目錄Contents
譯者序
前言
第一部分設計模式基礎
第1章對像簡介3
類的__init__方法4
類的局部變量4
類的集合4
繼承5
創建派生類6
多重繼承6
繪制矩形和正方形7
變量的可見性8
局部變量9
Python中的變量類型10
總結11
GitHub中的程序11
第2章Python可視化編程12
導入少量名字13
面向對像的程序14
使用消息框15
使用文件對話框16
理解pack布局管理器選項16
使用ttk庫17
響應用戶輸入18
運用tkinter中的顏色20
創建單選按鈕20
類之間的通信22
使用grid布局23
創建復選按鈕24
在窗口中添加菜單項26
使用LabelFrame組件29
GitHub中的程序30
第3章數據表格的可視化編程31
創建列表框32
使用組合框35
樹視圖組件36
GitHub中的程序38
第4章設計模式39
定義設計模式40
學習步驟40
面向對像方法說明40
參考文獻41
第二部分創建型模式
第5章工廠模式45
工廠模式簡介45
定義基類46
兩個子類46
創建簡單的工廠模式47
數學運算中的工廠模式48
GitHub中的程序49
問題思考49
第6章工廠方法模式50
Swimmer類51
Event類52
StraightSeeding類53
CircleSeeding類54
創建Seeding程序54
EventFactory類56
工廠方法模式的使用場景56
GitHub中的程序57
第7章抽像工廠模式58
GardenMarker工廠58
花園規劃界面60
抽像工廠模式總結60
問題思考60
GitHub中的程序60
第8章單例模式61
拋出異常62
創建一個類實例62
單例模式的靜態類63
在大型程序中查找單例63
單例模式總結63
GitHub中的程序63
第9章生成器模式64
投資跟蹤器64
調用生成器66
生成器模式總結69
問題思考69
GitHub中的程序69
第10章原型模式70
Python中的克隆70
使用原型71
原型模式總結73
GitHub中的程序73
第11章創建型模式總結74
第三部分結構型模式
第12章適配器模式77
列表之間的數據移動77
創建一個適配器79
GitHub中的程序81
第13章橋接模式82
創建用戶界面84
擴展橋84
橋接模式總結86
GitHub中的程序86
第14章組合模式87
組合結構的實現88
工資的計算88
Employee類88
Boss類89
創建員工樹89
打印輸出員工樹90
創建樹視圖91
使用雙向鏈表93
組合模式總結94
組合模式的實現94
GitHub中的程序95
第15章裝飾器模式96
裝飾按鈕96
使用裝飾器97
使用非可視化裝飾器98
數據類裝飾器99
使用數據類裝飾器處理默認值100
裝飾器、適配器以及組合實體100
裝飾器模式總結101
GitHub中的程序101
第16章外觀模式102
創建外觀類104
創建數據庫和表格107
使用SQLite108
外觀模式總結109
GitHub中的程序109
關於MySQL109
參考資料110
第17模式111
程序示例112
寫入時復制對像114
GitHub中的程序115
第18章代理模式116
使用Python圖像庫（PIL）116
使用PIL顯示圖像117
使用多線程加載圖像117
多線程日志119
寫入時復制119
對比相關模式119
GitHub中的程序120
第19章結構型模式總結121
第四部分行為型模式
第20章責任鏈模式125
責任鏈模式的使用場景126
程序示例126
列表框128
編寫幫助繫統129
接收幫助命令130
檢查130
責任鏈的樹結構131
請求的種類132
責任鏈模式總結132
GitHub中的程序132
第21章命令模式133
命令模式的使用場景133
命令對像134
鍵盤實例134
調用命令對像136
創建命令對像136
命令模式介紹137
命令模式總結137
撤銷操作138
總結140
參考資料140
GitHub中的程序141
第22章解釋器模式142
解釋器模式的使用場景142
簡單的報表實例143
解釋語言143
語句解析145
控制臺界面147
用戶界面148
解釋器模式總結148
GitHub中的程序149
第23章迭代器模式150
迭代器模式簡介150
for循環迭代器151
斐波那契迭代151
篩選迭代器152
用生成器創建迭代器154
斐波那契迭代器154
類中的生成器155
迭代器模式總結155
GitHub中的程序156
第24章中介者模式157
中介者模式示例157
控件間的交互158
程序示例159
中介者及命令對像160
中介者模式總結161
單接口中介者161
GitHub中的程序161
第25章備忘錄模式162
備忘錄模式的使用場景162
程序示例163
備忘錄模式總結167
GitHub中的程序167
第26章觀察者模式168
觀察顏色變化的程序示例169
給觀察者發送信息171
觀察者模式總結171
GitHub中的程序172
第27章狀態模式173
程序示例173
狀態間的切換176
中介者與狀態管理器交互177
狀態模式總結178
狀態轉換179
GitHub中的程序179
第28章策略模式180
策略模式簡介180
程序示例181
上下文182
命令按鈕182
折線圖和柱狀圖策略182
策略模式總結184
GitHub中的程序185
第29章模板方法模式186
模板方法模式簡介186
模板類方法187
程序示例187
繪制三角形的程序189
模板與回調方法190
模板方法模式總結191
GitHub中的程序191
第30章訪問者模式192
訪問者模式的使用場景192
程序示例193
訪問類195
同時訪問經理和員工196
二次分發197
遍歷繫列類197
訪問者模式總結197
GitHub中的程序198
第五部分Python基礎知識
第31章Python中的變量和語法201
數據類型201
數字常量202
字符串202
字符常量203
變量204
復數204
整數除法205
用於初始化的等號205
一個簡單的Python應用程序206
編譯和運行程序206
算術運算符206
復合運算符和賦值語句207
比較運算符208
輸入語句208
PEP 8標準209
第32章Python中的判定語句212
條件判定語句212
組合條件213
常見錯誤213
循環語句213
中斷與繼續語句215
每行長度215
打印輸出函數216
格式化數字217
格式化日期219
匹配函數219
參考資料221
GitHub中的程序221
第33章Python開發環境222
IDLE222
Thonny222
PyCharm223
Visual Studio223
其他開發環境223
命令行執行225
CPython、IPython和Jython225
第34章Python的集合和文件226
切片226
切片字符串227
改變列表內容228
復制列表229
讀取文件229
處理異常231
使用字典231
使用集合233
使用map函數234
編寫一個完整的程序234
使用列表推導235
GitHub中的程序236
第35章函數237
返組238
應用程序執行238
總結239
GitHub中的程序239

前言Preface
在我剛開始學習Python時，Python超級簡單的編程方式和簡單易學的基本程序給我留下了深刻的印像。Python語言的語法非常簡單，不需要記憶括號或分號。不同於那些需要使用鍵創建4個首行縮進的空格的編程語言，Python編程簡單易學。
使用Python幾周後，我認識到Python語言是如此令人難以置信，它可以實現非常強大的功能。Python是一門完全面向對像的語言，用戶可利用它輕松創建類並設定數據的使用範圍，不必為復雜的語法而煩惱。
事實上，當我用Python重新編寫幾年前曾用Java編寫的程序時，我為Python的簡單易用感到驚訝。同時，Python強大的集成開發環境（IDE），大大減少了程序編寫中的錯誤數量。
當我用Python很快完成許多任務時，我意識到是時候寫一本關於Python的書了。我用Python語言重新編寫了全新、干淨、可讀的23個經典設計模式，由此誕生了本書。本書展示了面向對像的基礎知識、可視化編程，以及如何使用經典設計模式。學習者可以在GitHub上找到相關程序的全部開源代碼，GitHub代碼庫鏈接如下：https://github.com/jwcnmr/jameswcooper/
tree/main/Pythonpatterns。
本書旨在幫助Python程序愛好者拓寬面向對像編程（OOP） 和設計模式的相關知識。
如果讀者是一位Python編程的新手，可以直接學習第31章～第35章的Python基礎知識，然後返回第1章學習。
如果讀者是一位有經驗的Python編程人員，可以從第1章開始學習面向對像編程和設計模式的相關知識，按個人喜好，也可以跳過第2章和第3章，直接學習後面的內容。
Python是所有編程語言中最容易學習的一門語言，通過運用設計模式，實現各種對像十分容易。隨後，讀者將了解到對像可以做什麼以及在工作中如何使用對像。
在任何情況下，面向對像編程的方法都有助於讀者編寫更好的、更容易被重復利用的程序代碼。
本書結構
本書由以下五個部分構成。
第一部分設計模式基礎
從本質上說，設計模式描述的是對像間的有效互動。本書第1章介紹對像的相關內容，並提供圖形化實例來演示模式是如何工作的。
第2章和第3章介紹Python可視化編程工具—tkinter庫，用於創建窗口、按鈕、列表、表格等對像。
第4章介紹設計模式的定義及其相關內容。
第二部分創建型模式
第5章介紹基本的工廠模式，它是第6章的基礎。
第6章介紹工廠方法模式。在此模式中，父類將創建實例對像的決定交給每個子類。
第7章討論抽像工廠模式。抽像工廠模式是一個工廠對像，它返回幾組類之一。
第8章介紹單例模式，它所描述的類中不能有多個實例。單例模式提供了對此實例的單個全局訪問點。該模式並不常用，但了解該模式非常有幫助。
第9章介紹生成器模式，該模式將復雜對像的構造與其可視化表示分開，以便可以根據程序的需要創建不同的表示形式。
第10章展示通過原型模式創建一個類實例是多麼耗時且復雜。對於復雜對像，通常需要復制原始實例對像並酌情做出修改，而不是創建多個實例。
第11章總結第二部分的模式。
第三部分結構型模式
第12章介紹適配器模式，該模式用於將一個類的編程接口轉換為另一個類的編程接口。適配器在不相關的多個類在同一個程序中協同工作時非常有用。
第13章介紹橋接模式，該模式旨在將類的接口與其實現代碼分開。這使用戶能夠在不更改客戶端代碼的情況下改變或更換類的實現代碼。
第14章介紹組合模式，該模式適用於組件是單個對像或對像的集合的情況，通常采用樹狀結構。
第15章介紹裝飾器模式，該模式提供了一種用戶可修改單個對像的行為而不必創建新的派生類的方法。該模式雖然可以應用於按鈕等可視化對像，但在 Python 中最常見的用途是創建一種修改單個類實例行為的宏。
第16章介紹外觀模式，闡述如何使用外觀模式編寫一個簡化的代碼接口。
第17章模式，該模式用於將一些數據移到類外，以減少對像的數量。
第18章介紹代理模式，該模式適用於以簡單的對像表示復雜的對像，或創建耗時的對像的情況。如果創建一個對像需要花費大量時間或占用大量計算機資源，那麼可以使用代理模式，代理模式可以實現延遲創建，直到真正需要該對像為止。
第19章總結了第三部分的模式。
第四部分行為型模式
第20章介紹責任鏈模式，該模式展示請求如何從鏈中的一個對像傳遞到下一個對像，直到請求被識別，實現對像之間的解耦。
第21章介紹命令模式，展示了命令模式如何使用簡單的對像執行軟件命令。 此外，該模式支持日志記錄和可撤銷的操作。
第22章介紹解釋器模式，該模式展示了如何創建一個小型執行語言，並將其包含在應用程序中。
第23章介紹迭代器模式，該模式描述了遍歷對像集素的方法。
第24章介紹中介者模式，該模式通過使用獨立的對像來簡化對像之間的通信，所有對像之間不必相互了解。
第25章介紹備忘錄模式，該模式能保存對像的內部狀態，以便用戶以後可以恢復對像信息。
第26章介紹觀察者模式，該模式允許用戶在程序狀態發生變化時將更改通知給多個對像。
第27章介紹狀態模式，該模式允許對像在內部狀態發生變化時修改自身的行為。
第28章介紹策略模式，該模式與狀態模式類