Day 045 - 练习清单
📋 学习检查表
ORM 框架
- [ ] 理解 ORM（对象关系映射）的概念
- [ ] 掌握 Field 字段类的设计
- [ ] 理解元类（metaclass）在 ORM 中的作用
- [ ] 掌握 Model 基类的实现
- [ ] 能够使用 ORM 框架进行基本的 CRUD 操作
- [ ] 理解字段验证机制
REST API 客户端
- [ ] 理解 REST API 的基本概念
- [ ] 掌握类封装 HTTP 请求的方法
- [ ] 理解 Session 的作用和优势
- [ ] 掌握重试机制的实现
- [ ] 能够设计业务 API 封装
- [ ] 理解错误处理的最佳实践
学生管理系统
- [ ] 掌握抽象基类的使用
- [ ] 理解属性装饰器（property）的应用
- [ ] 掌握组合模式的设计
- [ ] 理解多态的实际应用
- [ ] 能够设计完整的类层次结构
- [ ] 掌握数据验证和类型检查
OOP 综合应用
- [ ] 能够根据需求选择合适的 OOP 技术
- [ ] 理解继承与组合的选择
- [ ] 掌握封装的最佳实践
- [ ] 能够设计可扩展的类结构
- [ ] 理解魔术方法的应用
🎯 练习题
练习 1：扩展 ORM 框架（⭐⭐）
任务：为 ORM 框架添加 DateTimeField 字段类型
要求：
1. 实现 DateTimeField 类，继承自 Field
2. 支持自动设置创建时间（auto_now_add）
3. 支持自动更新时间（auto_now）
4. 添加时间格式验证
参考代码：
class DateTimeField(Field):
def __init__(self, auto_now_add=False, auto_now=False, **kwargs):
super().__init__(**kwargs)
self.auto_now_add = auto_now_add
self.auto_now = auto_now
def validate(self, value):
# 验证时间格式
pass
练习 2：API 客户端增强（⭐⭐）
任务：为 REST API 客户端添加认证管理功能
要求： 1. 支持多种认证方式（API Key、Bearer Token、Basic Auth） 2. 实现 Token 自动刷新机制 3. 添加请求频率限制（Rate Limiting） 4. 实现请求缓存
提示： - 使用策略模式实现不同认证方式 - 使用装饰器实现 Token 刷新 - 使用字典实现简单的缓存
练习 3：学生系统扩展（⭐⭐⭐）
任务：为学生管理系统添加成绩分析功能
要求：
1. 实现成绩统计类（GradeAnalyzer）
2. 支持计算平均分、中位数、标准差
3. 实现成绩分布统计（优秀/良好/中等/及格/不及格）
4. 生成成绩报告（文本格式）
5. 支持对比分析（班级间、学生间）
示例输出：
成绩报告 - Python一班
========================
班级平均分: 82.50
中位数: 85.00
标准差: 12.34
及格率: 80.0%
优秀率: 20.0%
成绩分布:
优秀 (90-100): 2 人 (20%)
良好 (80-89): 3 人 (30%)
中等 (70-79): 2 人 (20%)
及格 (60-69): 1 人 (10%)
不及格 (<60): 2 人 (20%)
练习 4：ORM + API 集成（⭐⭐⭐）
任务：将 ORM 框架与 REST API 客户端集成
要求：
1. 实现 RemoteModel 类，支持远程数据同步
2. 支持本地缓存 + 远程同步
3. 实现离线模式（本地操作 + 上线同步）
4. 添加数据冲突解决策略
架构设计：
┌─────────────────────────────────────┐
│ Application │
├─────────────────────────────────────┤
│ RemoteModel │
│ ┌───────────┐ ┌───────────────┐ │
│ │ ORM │ │ API Client │ │
│ │ (Local) │ │ (Remote) │ │
│ └───────────┘ └───────────────┘ │
├─────────────────────────────────────┤
│ Sync Manager │
│ ┌──────────────────────────────┐ │
│ │ Conflict Resolution │ │
│ │ Cache Manager │ │
│ │ Queue Manager │ │
│ └──────────────────────────────┘ │
└─────────────────────────────────────┘
练习 5：设计模式应用（⭐⭐⭐⭐）
任务：使用设计模式重构学生管理系统
要求： 1. 使用观察者模式实现成绩通知系统 2. 使用策略模式实现不同的成绩计算方式 3. 使用工厂模式创建不同类型的用户 4. 使用单例模式实现全局配置管理
示例代码：
# 观察者模式
class GradeObserver(ABC):
@abstractmethod
def on_grade_added(self, student, subject, score):
pass
class NotificationService(GradeObserver):
def on_grade_added(self, student, subject, score):
print(f"通知: {student.name} 的 {subject} 成绩已更新为 {score}")
# 策略模式
class GradingStrategy(ABC):
@abstractmethod
def calculate(self, scores: List[float]) -> float:
pass
class AverageStrategy(GradingStrategy):
def calculate(self, scores):
return sum(scores) / len(scores)
class WeightedStrategy(GradingStrategy):
def calculate(self, scores):
# 加权平均
pass
练习 6：性能优化（⭐⭐⭐⭐⭐）
任务：优化学生管理系统的性能
要求：
1. 实现数据分页加载
2. 添加查询缓存机制
3. 优化内存使用（使用 __slots__）
4. 实现懒加载（Lazy Loading）
5. 添加性能分析工具
优化点：
- 使用 __slots__ 减少内存占用
- 实现查询结果缓存
- 使用生成器减少内存占用
- 添加性能计时装饰器
✅ 完成标准
基础要求
- [ ] 所有代码示例能够正常运行
- [ ] 理解每个代码示例的核心概念
- [ ] 能够解释代码的设计思路
进阶要求
- [ ] 完成至少 2 个练习题
- [ ] 代码能够处理边界情况
- [ ] 有适当的错误处理
挑战要求
- [ ] 完成至少 1 个高级练习题
- [ ] 代码符合 PEP 8 规范
- [ ] 有完整的文档字符串
📚 扩展资源
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在线资源
- Python 官方文档 - 类
- SQLAlchemy 文档 - 学习真正的 ORM 实现
- Requests 文档 - 学习 HTTP 客户端设计
实践项目
- 实现一个简单的博客系统（ORM + API）
- 开发一个学生管理 Web 应用
- 构建一个 RESTful API 服务
📅 完成日期：2026-07-01 📖 课程进度：Day 045/100 🎯 阶段：Phase 3 — 面向对象编程（完成）