BioPython ② | Python面向对象编程

题目要求

定义分子类（Molecule）作为基类，包含集合elements和weight作为其属性，用初始化函数，将elements初始化为空集，weight初始化为None；定义show_weight方法，该方法用print函数打印输出分子量weight；定义show_elements方法，用print函数打印输出元素集合。
定义AminoAcid类，继承Molecule类，包含composition属性，并初始化为下面的元素字典：{‘C’: 0, ‘H’: 0, ‘O’: 0, ‘N’: 0, ‘S’: 0}；定义calc_mw方法，根据根据字典的元素组成，计算其分子量（需要用到每种原子的质量，自己去查），并给继承自父类的weight属性赋值；重载show_weight方法，在其中调用calc_mw方法，计算氨基酸的分子量，再调用父类的show_weight方法，打印输出weight值；重载show_elements方法，用元素字典中的非零值的键生成元素集合，再打印输出元素集合。
分别定义亮氨酸（Leucine）、异亮氨酸（Isoleucine）、半胱氨酸（Cysteine）类，均继承自AminoAcid类，在初始化方法中，根据这三种氨基酸的元素组成（这个要自己去查），为其继承来的元素字典的各元素对应赋值；定义show_composition方法，打印输出氨基酸的元素字典；在Leucine类中定义is_isoform方法，接受一个氨基酸对象作为参数，根据氨基酸的元素组成，判断是否为当前氨基酸的同分异构体，返回布尔值（True或者False）。
分别生成Leucine、Isoleucine、Cysteine类的实例leu、iso、cys，通过该实例，调用其show_weight、show_elements、show_composition等方法，查看当前氨基酸的分子量、元素集合、元素字典；通过leu，调用其is_isoform方法，分别以实例iso和cys为参数，查看各自的返回值，以判定是否同分异构体。

关键点

我们一个一个来看，我把题目的关键点已经高亮了：

初始化函数：简单来说就是指的__init __（），也就是构造函数（constructor）；
空集：这是说的py的一中数据类型——集合。集合（set）是一个无序的不重复元素序列。可以使用大括号 { } 或者 set() 函数创建集合，注意：创建一个空集合必须用 set() 而不是 { }，因为 { } 是用来创建一个空字典。
继承：这里得用到super().__init__()，如果子类和父类，都写了init方法，那么父类的init方法就会被子类覆盖。想调用父类的init方法需要用super去调用；
计算分子量：这里就是原子个数的字典和相对原子质量的字典对应相乘，然后求和。这里用到了map()，一行代码就解决了；
非零值：这里是筛选字典中的元素，可以不用循环，用filter()也是一行解决；
同分异构体：也就是分子式相同的，在这里也就是elements这个字典类型的数据相同，判断两个字典是否相同，可以直接用==来判断，python已经内置重载了==，极其方便。

代码实现

注释比较详细，下面就是代码了~

class Molecule:
    '''
    Molecule类
    elements初始化为空集，weight初始化为 None；
    show_weight方法，该方法用print函数打印输出分子量 weight；
    定义show_elements方法，用print函数打印输出元素集合。
    '''

    def __init__(self):
        # 用set()来初始化空集
        self.elements = set()
        self.weight = None

    def show_weight(self):
        print(self.weight)

    def show_elements(self):
        print(self.elements)


class AminoAcid(Molecule):
    '''
    AminoAcid类(继承Molecule类)
    composition:初始化的元素字典
    Molecular_mass:相对原子质量
    '''

    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.composition = {'C': 0, 'H': 0, 'O': 0, 'N': 0, 'S': 0}
        self.Molecular_mass = {'C': 12, 'H': 1, 'O': 16, 'N': 14, 'S': 32}

    ''' 另一种写法：直接在calc_mw()中给self.weight赋值，后面直接调用show_weight()即可
    def calc_mw(self):
        self.weight = sum(map(lambda x, y: x * y, self.composition.values(), self.Molecular_mass.values()))'''

    def calc_mw(self):
        # 对应元素的个数和相对原子质量相乘并求和
        return sum(map(lambda x, y: x * y, self.composition.values(), self.Molecular_mass.values()))

    def show_weight(self):
        # 重新定义show_weight(),也就是更新了一下分子质量并且打印，
        self.weight = self.calc_mw()
        print(self.calc_mw())

    def show_elements(self):
        # 将原子个数大于0的原子重新组合成名为 elements 的集合
        self.elements = set(dict(filter(lambda item: item[1] > 0, self.composition.items())))
        print(self.elements)
        # print(type(self.elements))


class Leucine(AminoAcid):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.composition = {'C': 6, 'H': 13, 'O': 2, 'N': 1, 'S': 0}

    def show_composition(self):
        # 与 elements类似,数据类型是字典
        self.elements = dict(filter(lambda item: item[1] > 0, self.composition.items()))
        print(self.elements)
        # print(type(self.elements))

    def is_isoform(self, another):
        # python内置重载了"==",可以实现字典相等与否的判断
        return True if self.elements == another.elements else False


class Isoleucine(AminoAcid):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.composition = {'C': 6, 'H': 13, 'O': 2, 'N': 1, 'S': 0}

    def show_composition(self):
        self.elements = dict(filter(lambda item: item[1] > 0, self.composition.items()))
        print(self.elements)


class Cysteine(AminoAcid):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.composition = {'C': 3, 'H': 7, 'O': 2, 'N': 1, 'S': 1}

    def show_composition(self):
        self.elements = dict(filter(lambda item: item[1] > 0, self.composition.items()))
        print(self.elements)


leu = Leucine()
iso = Isoleucine()
cys = Cysteine()

print("leu:")
leu.show_weight()
leu.show_elements()
leu.show_composition()
print("iso:")
iso.show_weight()
iso.show_elements()
iso.show_composition()
print("cys:")
cys.show_weight()
cys.show_elements()
cys.show_composition()

print("leu & iso: {}".format(leu.is_isoform(iso)))
print("leu & cys: {}".format(leu.is_isoform(cys)))