python的代数数据类型
algebraic-data-types的Python项目详细描述
adt
adt是一个库，在python中提供代数数据类型，语法清晰直观，并支持通过amypy plugin输入mypy plugin
目录：
什么是代数数据类型？
代数数据类型（也称为ADT）是一种表示单个类型的多个变体的方法，每个变体都可以有一些与之相关的数据。这个想法非常类似于标记的联合和和和类型，在python中表示为枚举。
ADT对于各种数据结构都很有用，包括二进制树：
@adtclassTree:EMPTY:CaseLEAF:Case[int]NODE:Case["Tree","Tree"]
抽象语法树（就像您可以作为解析器、编译器或解释器的一部分实现）：
@adtclassExpression:LITERAL:Case[float]UNARY_MINUS:Case["Expression"]ADD:Case["Expression","Expression"]MINUS:Case["Expression","Expression"]MULTIPLY:Case["Expression","Expression"]DIVIDE:Case["Expression","Expression"]
或变体类型的更一般的版本，如表示类型A或类型B的或类型，但不能同时表示这两种类型：
L=TypeVar('L')R=TypeVar('R')@adtclassEither(Generic[L,R]):LEFT=Case[L]RIGHT=Case[R]
模式匹配
现在，定义一个类型本身并不那么有趣。当您在ADT上进行模式匹配（有时称为"解构"）时，ADT的许多表现性就产生了。
例如，我们可以使用上面的adt来实现一种错误处理：
# Defined in some other module, perhapsdefsome_operation()->Either[Exception,int]# Run some_operation, and handle the success or failuredefault_value=5returnsome_operation().match(# In this case, we're going to ignore any exception we receiveleft=lambdaex:default_value,right=lambdaresult:result)
旁白：这与错误处理在语言中的实现方式非常相似，如haskell，因为它避免了引发和捕获异常的不可预测的控制流，并确保呼叫者需要明确地决定在错误情况下要做什么。
对于上面的表达式类型，也可以执行同样的操作（只需要匹配更多的情况）：
e:Expressionresult=e.match(literal=lambdan:...,unary_minus=lambdaexpr:...,add=lambdalhs,rhs:...,minus=lambdalhs,rhs:...,multiply=lambdalhs,rhs:...,divide=lambdalhs,rhs:...)
与枚举相比
adt与python标准库中的enums有些相似（事实上，大写的命名约定故意相似）。
例如，枚举版本的表达式可能看起来像：
classExpression(Enum):LITERAL=auto()UNARY_MINUS=auto()ADD=auto()MINUS=auto()MULTIPLY=auto()DIVIDE=auto()
但是，这不允许数据与这些枚举值中的每一个相关联。表达式的特定值将告诉您存在的表达式的类型，但表达式的操作数仍必须存储在其他视图中这里，
从这个角度来看，adt类似于enums，可以有选择地将数据与每个案例关联起来。
与继承相比
代数数据类型是面向对象编程语言的一个相对较新的介绍，原因很简单，继承可以复制相同的行为。
继续我们的示例，使用表达式adt，下面介绍如何用python中的继承来表示它：
classExpression(ABC):passclassLiteralExpression(Expression):def__init__(self,value:float):passclassUnaryMinusExpression(Expression):def__init__(self,inner:Expression):passclassAddExpression(Expression):def__init__(self,lhs:Expression,rhs:Expression):passclassMinusExpression(Expression):def__init__(self,lhs:Expression,rhs:Expression):passclassMultiplyExpression(Expression):def__init__(self,lhs:Expression,rhs:Expression):passclassDivideExpression(Expression):def__init__(self,lhs:Expression,rhs:Expression):pass
这显然更加冗长，使用这些类型的代码也变得更加复杂：
e:Expressionifisinstance(e,LiteralExpression):result=# do something with e.valueelifisinstance(e,UnaryMinusExpression):result=# do something with e.innerelifisinstance(e,AddExpression):result=# do something with e.lhs and e.rhselifisinstance(e,MinusExpression):result=# do something with e.lhs and e.rhselifisinstance(e,MultiplyExpression):result=# do something with e.lhs and e.rhselifisinstance(e,DivideExpression):result=# do something with e.lhs and e.rhselse:raiseValueError(f'Unexpected type of expression: {e}')
ADT提供了一种简单的方法来定义一种类型，它是一组可能的案例中的一个，并且允许数据与每个案例关联，并与之打包/解包。
其他编程语言中的示例
代数数据类型在函数式编程语言中非常常见，如haskell或scala，但它们也越来越被"主流"编程语言所接受。
下面是几个例子。
生锈
rustenums实际上是成熟的adt。以下是如何定义或ADT的方法：
enumEither<L,R>{Left(L),Right(R),}
雨燕
swift枚举与rust非常相似，通过支持"关联值"，它们的行为类似于代数数据类型。
@adtclassTree:EMPTY:CaseLEAF:Case[int]NODE:Case["Tree","Tree"]0
类型脚本
typescript通过一种称为"discriminated unions"的语言功能提供ADT
从他们的文档中可以看到这个示例：
@adtclassTree:EMPTY:CaseLEAF:Case[int]NODE:Case["Tree","Tree"]1
安装
要在python项目中添加adt作为库，只需运行pip（或pip3，因为它可能在您的系统中命名）：
@adtclassTree:EMPTY:CaseLEAF:Case[int]NODE:Case["Tree","Tree"]2
这将安装来自pypi的最新版本。
mypy插件
该库还附带了一个用于mypy的插件，该插件允许对@adt定义进行类型检查。如果您已经在使用mypy，则需要该插件以避免无意义的类型错误。
要启用adt类型检查插件，请将以下内容添加到项目工作目录中的mypy.ini文件中：
@adtclassTree:EMPTY:CaseLEAF:Case[int]NODE:Case["Tree","Tree"]3
定义ADT
要开始定义自己的数据类型，请导入@adtdecorator和case[…]注释：
@adtclassTree:EMPTY:CaseLEAF:Case[int]NODE:Case["Tree","Tree"]4
然后，定义一个新的python类，在该类上应用@adtdecorator:
@adtclassTree:EMPTY:CaseLEAF:Case[int]NODE:Case["Tree","Tree"]5
对于ADT将具有的每个案例（变量），使用case注释声明一个字段。用所有的大写名称声明字段是传统的做法，但唯一真正的限制是它们不能是小写的。
@adtclassTree:EMPTY:CaseLEAF:Case[int]NODE:Case["Tree","Tree"]6
如果要将某些数据与特定案例关联，请在case之后的括号中列出该数据的类型（类似于generic[…]和tuple[…]来自typing的注释）。例如，要添加带有关联字符串的案例：
@adtclassTree:EMPTY:CaseLEAF:Case[int]NODE:Case["Tree","Tree"]7
只要列出所有类型，就可以用任意多个关联的数据片段构建案例：
@adtclassTree:EMPTY:CaseLEAF:Case[int]NODE:Case["Tree","Tree"]8
ADT也可以是递归的，也就是说，ADT本身可以存储在一个特定的case旁边，尽管类名必须用双引号提供（这个限制也可以是适用于键入）。
递归adt的一个典型例子是链表。在这里，列表也被设置为泛型，覆盖类型t：
@adtclassTree:EMPTY:CaseLEAF:Case[int]NODE:Case["Tree","Tree"]9
有关完整ADT定义的更多示例，请参见库中的测试。
生成的功能
给定ADT定义如下：
@adtclassExpression:LITERAL:Case[float]UNARY_MINUS:Case["Expression"]ADD:Case["Expression","Expression"]MINUS:Case["Expression","Expression"]MULTIPLY:Case["Expression","Expression"]DIVIDE:Case["Expression","Expression"]0
@adt装饰程序将自动生成以下形式的访问器方法：
@adtclassExpression:LITERAL:Case[float]UNARY_MINUS:Case["Expression"]ADD:Case["Expression","Expression"]MINUS:Case["Expression","Expression"]MULTIPLY:Case["Expression","Expression"]DIVIDE:Case["Expression","Expression"]1
这些访问器可用于获取与ADT案例相关联的数据，但如果ADT不是用匹配的案例构造的，则访问器将引发异常。当您已经知道ADT对象的情况时，这是一个速记法。
@adt还将自动生成一个模式匹配方法，当您事先不知道您有哪种情况时，可以使用该方法：
@adtclassExpression:LITERAL:Case[float]UNARY_MINUS:Case["Expression"]ADD:Case["Expression","Expression"]MINUS:Case["Expression","Expression"]MULTIPLY:Case["Expression","Expression"]DIVIDE:Case["Expression","Expression"]2
有关使用这些生成的方法的示例，请参见库的测试。
