设计模式之策略模式例题:根据用户等级算积分的接口

问题

问题 :写一个根据游戏用户等级来送赠送积分的方法接口,一共有100个等级,每种等级都有一个方法,使用策略模式。

在设计一个根据游戏用户等级来赠送积分的接口时,我们需要考虑几个关键点:

解决

性能 :对于大量用户或频繁的操作,接口应该能够高效地处理请求。
可扩展性 :随着游戏的更新或新的等级系统引入,接口应该能够容易地扩展。
易读性和维护性:代码应该清晰、易于理解,并易于维护。

基于上述考虑,以下使用策略模式

策略模式定义了一系列的算法,并将每一个算法封装起来,使它们可以互相替换。策略模式使得算法可以独立于使用它的客户变化。对于这个问题,我们可以为每一个等级定义一个赠送积分的策略。这样,当我们需要改变某个等级的积分赠送规则时,我们只需要修改那个等级的策略,而不需要修改整个接口。

python 示例代码:

首先,定义一个策略接口:

python 复制代码
from abc import ABC, abstractmethod

class RewardStrategy(ABC):
    @abstractmethod
    def calculate_reward(self, user):
        pass

然后,为每个等级实现具体的策略类:

python 复制代码
class Level1Reward(RewardStrategy):
    def calculate_reward(self, user):
        return 10  # 假设等级1的用户获得10积分

class Level2Reward(RewardStrategy):
    def calculate_reward(self, user):
        return 20  # 假设等级2的用户获得20积分

# ... 为其他等级实现策略类 ...

class Level100Reward(RewardStrategy):
    def calculate_reward(self, user):
        return 1000  # 假设等级100的用户获得1000积分

接下来,定义一个奖励计算器,它使用策略模式:

python 复制代码
class RewardCalculator:
    def __init__(self):
        self.strategies = {
            1: Level1Reward(),
            2: Level2Reward(),
            # ... 为其他等级添加策略对象 ...
            100: Level100Reward(),
        }

    def get_reward(self, user):
        level = user.level
        strategy = self.strategies.get(level)
        if strategy:
            return strategy.calculate_reward(user)
        else:
            return 0  # 或者抛出异常,表示无效的等级

最后,使用这个奖励计算器:

python 复制代码
class User:
    def __init__(self, level):
        self.level = level

calculator = RewardCalculator()
user = User(1)  # 假设用户等级为1
reward = calculator.get_reward(user)
print(f"User with level {user.level} received {reward} points.")

这种设计方法的优点在于:

性能:由于我们为每个等级预先定义了策略对象,因此查找和计算奖励的时间复杂度是O(1)。

可扩展性:如果需要添加新的等级或修改某个等级的规则,我们只需要添加或修改相应的策略类,而不需要修改其他代码。

易读性和维护性:每个等级的规则都被封装在单独的类中,使得代码更加清晰和易于维护。

C++示例

在C++中,抽象类和抽象方法的实现略有不同。C++使用= 0来标记一个纯虚函数(即抽象方法),并使用class关键字后加上abstract来声明一个抽象类 (在C++11及以后的版本中,这并非强制性的,因为只要类中含有纯虚函数,它就是抽象的)。以下是将您提供的Python抽象类RewardStrategy转换为C++代码的示例:

cpp 复制代码
#include <iostream>
#include <memory> // for std::unique_ptr

// 抽象类 RewardStrategy,包含纯虚函数 calculate_reward
class RewardStrategy {
public:
    virtual ~RewardStrategy() = default; // 虚析构函数,确保正确释放派生类对象

    // 纯虚函数,需要在派生类中实现
    virtual int calculate_reward(const User& user) const = 0;
};

// 假设有一个User类,其中包含level属性
class User {
public:
    User(int level) : level_(level) {}
    int getLevel() const { return level_; }

private:
    int level_;
};

// 具体的策略类,继承自 RewardStrategy 并实现纯虚函数
class Level1Reward : public RewardStrategy {
public:
    int calculate_reward(const User& user) const override {
        return 10; // 假设等级1的用户获得10积分
    }
};

class Level2Reward : public RewardStrategy {
public:
    int calculate_reward(const User& user) const override {
        return 20; // 假设等级2的用户获得20积分
    }
};

// ... 可以为其他等级实现类似的策略类 ...

// 奖励计算器类,使用策略模式
class RewardCalculator {
public:
    // 假设有一个map来存储等级到策略的映射
    std::map<int, std::unique_ptr<RewardStrategy>> strategies;

    RewardCalculator() {
        // 初始化策略映射
        strategies[1] = std::make_unique<Level1Reward>();
        strategies[2] = std::make_unique<Level2Reward>();
        // ... 为其他等级添加策略对象 ...
    }

    int getReward(const User& user) {
        auto it = strategies.find(user.getLevel());
        if (it != strategies.end()) {
            return it->second->calculate_reward(user);
        } else {
            return 0; // 或者可以抛出异常,表示无效的等级
        }
    }
};

int main() {
    User user(1); // 假设用户等级为1
    RewardCalculator calculator;
    int reward = calculator.getReward(user);
    std::cout << "User with level " << user.getLevel() << " received " << reward << " points." << std::endl;
    return 0;
}

在C++代码中,我们使用了std::map来存储每个等级对应的策略对象的唯一指针(std::unique_ptr)。std::unique_ptr是C++11引入的智能指针,用于自动管理对象的生命周期。我们还在RewardStrategy类中添加了虚析构函数,以确保在删除派生类对象时,它们的析构函数也会被正确调用。

此外,C++中的纯虚函数使用= 0来标记,并在派生类中使用override关键字来明确表示我们是要重写基类的虚函数。const关键字用于表明calculate_reward函数不会修改其参数或类的任何成员变量,且返回值也不依赖于任何对象的可变状态。

请注意,这个示例假设User类已经存在,并且有一个getLevel方法来获取用户的等级。您可能需要根据实际情况调整User类的定义。

总结

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