* 4.8_01

mod_oop/4.8_01_linked_graph.py

@@ -12,7 +12,8 @@ Link - для описания связи между двумя произвол
 LinkedGraph - для представления связного графа в целом (карта целиком).
 
 Объекты класса Vertex должны создаваться командой:
-v = Vertex()
+>>> v = Vertex()
+
 и содержать локальный атрибут:
 _links - список связей с другими вершинами графа (список объектов класса Link).
 
@@ -20,7 +21,9 @@ _links - список связей с другими вершинами граф
 links - для получения ссылки на список _links.
 
 Объекты следующего класса Link должны создаваться командой:
-link = Link(v1, v2)
+>>> v1 = Vertex(); v2 = Vertex()
+>>> link = Link(v1, v2)
+
 где v1, v2 - объекты класса Vertex (вершины графа). Внутри каждого объекта класса Link должны формироваться следующие локальные атрибуты:
 
 _v1, _v2 - ссылки на объекты класса Vertex, которые соединяются данной связью;
@@ -32,7 +35,7 @@ v2 - для получения ссылки на вершину v2;
 dist - для изменения и считывания значения атрибута _dist.
 
 Наконец, объекты третьего класса LinkedGraph должны создаваться командой:
-map_graph = LinkedGraph()
+>>> map_graph = LinkedGraph()
 
 В каждом объекте класса LinkedGraph должны формироваться локальные атрибуты:
 _links - список из всех связей графа (из объектов класса Link);
@@ -58,30 +61,29 @@ _links = [Link(v1, v2)]
 
 Пример использования классов, применительно к схеме метро (эти строчки в программе писать не нужно):
 
-map_graph = LinkedGraph()
+>>> Vertex._num = 0
-
+>>> map_graph = LinkedGraph()
-v1 = Vertex()
+>>> v1 = Vertex()
-v2 = Vertex()
+>>> v2 = Vertex()
-v3 = Vertex()
+>>> v3 = Vertex()
-v4 = Vertex()
+>>> v4 = Vertex()
-v5 = Vertex()
+>>> v5 = Vertex()
-v6 = Vertex()
+>>> v6 = Vertex()
-v7 = Vertex()
+>>> v7 = Vertex()
-
+>>> map_graph.add_link(Link(v1, v2))
-map_graph.add_link(Link(v1, v2))
+>>> map_graph.add_link(Link(v2, v3))
-map_graph.add_link(Link(v2, v3))
+>>> map_graph.add_link(Link(v1, v3))
-map_graph.add_link(Link(v1, v3))
+>>> map_graph.add_link(Link(v4, v5))
-
+>>> map_graph.add_link(Link(v6, v7))
-map_graph.add_link(Link(v4, v5))
+>>> map_graph.add_link(Link(v2, v7))
-map_graph.add_link(Link(v6, v7))
+>>> map_graph.add_link(Link(v3, v4))
-
+>>> map_graph.add_link(Link(v5, v6))
-map_graph.add_link(Link(v2, v7))
+>>> len(map_graph._links)
-map_graph.add_link(Link(v3, v4))
+8
-map_graph.add_link(Link(v5, v6))
+>>> len(map_graph._vertex)
-
+7
-print(len(map_graph._links))   # 8 связей
+>>> map_graph.find_path(v1, v6)
-print(len(map_graph._vertex))  # 7 вершин
+([Vertex('A'), Vertex('B'), Vertex('G'), Vertex('F')], [Link(Vertex('A'), Vertex('B'), 1), Link(Vertex('B'), Vertex('G'), 1), Link(Vertex('F'), Vertex('G'), 1)])
-path = map_graph.find_path(v1, v6)
 
 Однако, в таком виде применять классы для схемы карты метро не очень удобно.
 Например, здесь нет указаний названий станций, а также длина каждого сегмента равна 1, что не соответствует действительности.
@@ -91,7 +93,8 @@ class Station(Vertex): ... - для описания станций метро;
 class LinkMetro(Link): ... - для описания связей между станциями метро.
 
 Объекты класса Station должны создаваться командой:
-st = Station(name)
+>>> st = Station(name := "Домодедовская")
+
 где name - название станции (строка). В каждом объекте класса Station должен дополнительно формироваться локальный атрибут:
 name - название станции метро.
 
@@ -99,37 +102,42 @@ name - название станции метро.
 В самом классе Station переопределите магические методы __str__() и __repr__(), чтобы они возвращали название станции метро (локальный атрибут name).
 
 Объекты второго класса LinkMetro должны создаваться командой:
-link = LinkMetro(v1, v2, dist)
+>>> link = LinkMetro(v1, v2, dist := 2)
+
 где v1, v2 - вершины (станции метро); dist - расстояние между станциями (любое положительное число).
 (Также не забывайте в инициализаторе этого дочернего класса вызывать инициализатор базового класса).
 
 В результате, эти классы должны совместно работать следующим образом (эти строчки в программе писать не нужно):
 
-map_metro = LinkedGraph()
+>>> map_metro = LinkedGraph()
-v1 = Station("Сретенский бульвар")
+>>> v1 = Station("Сретенский бульвар")
-v2 = Station("Тургеневская")
+>>> v2 = Station("Тургеневская")
-v3 = Station("Чистые пруды")
+>>> v3 = Station("Чистые пруды")
-v4 = Station("Лубянка")
+>>> v4 = Station("Лубянка")
-v5 = Station("Кузнецкий мост")
+>>> v5 = Station("Кузнецкий мост")
-v6 = Station("Китай-город 1")
+>>> v6 = Station("Китай-город 1")
-v7 = Station("Китай-город 2")
+>>> v7 = Station("Китай-город 2")
 
-map_metro.add_link(LinkMetro(v1, v2, 1))
+>>> map_metro.add_link(LinkMetro(v1, v2, 1))
-map_metro.add_link(LinkMetro(v2, v3, 1))
+>>> map_metro.add_link(LinkMetro(v2, v3, 1))
-map_metro.add_link(LinkMetro(v1, v3, 1))
+>>> map_metro.add_link(LinkMetro(v1, v3, 1))
 
-map_metro.add_link(LinkMetro(v4, v5, 1))
+>>> map_metro.add_link(LinkMetro(v4, v5, 1))
-map_metro.add_link(LinkMetro(v6, v7, 1))
+>>> map_metro.add_link(LinkMetro(v6, v7, 1))
 
-map_metro.add_link(LinkMetro(v2, v7, 5))
+>>> map_metro.add_link(LinkMetro(v2, v7, 5))
-map_metro.add_link(LinkMetro(v3, v4, 3))
+>>> map_metro.add_link(LinkMetro(v3, v4, 3))
-map_metro.add_link(LinkMetro(v5, v6, 3))
+>>> map_metro.add_link(LinkMetro(v5, v6, 3))
 
-print(len(map_metro._links))
+>>> print(len(map_metro._links))
-print(len(map_metro._vertex))
+8
-path = map_metro.find_path(v1, v6)  # от сретенского бульвара до китай-город 1
+>>> print(len(map_metro._vertex))
-print(path[0])    # [Сретенский бульвар, Тургеневская, Китай-город 2, Китай-город 1]
+7
-print(sum([x.dist for x in path[1]]))  # 7
+>>> path = map_metro.find_path(v1, v6)  # от сретенского бульвара до китай-город 1
+>>> print(path[0])    # [Сретенский бульвар, Тургеневская, Китай-город 2, Китай-город 1]
+[Сретенский бульвар, Тургеневская, Китай-город 2, Китай-город 1]
+>>> print(sum([x.dist for x in path[1]]))  # 7
+7
 
 P.S. В программе нужно объявить только классы Vertex, Link, LinkedGraph, Station, LinkMetro. На экран ничего выводить не нужно.
 """
@@ -137,7 +145,7 @@ P.S. В программе нужно объявить только классы
 from collections import defaultdict
 from dataclasses import dataclass, field
 from functools import total_ordering
-from typing import List, Union
+from typing import List, Optional, Tuple, Union
 
 
 def make_properties_prot(*names):
@@ -159,12 +167,14 @@ def make_properties_prot(*names):
 
 
 class AutoNamed:
-    _num = 0
+    _num: int = 0
     name: str
 
     @staticmethod
-    def column_code(num):
+    def column_code(num: int) -> str:
-        def gen(n):
+        """Имя как код колонки в Excel по порядковому номеру с 1"""
+
+        def gen(n: int):
             a = ord("A")
             sz = ord("Z") - a + 1
             while n:
@@ -182,7 +192,7 @@ class AutoNamed:
 
 @make_properties_prot("links")
 class Vertex(AutoNamed):
-    def __init__(self, name=None):
+    def __init__(self, name: Optional[str] = None):
         if name:
             self.name = name
         self._links = []
@@ -238,7 +248,7 @@ class LinksPath:
             return sum([x.dist for x in self.links])
         return float("inf")
 
-    def add_link(self, link):
+    def add_link(self, link: Link):
         if link not in self.links:
             self.links.append(link)
         return self
@@ -263,52 +273,51 @@ class LinksPath:
 
 @make_properties_prot("links", "vertex")
 class LinkedGraph:
-    def __init__(self, vertex=None, links=None):
+    def __init__(self, vertex: Optional[Vertex] = None, links: Optional[Link] = None):
         self._vertex = vertex or []
         self._links = links or []
 
     def __repr__(self) -> str:
         return f"{self.__class__.__name__}{(self.vertex, self.links)!r}"
 
-    def add_vertex(self, v):
+    def add_vertex(self, v: Vertex):
         if v not in self._vertex:
             self._vertex.append(v)
 
-    def add_link(self, link):
+    def add_link(self, link: Link):
         if link not in self._links:
             self._links.append(link)
             for v in link:
                 self.add_vertex(v)
 
-    def dijkstras(self, start, stop=None):
+    def dijkstras(self, start: Vertex, stop: Optional[Vertex] = None):
+        def walk(remaining, paths, current):
+            while remaining:
+                remaining.discard(current)
+                yield current
+                if current == stop:
+                    break
+                if remaining:
+                    current = min(remaining, key=lambda x: paths[x])
+
         paths = defaultdict(LinksPath)
         paths[start].is_start = True
-        remaining, current = set(self.vertex), start
+        remaining = set(self.vertex)
-        while remaining:
+        for current in walk(remaining, paths, start):
-            remaining.discard(current)
             for link in current:
-                for v in link:
+                for v in filter(lambda v: v in remaining, link):
-                    if v not in remaining:
-                        continue
                     new_path = paths[current].copy().add_link(link)
-                    if new_path < paths[v]:
+                    paths[v] = min(paths[v], new_path)
-                        paths[v] = new_path
-            if current == stop:
-                break
-            if remaining:
-                current = min(remaining, key=lambda x: paths[x])
         return paths
 
-    def find_path(self, start_v, stop_v):
+    def find_path(
+        self, start_v: Vertex, stop_v: Vertex
+    ) -> Tuple[List[Vertex], List[Link]]:
         path = self.dijkstras(start_v, stop_v)[stop_v]
         return path.vertex, path.links
 
 
 class Station(Vertex):
-    def __init__(self, name: str):
-        super().__init__()
-        self.name = name
-
     def __repr__(self):
         return self.name
 
@@ -317,14 +326,9 @@ class LinkMetro(Link):
     ...
 
 
-vA = Vertex("A")
+print("-------------------------------------------")
-vB = Vertex("B")
-vC = Vertex("C")
-vD = Vertex("D")
-vE = Vertex("E")
-vF = Vertex("F")
-vG = Vertex("G")
 
+vA, vB, vC, vD, vE, vF, vG = [Vertex() for _ in range(7)]
 map_graph = LinkedGraph()
 map_graph.add_link(Link(vA, vB))
 map_graph.add_link(Link(vB, vC))
@@ -340,6 +344,7 @@ map_graph.add_link(Link(vE, vF))
 print(len(map_graph._links))  # 8 связей
 print(len(map_graph._vertex))  # 7 вершин
 print(map_graph.find_path(vA, vG))
+# ([Vertex('A'), Vertex('B'), Vertex('G')], [Link(Vertex('A'), Vertex('B'), 1), Link(Vertex('B'), Vertex('G'), 1)])
 
 print("-------------------------------------------")
 
@@ -370,6 +375,7 @@ print(path[0])  # [Сретенский бульвар, Тургеневская
 print(sum([x.dist for x in path[1]]))  # 7
 
 print("-------------------------------------------", flush=True)
+Vertex._num = 0  # naming reset
 
 # exit(1)