Декоратори

Предметна область тут інша, ніж у лекції, — навмисно: якщо ти зможеш повторити ту саму механіку на своїх даних, значить, справа не в завченому прикладі. Працюємо з бібліотечним каталогом: пошук книжки за шифром, перевірка читацького квитка, статистика звернень. Усе роби в окремому файлі katalog.py або в новому зошиті — практику не редагуй, вона знадобиться для звірки.

Спільна заготовка для всіх трьох рівнів:

import time

КАТАЛОГ = {
    "А-101": "Кобзар",
    "Б-204": "Місто",
    "В-307": "Тигролови",
    "Г-412": "Записки українського самашедшого",
    "Д-518": "Інтернат",
}

def знайти_книгу(шифр):
    """Умовно повільний пошук у каталозі: 30 мс на звернення."""
    time.sleep(0.03)
    return КАТАЛОГ[шифр]

рівень 1Рівень 1 — База

Напиши декоратор @журнал, який записує кожен виклик функції у спільний список, і почепи його на знайти_книгу.

1. Обгортка має приймати *args, **kwargs і повертати результат незміненим.
2. У список ЖУРНАЛ клади кортеж (імʼя_функції, аргументи, результат).
3. Обовʼязково постав @wraps(func).
4. Зроби дві версії декоратора — з @wraps і без нього — і застосуй їх до двох однакових функцій, щоб порівняти службові поля.

Зроблено, якщо:

• проходить assert знайти_книгу("А-101") == "Кобзар" — результат не змінився;
• проходить assert len(ЖУРНАЛ) == 3 після трьох викликів, і в записах видно правильні шифри;
• проходить assert знайти_книгу.__name__ == "знайти_книгу" для версії з wraps;
• проходить assert без_wraps.__name__ == "обгортка" для версії без нього — і в коментарі поруч написано одним реченням, чому це шкодить.

рівень 2Рівень 2 — Плюс

Напиши декоратор з аргументом @не_довше(секунд=0.05), який міряє час роботи функції і, якщо вона працювала довше за дозволене, друкує попередження. Результат при цьому має повертатись завжди — декоратор не має права ковтати відповідь.

1. Три рівні вкладеності: не_довше(секунд) → декоратор(func) → обгортка(*args, **kwargs).
2. Перевір його на двох функціях: швидкій (без sleep) і повільній (знайти_книгу зі sleep(0.03)), а також на межі — зроби функцію зі sleep(0.08).
3. Дай декоратору другий параметр тихо=False: якщо True, попередження не друкується, а лише додається у список ПЕРЕВИЩЕННЯ.
4. Запиши в коментарі розгортку цього декоратора без синтаксичного цукру — рядком.

Зроблено, якщо:

• проходить assert швидка(2) == 4 і assert повільна("А-101") == "Кобзар" — обидві функції повертають те, що мають;
• три assert-и перевіряють, що попередження зʼявилось саме для повільної функції і не зʼявилось для швидкої;
• проходить assert len(ПЕРЕВИЩЕННЯ) == 1 для версії з тихо=True;
• у коментарі є рядок виду повільна = не_довше(секунд=0.05)(повільна);
• проходить assert повільна.__name__ == "повільна" — @wraps на місці.

рівень 3Рівень 3 — Виклик

Напиши власний LRU-кеш і доведи, що він поводиться точно так, як бібліотечний.

1. Декоратор @мій_lru(maxsize=N): словник аргументи → результат плюс список порядку звернень. При переповненні викидай найдавніше вживаний запис.
2. Додай метод статистика(), що повертає кортеж (влучань, промахів, розмір) — як cache_info() у бібліотеки.
3. Візьми послідовність із щонайменше 40 запитів до пʼяти шифрів (склади її сам, з повторами) і прожени її двічі: через свій декоратор і через functools.lru_cache(maxsize=N).
4. Порівняй hits і misses для maxsize = 1, 2, 3, 5 — усі чотири випадки.
5. Зміряй час обох варіантів і побудуй табличку «maxsize · влучань · промахів · час».
6. Додай один випадок, де твій кеш і бібліотечний розійшлися б, якби ти реалізував витіснення неправильно (наприклад, викидав найстаріший доданий, а не найдавніше вживаний), і покажи це числами.

Зроблено, якщо:

• проходить assert мої_відповіді == бібліотечні_відповіді — значення однакові;
• для всіх чотирьох maxsize проходить assert моя_статистика[:2] == (info.hits, info.misses);
• у табличці видно, що при maxsize=5 промахів рівно стільки, скільки різних шифрів, і що менше вже не буває;
• пункт 6 підкріплений числами: наведено послідовність, на якій FIFO і LRU дають різну кількість промахів, і різниця показана в коді;
• проходить assert знайти_книгу.__name__ == "знайти_книгу" — свій декоратор теж користується @wraps.

Підказки

• Рівень 1. Якщо ЖУРНАЛ виявився порожнім — перевір, чи не забув ти повернути обгортку з декоратора: return обгортка без дужок. З дужками Python спробує викликати її на місці й одразу впаде.
• Рівень 2. Три рівні легше писати згори вниз, а читати — знизу вгору. Спочатку напиши звичайний декоратор без параметрів, переконайся, що він працює, і лише потім обгорни його ще однією функцією, яка приймає налаштування.
• Рівень 2, друга пастка. @не_довше без дужок не дасть помилки в цьому рядку — функція просто поїде в параметр секунд. Зламається все пізніше й в іншому місці.
• Рівень 3. LRU відрізняється від FIFO одним рухом: при влучанні запис теж переїжджає в кінець списку порядку. Забудеш це — отримаєш чергу, а не LRU.
• Рівень 3, вимірювання. Не порівнюй час одного виклику: sleep дає похибку. Міряй увесь прогін послідовності time.perf_counter(), як у практиці.
• Перевіряти зручно на коротких шифрах і sleep(0.01) — механізм той самий, а чекати втричі менше.