1. 什么是訪問者模式？

訪問者模式是一種行為設計模式，它允許你在不改變對象結構的前提下，定義新的操作。通過將操作封裝在訪問者對象中，訪問者模式使得你可以在不修改元素類的情況下，向元素類添加新的功能。

訪問者模式的核心思想是將操作與對象結構分離。通過引入一個訪問者對象，允許你在不修改對象結構的情況下，定義新的操作。這樣可以提高系統的靈活性和可擴展性。

訪問者模式通常包含以下幾個組成部分：

• 訪問者接口（Visitor Interface）：定義訪問者的接口，通常包含對每個元素類的訪問方法。
• 具體訪問者（Concrete Visitor）：實現訪問者接口，定義對每個元素類的具體操作。
• 元素接口（Element Interface）：定義接受訪問者的接口，通常包含一個接受訪問者的方法。
• 具體元素（Concrete Element）：實現元素接口，定義具體的元素類。

訪問者模式在軟件設計中具有多種優點：

• 分離操作與對象結構：通過將操作封裝在訪問者中，訪問者模式使得操作與對象結構分離，增強了系統的靈活性。
• 易于擴展：可以通過添加新的訪問者來擴展系統的功能，而不需要修改現有的元素類。
• 集中操作：所有操作都集中在訪問者中，便于管理和維護。

# 訪問者接口
class DiscountVisitor:def visit_book(self, book):passdef visit_electronic(self, electronic):pass# 具體訪問者
class PercentageDiscount(DiscountVisitor):def visit_book(self, book):return book.price * 0.9  # 書籍享受10%的折扣def visit_electronic(self, electronic):return electronic.price * 0.85  # 電子產品享受15%的折扣# 元素接口
class Item:def accept(self, visitor):pass# 具體元素
class Book(Item):def __init__(self, price):self.price = pricedef accept(self, visitor):return visitor.visit_book(self)  # 接受訪問者class Electronic(Item):def __init__(self, price):self.price = pricedef accept(self, visitor):return visitor.visit_electronic(self)  # 接受訪問者# 客戶端代碼
if __name__ == "__main__":items = [Book(100), Electronic(200)]  # 創建購物車中的商品discount_visitor = PercentageDiscount()  # 創建折扣訪問者for item in items:discounted_price = item.accept(discount_visitor)  # 計算折扣后的價格print(f"Discounted price: {discounted_price}")

1. 訪問者接口：DiscountVisitor 類定義了訪問者的接口，包含對每個元素類的訪問方法（visit_book 和 visit_electronic）。
2. 具體訪問者：
   • PercentageDiscount 類實現了訪問者接口，定義了對每個元素類的具體操作（計算折扣后的價格）。
   • 在 visit_book 方法中，書籍享受10%的折扣；在 visit_electronic 方法中，電子產品享受15%的折扣。
3. 元素接口：Item 類定義了接受訪問者的接口，包含一個 accept 方法。
4. 具體元素：
   • Book 和 Electronic 類實現了元素接口，定義具體的商品類，并實現 accept 方法，接受訪問者。
5. 客戶端代碼：
   • 在客戶端代碼中，創建購物車中的商品和折扣訪問者，并通過調用 accept 方法來計算折扣后的價格。

2. 示例1：寵物店中的訪問者模式

• 訪問者接口（Visitor Interface）：定義訪問者的接口，通常包含對每個寵物類的訪問方法。
• 具體訪問者（Concrete Visitor）：實現訪問者接口，定義對每個寵物類的具體操作（如計算數量、平均體重和最大年齡）。
• 元素接口（Element Interface）：定義接受訪問者的接口，通常包含一個接受訪問者的方法。
• 具體元素（Concrete Element）：實現元素接口，定義具體的寵物類（如貓和狗）。

# 訪問者接口
class PetVisitor:def visit_cat(self, cat):passdef visit_dog(self, dog):pass# 具體訪問者：數量統計
class CountVisitor(PetVisitor):def __init__(self):self.cat_count = {'male': 0, 'female': 0}self.dog_count = {'male': 0, 'female': 0}def visit_cat(self, cat):self.cat_count[cat.gender] += 1def visit_dog(self, dog):self.dog_count[dog.gender] += 1def report(self):print(f"Cat Count: {self.cat_count['male']} males, {self.cat_count['female']} females")print(f"Dog Count: {self.dog_count['male']} males, {self.dog_count['female']} females")# 具體訪問者：平均體重計算
class WeightVisitor(PetVisitor):def __init__(self):self.total_cat_weight = 0self.total_dog_weight = 0self.cat_count = 0self.dog_count = 0def visit_cat(self, cat):self.total_cat_weight += cat.weightself.cat_count += 1def visit_dog(self, dog):self.total_dog_weight += dog.weightself.dog_count += 1def report(self):avg_cat_weight = self.total_cat_weight / self.cat_count if self.cat_count > 0 else 0avg_dog_weight = self.total_dog_weight / self.dog_count if self.dog_count > 0 else 0print(f"Average Cat Weight: {avg_cat_weight:.2f} kg")print(f"Average Dog Weight: {avg_dog_weight:.2f} kg")# 具體訪問者：最大年齡查找
class AgeVisitor(PetVisitor):def __init__(self):self.max_cat_age = 0self.max_dog_age = 0def visit_cat(self, cat):if cat.age > self.max_cat_age:self.max_cat_age = cat.agedef visit_dog(self, dog):if dog.age > self.max_dog_age:self.max_dog_age = dog.agedef report(self):print(f"Oldest Cat Age: {self.max_cat_age} years")print(f"Oldest Dog Age: {self.max_dog_age} years")# 具體元素：貓
class Cat:def __init__(self, gender, weight, age):self.gender = gender  # 'male' or 'female'self.weight = weight  # 體重self.age = age  # 年齡def accept(self, visitor):visitor.visit_cat(self)  # 接受訪問者# 具體元素：狗
class Dog:def __init__(self, gender, weight, age):self.gender = gender  # 'male' or 'female'self.weight = weight  # 體重self.age = age  # 年齡def accept(self, visitor):visitor.visit_dog(self)  # 接受訪問者# 客戶端代碼
if __name__ == "__main__":pets = [Cat('male', 4.5, 3),Cat('female', 3.0, 2),Dog('male', 10.0, 5),Dog('female', 8.5, 4),Cat('male', 5.0, 6),Dog('female', 9.0, 7)]count_visitor = CountVisitor()  # 創建數量統計訪問者weight_visitor = WeightVisitor()  # 創建平均體重計算訪問者age_visitor = AgeVisitor()  # 創建最大年齡查找訪問者# 統計數量、計算平均體重和查找最大年齡for pet in pets:pet.accept(count_visitor)  # 統計數量pet.accept(weight_visitor)  # 計算平均體重pet.accept(age_visitor)  # 查找最大年齡# 輸出統計結果count_visitor.report()weight_visitor.report()age_visitor.report()

Cat Count: 2 males, 1 females
Dog Count: 1 males, 2 females
Average Cat Weight: 4.17 kg
Average Dog Weight: 9.17 kg
Oldest Cat Age: 6 years
Oldest Dog Age: 7 years

1. 訪問者接口：PetVisitor 類定義了訪問者的接口，包含對每個寵物類的訪問方法（visit_cat 和 visit_dog）。

2. 具體訪問者：

   • CountVisitor 類實現了訪問者接口，負責統計寵物的數量（按性別分類）。
   • WeightVisitor 類實現了訪問者接口，負責計算寵物的平均體重。
   • AgeVisitor 類實現了訪問者接口，負責找出年齡最大的貓和狗。

3. 具體元素：

   • Cat 和 Dog 類實現了元素接口，定義具體的寵物類，并實現 accept 方法，接受訪問者。

4. 客戶端代碼：

   • 在客戶端代碼中，創建寵物對象（貓和狗）并創建數量統計、平均體重計算和最大年齡查找的訪問者。
   • 通過調用 accept 方法，分別統計數量、計算平均體重和查找最大年齡，并打印結果。