feat(面向对象): 完成第三阶段差异化课程

03_面向对象/3_5_面向对象综合项目/practice.py

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+# 第 3-5 课综合项目：内存版图书管理系统
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+# 本项目只使用内存数据，不读写文件、不连接数据库。
+# 请按照题目顺序实现，不要删除业务规则、测试流程、预期输出和验收说明。
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+# 第一部分：定义业务异常
+# 1. 定义 LibraryError(Exception)，类体中只写 pass。
+# 2. 定义 BookNotFoundError(LibraryError)，类体中只写 pass。
+# 3. 定义 BookUnavailableError(LibraryError)，类体中只写 pass。
+# 4. 定义 MemberNotFoundError(LibraryError)，类体中只写 pass。
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+# Python 与 Java 对照：
+# - 自定义异常同样通过继承建立分类；
+# - Python 没有 Java 受检异常（Checked Exception）的强制 throws 声明；
+# - 调用者可以捕获具体异常，也可以统一捕获 LibraryError。
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+# 第二部分：定义 Book 数据类
+# 1. 使用 @dataclass。
+# 2. 定义字段：
+#    isbn: str
+#    title: str
+#    author: str
+#    available: bool = True
+# 3. 定义 __str__，返回格式：
+#    “《Python 编程》｜作者：小明｜状态：可借”。
+# 4. available 为 False 时，状态文字应为“已借出”。
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+# 设计提醒：
+# - dataclass 自动生成初始化、调试显示和字段相等比较；
+# - __str__ 只负责一个 Book 自身的友好显示。
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+# 第三部分：定义 Member 数据类
+# 1. 使用 @dataclass。
+# 2. 定义字段：
+#    member_id: str
+#    name: str
+#    borrowed_isbns: list[str] = field(default_factory=list)
+# 3. 定义 borrowed_count 只读 property，返回已借 ISBN 的数量。
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+# 设计提醒：
+# - 使用 default_factory，避免不同会员共享同一借阅列表；
+# - Member 只保存自己的借阅结果，不负责查找图书馆中的书。
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+# 第四部分：定义 ConsoleNotifier
+# 1. 不需要继承任何通知父类或接口。
+# 2. 定义 send(self, message) 方法，直接输出：
+#    “通知：{message}”。
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+# 鸭子类型提醒：
+# - Library 只要求通知器具有 send() 方法；
+# - 不要在 Library 中使用 isinstance() 判断通知器类型。
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+# 第五部分：定义 Library 类和初始化方法
+# 1. 定义 __init__(self, name) 方法并保存 self.name。
+# 2. 创建实例属性：
+#    self.books: dict[str, Book] = {}
+#    self.members: dict[str, Member] = {}
+# 3. books 使用 ISBN 作为键，members 使用会员编号作为键。
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+# 组合提醒：
+# - Library “拥有”多个 Book 和 Member，因此这里使用组合而不是继承；
+# - 不要让 Library 继承 list 或 dict。
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+# 第六部分：实现 add_book(self, book)
+# 1. book.isbn 已存在时抛出 LibraryError("ISBN 已存在。")。
+# 2. 不存在时把 book 保存到 self.books。
+# 3. 本方法不需要输出。
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+# 第七部分：实现 register_member(self, member)
+# 1. member.member_id 已存在时抛出 LibraryError("会员编号已存在。")。
+# 2. 不存在时把 member 保存到 self.members。
+# 3. 本方法不需要输出。
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+# 第八部分：实现两个内部查找方法
+# 1. 定义 _get_book(self, isbn)，找到时返回 Book。
+# 2. 找不到时抛出 BookNotFoundError("图书不存在。")。
+# 3. 定义 _get_member(self, member_id)，找到时返回 Member。
+# 4. 找不到时抛出 MemberNotFoundError("会员不存在。")。
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+# 单下划线提醒：
+# - _get_book 和 _get_member 表示 Library 内部使用的辅助方法；
+# - 单下划线是约定，不是 Java private 式的强制限制。
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+# 第九部分：实现 borrow_book(self, member_id, isbn, notifier)
+# 1. 通过 _get_member() 查找会员。
+# 2. 通过 _get_book() 查找图书。
+# 3. book.available 为 False 时抛出：
+#    BookUnavailableError("图书已被借出。")。
+# 4. 校验通过后执行：
+#    book.available = False
+#    member.borrowed_isbns.append(isbn)
+# 5. 调用 notifier.send()，消息格式：
+#    “小明成功借阅《Python 编程》”。
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+# 多态提醒：
+# - notifier 的类型注解可以省略，不影响验收；
+# - 只调用 send()，不要判断通知器的具体类型。
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+# 第十部分：实现 return_book(self, member_id, isbn, notifier)
+# 1. 通过两个内部查找方法取得会员和图书。
+# 2. isbn 不在 member.borrowed_isbns 中时抛出：
+#    LibraryError("该会员没有借阅这本书。")。
+# 3. 校验通过后执行：
+#    member.borrowed_isbns.remove(isbn)
+#    book.available = True
+# 4. 调用 notifier.send()，消息格式：
+#    “小明成功归还《Python 编程》”。
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+# 第十一部分：实现 available_books(self)
+# 1. 返回所有 available 为 True 的 Book 对象组成的新列表。
+# 2. 不要修改 self.books。
+# 3. 可以使用列表推导式。
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+# 第十二部分：定义 main() 并完成正常流程
+# 1. 创建 Library("城市图书馆")。
+# 2. 创建 ConsoleNotifier()。
+# 3. 添加以下两本书：
+#    Book("978-001", "Python 编程", "小明")
+#    Book("978-002", "流畅的 Python", "Luciano")
+# 4. 注册 Member("M001", "小红")。
+# 5. 调用 library.available_books() 取得当前可借图书列表。
+# 6. 使用 len() 统计列表长度并输出“初始可借数量：2”，参考写法：
+#    print(f"初始可借数量：{len(library.available_books())}")
+# 7. 借出 ISBN 为 978-001 的书。
+# 8. 再次调用 available_books()，使用 len() 输出“借阅后可借数量：1”。
+# 9. 读取前面创建的 Member 对象的 borrowed_count，输出“会员已借数量：1”。
+# 10. 归还 ISBN 为 978-001 的书。
+# 11. 再次调用 available_books()，使用 len() 输出“归还后可借数量：2”。
+# 12. 再次读取该 Member 对象的 borrowed_count，输出“会员已借数量：0”。
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+# 第十三部分：在 main() 中完成异常流程
+# 1. 再次借出 978-001。
+# 2. 使用 try...except 再借一次同一本书。
+# 3. 捕获 LibraryError，并输出：
+#    “重复借阅已被阻止：图书已被借出。”。
+# 4. 使用 try...except 借阅 ISBN 为 978-999 的书。
+# 5. 捕获 LibraryError，并输出：
+#    “不存在的图书已被阻止：图书不存在。”。
+# 6. 添加程序入口判断并调用 main()。
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+# 完整预期输出：
+# 初始可借数量：2
+# 通知：小红成功借阅《Python 编程》
+# 借阅后可借数量：1
+# 会员已借数量：1
+# 通知：小红成功归还《Python 编程》
+# 归还后可借数量：2
+# 会员已借数量：0
+# 通知：小红成功借阅《Python 编程》
+# 重复借阅已被阻止：图书已被借出。
+# 不存在的图书已被阻止：图书不存在。
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+# 最终验收标准：
+# 1. Book 和 Member 使用 dataclass，且不同会员不共享借阅列表；
+# 2. Book 的 __str__ 能区分“可借”和“已借出”；
+# 3. Member.borrowed_count 能随借还操作变化；
+# 4. Library 通过组合管理 Book 和 Member；
+# 5. 借书和还书同时更新图书状态与会员借阅记录；
+# 6. 通知器通过鸭子类型调用，没有具体类型判断；
+# 7. 业务异常继承关系正确，并能统一捕获 LibraryError；
+# 8. 重复 ISBN、重复会员、图书不存在、会员不存在、重复借阅和错误归还均被阻止；
+# 9. available_books() 返回新列表，不修改图书字典；
+# 10. 程序实际输出的业务结果正确；说明文字或非必要类型注解不阻塞验收。