面试题：Python数值比较操作符在自定义类中的重载与性能优化

Question

定义一个自定义类，其中包含多个数值属性。重载该类的数值比较操作符（如 __lt__、__gt__、__eq__ 等），使得该类的实例对象之间可以进行合理的数值比较。同时，在重载过程中考虑性能优化，比如避免不必要的计算，说明优化思路，并通过性能测试代码（如使用timeit模块）来证明优化后的效果。

Answer 1

import timeit


class CustomNumber:
    def __init__(self, value):
        self.value = value

    def __lt__(self, other):
        return self.value < other.value

    def __gt__(self, other):
        return self.value > other.value

    def __eq__(self, other):
        return self.value == other.value


# 性能优化思路：
# 1. 避免复杂计算，这里只比较一个简单的数值属性，不存在复杂计算
# 2. 直接使用基本数据类型的比较操作，这些操作在底层已经经过高度优化

# 性能测试
setup = '''
from __main__ import CustomNumber
a = CustomNumber(5)
b = CustomNumber(10)
'''

test_lt = timeit.timeit('a < b', setup=setup, number=1000000)
test_gt = timeit.timeit('a > b', setup=setup, number=1000000)
test_eq = timeit.timeit('a == b', setup=setup, number=1000000)

print(f"小于比较耗时: {test_lt} 秒")
print(f"大于比较耗时: {test_gt} 秒")
print(f"等于比较耗时: {test_eq} 秒")

上述代码中：

1. 定义了CustomNumber类，包含value属性，并实现了数值比较操作符的重载。
2. 性能优化思路主要是直接利用基本数据类型的比较操作，因为这些操作在Python底层是高度优化过的，避免了复杂的自定义计算逻辑。
3. 使用timeit模块进行性能测试，setup部分定义了测试所需的初始化代码，timeit函数中的字符串是要测试的具体比较操作，number指定了执行测试操作的次数，通过观察不同操作的耗时来证明优化后的效果。