面试题：Python组合模式在复杂项目中的应用场景

Question

假设你正在参与一个大型Python项目，该项目涉及文件系统的操作模拟，包括目录和文件的管理，要求使用组合模式来设计相关类结构。请描述你的设计思路，并给出关键代码片段。

Answer 1

设计思路

1. 抽象组件类：定义一个抽象基类，作为文件和目录的共同接口，包含操作文件系统对象的通用方法，如获取名称、添加子对象、删除子对象等。
2. 文件类：继承自抽象组件类，代表文件对象，实现抽象基类中的方法。由于文件没有子对象，添加和删除子对象方法可以抛出不支持操作的异常。
3. 目录类：继承自抽象组件类，代表目录对象，维护一个子对象列表，实现添加、删除子对象以及遍历子对象等方法。

关键代码片段

from abc import ABC, abstractmethod


class FileSystemComponent(ABC):
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    @abstractmethod
    def get_name(self):
        pass

    @abstractmethod
    def add(self, component):
        pass

    @abstractmethod
    def remove(self, component):
        pass

    @abstractmethod
    def display(self, depth):
        pass


class File(FileSystemComponent):
    def get_name(self):
        return self.name

    def add(self, component):
        raise NotImplementedError("文件不能添加子对象")

    def remove(self, component):
        raise NotImplementedError("文件不能删除子对象")

    def display(self, depth):
        print('-' * depth + self.name)


class Directory(FileSystemComponent):
    def __init__(self, name):
        super().__init__(name)
        self.children = []

    def get_name(self):
        return self.name

    def add(self, component):
        self.children.append(component)

    def remove(self, component):
        if component in self.children:
            self.children.remove(component)

    def display(self, depth):
        print('-' * depth + self.name)
        for child in self.children:
            child.display(depth + 2)

你可以这样使用这些类：

# 创建文件和目录
root = Directory("root")
dir1 = Directory("dir1")
file1 = File("file1.txt")
file2 = File("file2.txt")

# 构建文件系统结构
root.add(dir1)
dir1.add(file1)
root.add(file2)

# 显示文件系统结构
root.display(0)