面试题：Python高阶函数与装饰器在设计模式中的应用

Question

请结合Python的高阶函数和装饰器，阐述它们在策略模式中的应用原理，并给出一个简单的策略模式代码示例，该示例至少包含两个不同的策略函数以及使用装饰器来注册这些策略的逻辑。

Answer 1

高阶函数和装饰器在策略模式中的应用原理

1. 高阶函数：高阶函数是指可以接受一个或多个函数作为参数，并且/或者返回一个函数作为结果的函数。在策略模式中，高阶函数可以用来封装不同的策略逻辑，使得这些策略逻辑可以像数据一样被传递和使用。例如，我们可以将不同的算法函数作为参数传递给一个高阶函数，这个高阶函数可以根据不同的条件调用不同的算法函数，从而实现不同的策略。

2. 装饰器：装饰器本质上是一个高阶函数，它可以在不修改原函数代码的情况下，为原函数添加额外的功能。在策略模式中，装饰器可以用来注册不同的策略函数。通过装饰器，我们可以将策略函数注册到一个字典或者其他数据结构中，这样在运行时可以根据需要动态地选择并调用相应的策略函数。

策略模式代码示例

# 存储策略的字典
strategy_dict = {}


def register_strategy(func):
    """
    装饰器函数，用于注册策略
    """
    strategy_dict[func.__name__] = func
    return func


@register_strategy
def strategy1(x, y):
    return x + y


@register_strategy
def strategy2(x, y):
    return x * y


def execute_strategy(strategy_name, x, y):
    """
    根据策略名称执行相应的策略
    """
    if strategy_name in strategy_dict:
        return strategy_dict[strategy_name](x, y)
    else:
        raise ValueError(f"策略 {strategy_name} 未定义")


# 示例使用
result1 = execute_strategy('strategy1', 2, 3)
result2 = execute_strategy('strategy2', 2, 3)

print(result1)  # 输出: 5
print(result2)  # 输出: 6

在上述代码中：

1. register_strategy 是一个装饰器，它将被装饰的函数注册到 strategy_dict 中。
2. strategy1 和 strategy2 是两个不同的策略函数，通过 @register_strategy 装饰器注册到策略字典中。
3. execute_strategy 函数根据传入的策略名称，从 strategy_dict 中获取相应的策略函数并执行。