如何建模任意数量的类型

Question

我目前正在模拟RNA和RNA转录的一般形式，我很难找到合适的OO模型。

人RNA有4种核苷酸(A、G、U和C)。RNA链就是这四种类型中的一条。比如AAGACAUUCUA..。

我试图建立的模型更为通用，因为我希望能够在运行时决定核苷酸类型的数量。因此，我的对象模型需要能够表示任意数目的核苷酸类型。

最初，我想我应该有一个核苷酸类，它有一个int TypeId成员。这样，我就可以得到一系列任意类型的核苷酸实例.但这感觉不对。

我不太喜欢在变量中存储类型。我也不习惯在每个实例上设置定义信息(而不是在类中定义)。

那我怎么才能避开这一切呢？到目前为止，我想出的是：

• 在以前的项目中，我们将有Singleton对象，它表示另一个对象的类型。另一个对象将简单地引用单例，就是它。它阻止了我们对类型的“定义”进行多次实例化。不太好海事组织。
• 我记得实体框架在运行时生成动态代理。我可以做些类似的事。我可以有一个NucleotideBase基类，并在运行时定义派生类。我相信这是可能的，通过反思。我不知道这种方法对性能有什么影响，但我假设定义类时只需要一次开销。

是否有更好的，更多的OO，接近？

Answer 1

如果一个核苷酸没有明显的行为，并且如果它的类型信息可以简洁地表示(例如，一个字符)，那么它根本不应该有一个单独的类。只需将每个核苷酸表示为一个字符(或其他什么)。

但是，如果一个核苷酸有行为，那么我会用单核苷酸来建模，每个核苷酸类型都有一个实例。

由于核苷酸的行为没有差别，所以它们是简单的值对象。核苷酸实例应该是不可变的，因此给定类型的所有核苷酸都可以由单个实例表示。

我想使用核苷酸的符号作为它的类型，这将是核苷酸的唯一实例变量。

核苷酸工厂可以跟踪单例核苷酸实例，在请求新核苷酸类型时创建新实例，或者以其他方式返回现有实例。根据语言的不同，这个工厂可以方便地在核苷酸类的静态方法中实现。

Answer 2

• 我会使用byte TypeId而不是int TypeId，因为当你用长的核苷酸列表制作RNA链时，你不会想浪费你真正需要的内存的4倍。TypeId应该是该结构的唯一成员。如果某些操作需要其他信息，请尝试使用飞重模式。因此，具有1000个元素的List<Nucleotide>将几乎精确地需要内存中的1000个字节，并且有可忽略的开销(在C#中)。
• 如果您不期望不同的核苷酸类型有不同的行为，我觉得用不同的派生类来表示这些类型是完全错误的。不要让事情过于复杂--仅仅因为不同的派生类在技术上可以用于区分类型，它并不总是最好的解决方案。

Answer 3

首先，我会尝试以下几种方法。

A、G、U和C都应该从基类nucleotide派生--它们是核苷酸表示的抽象类的特定实例。用面向对象建模的术语来说，"A是nucleotide“

这使你能够同时扩展所有4类核苷酸，或者仅仅是单个核苷酸。

需要另一个类来将Strand建模为一个由一系列核苷酸组成的链。"Strand有一个(列表) nucleotides“。您也可以扩展Strand类来执行链将负责但核苷酸不负责的操作。

我还添加了一个“以防万一”的接口。对于直接的使用，基类核苷酸类应该是足够的，但如果没有，则有一个接口来帮助保证行为。

同样，我在List中使用了一个Strand集合，所以在第一次建模时，我不必担心诸如链长度之类的细节。大多数OO语言应该有一个等效的泛型集合来使用。

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Strand myStrand = new Strand();

        myStrand.Add(new A());
        myStrand.Add(new G());
        myStrand.Add(new U());
        myStrand.Add(new C());
    }
}

public interface INucleotide 
{
}

public class Nucleotide : INucleotide
{
    public byte TypeID;
}

public class A : Nucleotide {}
public class G : Nucleotide {}
public class U : Nucleotide {}
public class C : Nucleotide {}

public class Strand
{
    private List<INucleotide> Nucleotides = new List<INucleotide>();
    public void Add(INucleotide nuc)
    {
        Nucleotides.Add(nuc);
    }
}

上面的样本在C#中。

单身真的不适合这个建模练习-没有任何“单一”关于你要建模的东西。您可能会有许多A、G、U和C以及Strands的实例化。