如何键入一个以可调用对象及其 args 作为参数的函数 - 例如函数的数值积分？ 问题示例我的尝试

编程问答 2022-04-30

问题描述

问题

我有以下函数（基于 scipy.integrate.quad）：

def simple_quad(func: Any,a: float,b: float,args: tuple = ()) -> float:
    def strips(n: int):
        for i in range(n):
            x = a + (b - a) * i / n
            yield func(x,*args) * 1 / n

    return sum(strips(1000))

... 它基本上在一个值范围内评估 func 并使用固定宽度的条带来计算图形下的面积。或者，可以通过 func 元组将参数传递给 args。

如您所见，我已经做了一些初始类型提示（实际上这是 scipy 的 .pyi 存根），但是我对 func 和 args 的类型如此松散不满意。我希望 mypy 保护我免受两件事的伤害：

  1. func 是一个可调用的，它必须有一个 float 的第一个位置参数，并返回一个 float，并且可以有可选的 *args
  2. 可选的位置 *args 到 func 必须匹配 splatted args 元组的内容

示例

def cubic(x: float,c: float,d: float) -> float:
    "Function to evaluate a cubic polynomial with coefficients"
    return a + b * x + c * x ** 2 + d * x ** 3

simple_quad(cubic,a=1,b=10,args=(1,2,3,4))  # fine,passes args to a,b,c,d and int is compatible with float signature
simple_quad(cubic,b=10)  # error from mypy as *args to `cubic` don't have default args so are all required
simple_quad(cubic,args=("a","b","c","d"))  # arg length correct but type mismatch since cubic expects floats

x_squared: Callable[[float],float] = lambda x: x * x
simple_quad(x_squared,args=())  # should be fine as x_squared doesn't take any positional args other than x

def problematic(x: float,*,y: float) -> float: ...  # can't pass kwargs y via simple_quad,so can't be integrated

我的尝试

对于 func，我尝试使用协议和泛型：

class OneDimensionalFunction(Protocol,Generic[T]): #double inheritance,although maybe I can get by with a Metaclass for Generic
    def __call__(self,x: float,*args: T) -> float: ...

...希望我能写

def simple_quad(func: OneDimensionalFunction[T],args: tuple[T] = ()) -> float:

simple_quad(cubic,1,10,(1,4)) # infer type requirement of args based on signature of func
# or
simple_quad[float,float,float](cubic,...) #pass in additional type info above and beyond the expected Callable[[x:float,...],float]

...我知道这有很多问题，如果例如我想将 lambda 作为 func 传入，则协议也不能很好地与 Callable 配合使用。

我将此 python 标记为 3.10，因为我认为新的 Parameter Specification Variables 可能会有所帮助，但我只看到了装饰器中使用的那些，所以我不确定如何在此处应用它们。让我知道你的想法

解决方法

对协议使用重载。这不是很好，但它使您尽可能接近真实的验证。

from typing import Protocol,Tuple,Any,overload,Union,Optional


class C1(Protocol):
    def __call__(self,a: float,) -> float: ...
class C2(Protocol):
    def __call__(self,b: float,) -> float: ...
class C3(Protocol):
    def __call__(self,c: float) -> float: ...

ET = Tuple[()]
T1 = Tuple[float]
T2 = Tuple[float,float]
T3 = Tuple[float,float,float]

@overload
def quad(func: C1,args: Union[ET,T1] = ()) -> float: ...
@overload
def quad(func: C2,T2] = ()) -> float: ...
@overload
def quad(func: C3,T3] = ()) -> float: ...

def quad(func: Any,args: tuple = ()) -> float:
    return 0


def cubic(a: float,c: float,*,s: Optional[str] = None) -> float:
    return 0


quad(cubic,1)
genericsmypypythonpython-3.10