确保变量在任何给定时间只处于一种状态。

Question

假设我们模拟了出租车的运动。每辆车在任何给定的时间，只能处于idle, rebalancing, serving状态中的一种状态(就像我的模拟中有更多的情况)。在任何时候，我都要检查每一辆车的状况，并采取相应的行动。例如，如果车辆闲置，然后接载乘客，则其状态应从idle更改为serving。重要的是，在任何给定的时间，车辆只能处于这些状态之一，并且它的动作集也依赖于该状态。

目前，我使用的是一长串if-else检查，但感觉很天真，很难调试。例如，主逻辑首先检查汽车的状态：

    if self.should_move():


        _ = _make_a_decision(t)
        self.update_rebalancing(WARMUP_PHASE)



    if self.is_busy():
        self.keep_serving()

    elif self.is_waiting_to_be_matched():
        # it's sitting somewhere
        self.keep_waiting()




    elif self.rebalancing:  # and not self.busy:
        self.update_rebalancing(WARMUP_PHASE)

然后这些函数中的任何一个都相应地更新其状态，所有这些都包括如下语句

    self.idle = False
    self.rebalancing = False
    self.serving = True
    self.time_idled = 0

有很多重复和容易犯错误。

我想知道如果

1. 对于这种情况，有一个编程模式。
2. 如果Python特别具有处理这种情况的功能

Answer 1

这是一个非常宽泛的问题，没有任何正确的答案。

但是要想有所帮助，为什么不使用类呢？

class Taxi:
    # One variable to hold an enum of the states.
    self.state = 'idle'

    # function to update the state
    def setState(self, state):
        self.state = state

    # Functions to check the state (could have one to get the state and check later
    def isIdle(self):
        return self.state == 'idle' 

然后，出租车需要做的任何功能都可以放在类中，例如：

    def pickupPassengers():
        if self.state != 'idle':
            return

        self.passengers += 1

然后创建您的出租车并通过类管理它们。

taxi1 = Taxi()
taxi1.getPassengers()

Answer 2

有几种方法可以实现你想要的。因为如果每次发生状态更改时必须手动更改多个变量，则会变得很混乱.只有一个变量负责状态！如果您仍然希望能够引用Taxi.idle、Taxi.rebalancing等，那么您可以创建@property方法。在定义函数时，它们看起来很像函数，但它们被称为属性。

请参阅下面的Taxi类示例，该类只有一个状态变量self._state，并使用@property方法返回状态。

class Taxi:
    def __init__(self, initial_state = "idle"):
        self._state = initial_state


    @property
    def idle(self):
        return self._state == "idle"

    @property
    def rebalancing(self):
        return self._state == "rebalancing"

    @property
    def serving(self):
        return self._state == "serving"

    def serve(self):
        print("\nChanging state to serving\n")
        self._state = "serving"

T = Taxi() # Initialize taxi

print(f"Taxi is idle: {T.idle}")
print(f"Taxi is rebalancing: {T.rebalancing}")
print(f"Taxi is serving: {T.serving}")

T.serve()

print(f"Taxi is idle: {T.idle}")
print(f"Taxi is rebalancing: {T.rebalancing}")
print(f"Taxi is serving: {T.serving}")```

Output:

Taxi is idle: True
Taxi is rebalancing: False
Taxi is serving: False

Changing state to serving

Taxi is idle: False
Taxi is rebalancing: False
Taxi is serving: True

Answer 3

您的设计问题是，您试图使用一系列布尔值来实现离散变量(状态)的一种热编码。如果一次只想要一个值，那么自然的方法就是使用一个变量。枚举类型是大多数高级语言为此使用的。例如，您可以将“空闲”编码为0，将“再平衡”编码为1，等等。

Python代码如下所示：

from enum import Enum, unique, auto    

@unique
class TaxiState(Enum):

    IDLE  = auto()
    REBAL = auto()
    SERVE = auto()


class Taxi():

    def __init__(self):
        self.state = TaxiState.IDLE 

    def is_busy(self):
        return self.state != TaxiState.IDLE

您不必担心编码，而是由auto来处理。您所做的就是使用枚举名称作为值。正如您设计模型的那个方面一样，您可以编写代码。