导言

在软件设计与编程中经常会遇到树形数据。当处理树形结构的数据时，程序员必须经常区分叶子节点与树的一个树枝节点。这往往会使代码变得更加复杂，并且很容易出错。组合模式即为解决这个问题的一个有效解决办法，即允许一致对待复杂和原始对象的接口。在面向对象编程技术中，组合对象是一个或者多个相似对象构成的对象，各个对象有相似的功能。关键的概念是客户类以相同的方式对待单独的对象与一组对象，即所谓的组合对象。

组合模式有时候又叫部分 - 整体模式。在树型结构问题中模糊了简单元素和复杂元素的概念，客户程序可以像处理简单元素一样来处理复杂元素，从而使得客户程序与复杂元素的内部结构解耦。

组合模式指将对象组合成树形结构，以表示“部分 - 整体”的层次结构。组合模式使得用户对单个对象和组合对象的使用具有一致性。

组合模式结构图如图所示。

Python设计模式（6）：组合模式_数据

组合模式所包含的各组成部分意义如下。

  1. Component：为组合模式中的对象声明接口，在适当的情况下，实现所有类共有接口的默认行为，声明一个接口用于访问和管理其子组件；在递归结构中定义一个接口，用于访问一个父组件，并在合适的情况下实现。
  2. Leaf：在组合模式中表示叶节点对象，叶节点对象没有子节点，实现 Component 的所有方法。
  3. Composite：表示组合部件（注意部件带有子部件），实现操纵子部件的所有方法；实现所有在 Component 的操作。
  4. Client：通过 Component 接口操纵组合部件的对象。

各组成部分的协作过程是，用户使用 Component 类接口与组合结构中的对象进行交互。如果接受者是一个 Leaf，则直接处理请求；如果接受者是 Composite，则通常将请求发送给其子部件，在转发请求之前或之后可能执行一些辅助操作。

组合模式的优点如下。

  1. 定义了包含基本对象和组合对象的类层次结构，基本对象可以被组合成更复杂的组合对象，而这个组合对象又可以被组合。
  2. 简化了客户代码。客户可以一致的使用组合对象和单个对象，通常用户不知道处理的是一个叶节点还是一个组合组件。
  3. 使得更容易增加新类型的组件。新定义的 Composite 和 Leaf 子类自动与已有的结构和客户代码一起工作，客户程序不需要因为新的 Component 类而去改变。
  4. 使设计变得更通用。

from abc import ABC, abstractmethod


class Component(ABC):
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    @abstractmethod
    def operation(self, depth):
        pass

    @abstractmethod
    def add(self, c):
        pass

    @abstractmethod
    def remove(self, c):
        pass

    @abstractmethod
    def get_child(self, index):
        pass


class Composite(Component):
    def __init__(self, name):
        Component.__init__(self, name)
        self.children = []

    def operation(self, depth):
        strtemp = ''
        for i in range(depth):
            strtemp += strtemp+'-'
        print(strtemp+self.name)
        for comp in self.children:
            comp.operation(depth+2)

    def add(self, c):
        self.children.append(c)

    def remove(self, c):
        self.children.remove(c)

    def get_child(self, index):
        return self.children[index]


class Leaf(Component):
    def operation(self, depth):
        strtemp = ''
        for i in range(depth):
            strtemp += strtemp+'-'
        print(strtemp+self.name)

    def add(self, c):
        print('不能添加下级节点！')

    def remove(self, c):
        print('不能删除下级节点！')

    def get_child(self, index):
        print('没有下级节点！')


class Client:
    @staticmethod
    def main():
        # 生成树根
        root = Composite("root")
        # 根上长出2个叶子
        root.add(Leaf('leaf A'))
        root.add(Leaf('leaf B'))
        # 根上长出树枝Composite X
        comp = Composite("Composite X")
        comp.add(Leaf('leaf XA'))
        comp.add(Leaf('leaf XB'))
        root.add(comp)
        # 根上长出树枝Composite X
        comp2 = Composite("Composite XY")
        # Composite X长出2个叶子
        comp2.add(Leaf('leaf XYA'))
        comp2.add(Leaf('leaf XYB'))
        root.add(comp2)
        # 根上又长出2个叶子,C和D,D没长好,掉了
        root.add(Leaf('Leaf C'))
        leaf = Leaf("Leaf D")
        root.add(leaf)
        root.remove(leaf)
        # 展示组织
        root.operation(1)


if __name__ == '__main__':
    Client.main()

今天的文章有不懂的可以加群，群号：822163725，备注：小陈学Python，不备注可是会被拒绝的哦~！

Python设计模式（6）：组合模式_组合模式_02

Python设计模式（6）：组合模式_组合模式_03


Python设计模式（6）：组合模式_层次结构_04