首先要說明的一下，所描述的是 Python 中的 運算表達式 的部分，不是 Python 表達式的部分。
關于什么是 Python 中的運算表達式，可以參考 Python 文檔 10.3.1. MApping Operators to Functions 部分，所需要傳遞的就是這部分運算表達式。
一個簡單的問題
題目如下:
給定一個實數列表和區間，找出區間部分。
這個問題中有 2 個變量，一個是實數列表，一個區間。其中區間包含幾種情況：
- 左開右開
- 左開右閉
- 左閉右開
- 左開右開
由于區間存在多種情況，無法通過一種固定的形式去描述這個區間。
假設左邊界是 a，右邊界是 b，列表中某個變量是 x，那么轉換成區間關系就是：
- (a, b)：a < x < b
- (a, b]：a < x <= b
- [a, b)：a <= x < b
- [a, b]：a <= x <=b
那么如何使用一種優雅的方式獲取這種運算關系，就是要解決的一個問題。
典型的應用
傳遞運算表達式在 Python 中最典型的應用在 ORM 上。
Python 調用關系型數據庫基本上都是通過 Database API 來實現的，查詢數據依賴于 SQL，ORM 最大方便之一就是能生成查詢所用的 SQL。
非關系型數據庫中有的 query 語句也支持條件查詢，比如 AWS 的 Dynamodb。那么如何通過 ORM 來生成 query 語句也是一直重要的地方。
在 peewee 文檔的 Query operators 中可以看到這個 ORM 支持常用的操作符來表示字段和字段之間的關系。
文檔中還用通過函數來表達關系，他們實質上是一樣的，但是這個不在討論范圍之類
# Find the user whose username is "charlie".
User.select().where(User.username == 'charlie')
# Find the users whose username is in [charlie, huey, mickey]
User.select().where(User.username << ['charlie', 'huey', 'mickey'])
從上面代碼中可以看出用 == 來表示相等，用 << 表示 IN。
解決方案
中心思想非常簡單：存儲還原操作符與參數
Python 所支持的操作符都可以通過重寫魔法方法來重新實現邏輯，所以在魔法方法中已經可以拿到操作符和參數。
一元操作符和二元操作符都是如此。
所以，最開始那個問題可以分為兩個步驟來完成。
第一步，存儲操作符和參數，可以采用一個類重寫相關操作符完成。
class Expression:
def __eq__(self, other):
return Operator('==', other)
def __lt__(self, other):
return Operator('<', other)
def __le__(self, other):
return Operator('<=', other)
def __gt__(self, other):
return Operator('>', other)
def __ge__(self, other):
return Operator('>=', other)
第二步，還原操作符和參數。在 Operator 類中完成從操作符轉化為函數的過程。
import operator
class Operator:
def __init__(self, operator_, rhs):
self._operator = operator_
self._rhs = rhs
self._operator_map = {
'==': operator.eq,
'<': operator.lt,
'<=': operator.le,
'>': operator.gt,
'>=': operator.ge
}
@property
def value(self):
return self._rhs
@property
def operator(self):
return self._operator_map[self._operator]
一個 Operator 的實例就是一個運算表達式，可以自己定義操作符和函數的關系，來完成一些特殊的操作。
所以，有了 Expression 和 Operator，就能很優雅地解出最開始問題的答案
def pick_range(data, left_exp, right_exp):
lvalue = left_exp.value
rvalue = right_exp.value
loperator = left_exp.operator
roperator = right_exp.operator
return [item for item in data if loperator(item, lvalue) and roperator(item, rvalue)]
最后來幾個測試用例
>>> exp = Expression()
>>> data = [1, 3, 4, 5, 6, 8, 9]
>>> pick_range(data, 1 < exp, exp < 6)
[3, 4, 5]
>>> pick_range(data, 1 <= exp, exp < 6)
[1, 3, 4, 5]
>>> pick_range(data, 1 < exp, exp <= 6)
[3, 4, 5, 6]
>>> pick_range(data, 1 <= exp, exp <= 6)
[1, 3, 4, 5, 6]
>>>
總結
關于傳遞運算表達式，知道的人會覺得簡單，不知道的人一時間摸不著頭腦。
Python 強大神秘，簡約的邏輯中總是有復雜的背后支持，深入 Python 才能明白 Python 之美。
