Kapitel 20: Dataclasses, Type Hints & Decorators

1. @dataclass: Die Fertighaus-Gussform 🏗️📦

In vielen Programmen dienen Klassen primär als Datenbehälter. Bisher musstest du dafür seitenweise denselben Standard-Code schreiben:

🔴 Klassisch (Viel Tipparbeit)

class Artikel:
    def __init__(self, name, preis):
        self.name = name
        self.preis = preis

    def __repr__(self):
        return f"Artikel({self.name}, {self.preis})"

    def __eq__(self, other):
        return (self.name, self.preis) == (other.name, other.preis)

🟢 Modern mit @dataclass

from dataclasses import dataclass, field

@dataclass
class Artikel:
    name: str
    preis: float
    kategorie: str = "Allgemein"

✨ __init__, __repr__ und __eq__ sind automatisch fertig!

⚠️ Wichtig: Veränderliche Default-Listen mit field(default_factory=list)

Schreibe in einer Dataclass niemals liste: list = [], da sonst alle Instanzen dieselbe Liste teilen! Nutze stattdessen immer field(default_factory=list).

2. Moderne Type Hints im Überblick 🏷️

Type Hints machen deinen Code selbsterklärend und ermöglichen IDEs wie VS Code blitzschnelle Autovervollständigung und Fehlerwarnungen:

Type Hint	Bedeutung	Praxis-Beispiel
`Optional[str]`	Kann `str` oder `None` sein	`def suche(id: int) -> Optional[User]: ...`
`Union[int, float]`	Zahl kann Ganzzahl oder Fließkomma sein	`def runden(wert: Union[int, float]) -> float: ...`
`Callable[[A, B], C]`	Eine übergebene Funktion	`def ausfuehren(func: Callable) -> None: ...`
`Dict[str, Any]`	Schlüssel sind Strings, Werte beliebig	`user_config: Dict[str, Any] = {"theme": "dark"}`

3. Eigene Decorators schreiben: Das Geschenkverpackungs-Muster 🎁

Ein Decorator ist eine Funktion, die eine andere Funktion einpackt und ihr zusätzliche Fähigkeiten verleiht (z.B. Zeitmessung, Logging, Aufrufzählung):

Eigener Zeitmessungs-Decorator mit @functools.wraps

import time
import functools

def zeitmessung(func):
    @functools.wraps(func)  # Erhält Name und Docstring der Originalfunktion
    def wrapper(*args, **kwargs):
        start = time.perf_counter()
        ergebnis = func(*args, **kwargs)
        dauer = time.perf_counter() - start
        print(f"[⏱️] {func.__name__} brauchte {dauer:.6f}s")
        return ergebnis
    return wrapper

@zeitmessung
def schwere_berechnung():
    return sum(x**2 for x in range(500_000))

4. 🎯 Deine Aufgaben in `aufgabe.py`

Öffne die Datei aufgabe.py und hake die Schritte nach und nach ab:

TODO 1 & 2 (Dataclass Artikel): Erstelle __post_init__ zur Validierung von Preis (>= 0) und Name (nicht leer), sowie berechne_bruttopreis(mwst_satz).
TODO 3 & 4 (Class- & Staticmethod): Implementiere aus_csv_zeile(csv_zeile) als @classmethod und ist_gueltiger_preis(preis) als @staticmethod.
TODO 5 (Warenkorb Artikel hinzufügen): Implementiere artikel_hinzufuegen(*artikel) mit Typprüfung (nur Artikel-Instanzen erlaubt).
TODO 6 (Warenkorb Artikel entfernen): Implementiere artikel_entfernen(name) (Groß-/Kleinschreibung ignorieren).
TODO 7 (Warenkorb Gesamtsumme): Implementiere gesamtsumme(brutto=False, mwst_satz=0.19).
TODO 8 (Decorator aufruf_zaehler): Zähle Aufrufe der dekorierten Funktion und speichere sie in wrapper.aufrufe.
TODO 9 (Decorator zeitmessung): Miss die Laufzeit mit time.perf_counter() und speichere sie in wrapper.letzte_dauer.
TODO 10 (Type Hints Formatierer): Implementiere formatiere_benutzer(daten) mit Fehlerprüfung für fehlende oder leere Benutzernamen.

💡 Lösungshinweise (Aufklappen bei Bedarf)

🔍 Tipp zu TODO 8: Aufruf-Zähler als Decorator

Initialisiere das Attribut am Wrapper vor der Rückgabe:

def aufruf_zaehler(func):
    @functools.wraps(func)
    def wrapper(*args, **kwargs):
        wrapper.aufrufe += 1
        return func(*args, **kwargs)
    wrapper.aufrufe = 0
    return wrapper

🔍 Tipp zu TODO 3: @classmethod als Fabrikmethode

cls ist die Klasse selbst. Teile den String und rufe cls(...) auf:

@classmethod
def aus_csv_zeile(cls, csv_zeile: str) -> "Artikel":
    teile = [t.strip() for t in csv_zeile.split(";")]
    return cls(name=teile[0], preis=float(teile[1]), kategorie=teile[2] if len(teile) > 2 else "Allgemein")

5. 🧪 Lösung überprüfen & Testen

1. Automatische Tests ausführen:

Terminal (im Ordner 20_dataclasses_und_typehints)

python3 test_aufgabe.py

2. Interaktives Skript starten:

Terminal

python3 aufgabe.py