如何实现 Python 列表数据结构不支持 in 运算符
在 Python 中，in 运算符常用于检查一个值是否存在于序列（如列表、元组、字符串等）中。然而，有时你可能想禁止这种操作或自定义这种行为。本文将通过几个具体步骤来教会你如何实现这一点，并展示代码实现的详尽说明。
整体流程
在实现 Python 列表数据结构不支持 in 运算符之前，我们先来概览一下整体流程。我们会通过一个自定义的列表类来实现这个功能。以下是关键步骤：
| 步骤 | 描述 |
|---|---|
| 1 | 创建自定义的列表类 MyList |
| 2 | 在类中实现基本的列表操作 |
| 3 | 禁用 in 运算符，通过自定义魔法方法 __contains__ |
| 4 | 测试自定义的列表类 |
详细步骤
第一步：创建自定义的列表类 MyList
在这个步骤中，我们将定义一个名为 MyList 的类， 并在其中继承内置的 list 类，以便我们能够使用其基本功能。
class MyList(list):
"""自定义的列表类，继承自内置的 list 类。"""
def __contains__(self, item):
"""重写了 __contains__ 方法，禁止使用 in 运算符。"""
raise NotImplementedError("此列表不支持 'in' 运算符。")
代码说明：
class MyList(list):定义一个新的类MyList，继承了list。def __contains__(self, item):定义了__contains__方法，这个方法在运行in运算符时被调用。raise NotImplementedError(...)抛出一个异常，以阻止in运算符的使用。
第二步：在列中实现基本的列表操作
虽然我们不允许 in 运算符，但仍然需要允许其他基本操作，如添加元素、删除元素等。
class MyList(list):
def __contains__(self, item):
raise NotImplementedError("此列表不支持 'in' 运算符。")
def add(self, item):
"""向列表添加一个新项目。"""
self.append(item)
def remove_item(self, item):
"""从列表中移除一个项目。"""
self.remove(item)
代码说明：
def add(self, item):我们定义了一个add方法，用于在列表中添加新元素。self.append(item)调用内置的append方法，将元素添加到列表末尾。def remove_item(self, item):定义了remove_item方法，用于从列表中删除元素。self.remove(item)调用内置的remove方法，移除给定元素。
第三步：禁用 in 运算符
这一部分已经在 __contains__ 方法中完成。通过自定义该方法，我们确保了 in 运算符会引发异常。
第四步：测试自定义的列表类
最后，我们需要测试实现的 MyList 类，确保其功能正常，并验证 in 运算符的禁用。
if __name__ == "__main__":
my_list = MyList()
my_list.add(1)
my_list.add(2)
print("当前列表内容:", my_list)
try:
print(1 in my_list) # 尝试在列表中使用 in 运算符
except NotImplementedError as e:
print(e) # 捕获异常并打印信息
代码说明：
if __name__ == "__main__":确保只有在直接运行此文件时才执行以下代码。my_list = MyList()创建一个MyList的实例。my_list.add(1)和my_list.add(2)添加元素。print("当前列表内容:", my_list)打印当前列表。try ... except NotImplementedError as e:处理可能抛出的异常，尝试使用in运算符。
结果展示：关系图与旅行
我们可以使用 mermaid 语法展示自定义类与其关系，以及程序执行的旅行路线。
关系图
erDiagram
MyList {
+add(item)
+remove_item(item)
+__contains__(item)
}
list {
+append(item)
+remove(item)
}
MyList --|> list: inherits
旅行图
journey
title 自定义 MyList 类的操作之旅
section 添加功能
创建 MyList : 5: 无
添加 1 到 MyList : 5: 无
添加 2 到 MyList : 5: 无
section 使用 in 运算符
尝试 1 in MyList : 5: 捕获异常
结尾
通过上述步骤，你应该已经了解到如何实现一个自定义的列表类，并禁用 in 运算符。这样的实现虽有些特殊，但可以用于特定需求的应用场景。记住，通过对内置类的扩展和重写魔法方法，我们可以灵活地改变类的行为，满足需求。
希望这篇文章能帮助你更深入地理解 Python 的编码技巧与习惯，为你的编程之路打下坚实的基础。如今，编写高效的代码不仅需要技巧，还需要思考与设计。
