Ответ.

История вопроса:

Последовательности — одна из древнейших и наиболее базовых концепций в Python. Классические примеры — списки (list), строки (str), кортежи (tuple). Для взаимодействия с последовательностями был выделен специальный протокол: необходимо реализовать методы __getitem__ и __len__. Это позволяет объекту вести себя "как последовательность" — поддерживать индексирование, срезы, работу в циклах и даже некоторые стандартные функции.

Проблема:

Без правильной реализации этих методов пользовательский класс не сможет работать с операциями индексирования, for-циклом, функциями вроде len(). Часто начинающие разработчики реализуют только один из методов, не учитывают обработку исключений, не реализуют поддержку срезов (slice) и получают некорректное или неожиданное поведение.

Решение:

Нужно реализовать метод __getitem__(self, key) для поддержки индексации и срезов, а также __len__(self) для работы с функцией len() и корректной итерируемости. Для поддержки срезов нужно различать тип key в __getitem__ и корректно обрабатывать объекты slice.

Пример кода:

def is_even(n):
    return n % 2 == 0

class EvenSequence:
    def __init__(self, size):
        self.size = size
    def __getitem__(self, index):
        if isinstance(index, slice):
            return [x for x in range(self.size)[index] if is_even(x)]
        if index < 0 or index >= self.size:
            raise IndexError('Index out of bounds')
        return index if is_even(index) else None
    def __len__(self):
        return self.size

Ключевые особенности:

Взаимодействие с большинством функций и синтаксиса Python, если реализовать оба метода.
Для поддержки срезов нужно обрабатывать объекты типа slice в getitem.
Не реализовав len, объект не будет работать с len() и полным списком некоторых стандартных функций.

Вопросы с подвохом.

Можно ли ограничиться только методом getitem, чтобы объект работал как последовательность?

Частично. Если реализовать только __getitem__, то по объекту можно будет итерироваться через for и индексировать элементы, но len() не заработает.

Пример кода:

class SeqOnlyGetitem:
    def __getitem__(self, index):
        if index >= 10:
            raise IndexError
        return index * 2

s = SeqOnlyGetitem()
for x in s:
    print(x)  # Работает (итерируемо)
# print(len(s))  # Ошибка TypeError

Как обработать отрицательные индексы и что будет, если их не учитывать?

Отрицательные индексы — ключевая особенность последовательностей в Python. Если их не обрабатывать, объект ведет себя неожиданно для пользователя.

class NegIndex:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
    def __getitem__(self, index):
        if index < 0:
            index += len(self.data)
        return self.data[index]

Нужно ли реализовывать contains или iter для своего Sequence-класса?

Не обязательно. Если реализованы __getitem__ и __len__, функция in будет работать, а for будет использовать их для итерации. Реализация этих методов напрямую обычно не нужна, но может повысить производительность.

Типовые ошибки и анти-паттерны

Не проверяют диапазон индексов, что приводит к IndexError или неожиданным результатам.
Не реализуют поддержку срезов (slice), поэтому obj[2:10:2] вызывает ошибку.
Забывают про отрицательные индексы (obj[-1]).

Пример из жизни

Негативный кейс

Разработчик реализовал только getitem для своего класса только для положительных индексов. Модуль прошел часть unit-тестов, но при реальном использовании при попытке взять несуществующий индекс или отрицательный индекс всё ломалось.

Плюсы:

Быстрая первичная реализация.

Минусы:

Неожиданные ошибки на практике.
Неудобство при использовании (нельзя брать последние элементы через отрицательный индекс, не работает срез, не работает len()).

Позитивный кейс

Команда реализовала оба метода (getitem и len), учла срезы, отрицательные индексы, выбрасывала корректные исключения. Итоговый класс работал во всех стандартных случаях Python.