assert False, "Adding different currency cases should raise an error"
    except ValueError as e:
        assert str(e) == "Cannot add different currencies", f"Wrong error message: {str(e)}"
    
    print("All currency case sensitivity tests passed!")

def test_performance():
    # Создание множества объектов Money и выполнение операций
    base = Money(1.0, "USD")
    result = base
    
    # Выполнение 1000 сложений
    for i in range(1000):
        result = result + Money(1.0, "USD")
    
    assert str(result) == "1001.00 USD", f"Performance test addition failed, got {str(result)}"
    
    # Выполнение 10 умножений
    result = base
    for i in range(10):
        result = result * 2
    
    assert str(result) == "1024.00 USD", f"Performance test multiplication failed, got {str(result)}"
    
    print("All performance tests passed!")

# Запуск соответствующего теста на основе входных данных
if test_case == "basic_test":
    test_basic_functionality()
elif test_case == "zero_values":
    test_zero_values()
elif test_case == "negative_values":
    test_negative_values()
elif test_case == "large_values":
    test_large_values()
elif test_case == "precision":
    test_precision()
elif test_case == "type_validation":
    test_type_validation()
elif test_case == "currency_case":
    test_currency_case_sensitivity()
elif test_case == "performance":
    test_performance()
else:
    print(f"Unknown test case: {test_case}")