【python】面向对象程序设计(基础篇)
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2024-02-18 14:56:19
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​每日赠语:没有窘迫的失败,就不会有自豪的成功;失败不可怕,只要能从失败中站起来。

一.特点

1.封装

类是一个模板,将多个对象的类似属性放在一个模板中,这就是封装。避免了外部对内部数据的影响,提高了程序的维护性。

2.继承

继承是用来实现代码复用和设计复用的机制,是面向对象程序设计的重要特性之一。设计一个新类时,如果可以继承一个已有的设计良好的类然后进行二次开发,会大幅减少开发工作量。

3.多态

一般是指父类的一个方法在不同派生类对象中具有不同表现和行为。派生类在继承了父类的行为和属性之后,还可能增加某些特定的行为和属性,也可能会对继承父类的行为进行一定的改变,这些都是多态的表现形式。

二、类与对象

1.类的定义

使用class关键字来声明一个类,基本格式如下:

class 类名

        "类体说明"    #类的功能等进行说明

         类成员

         方法成员

类是由3部分组成的:

类的名称:用关键字class声明类,类名首字母一般大写,比如Dog。

类的数据属性:用来存储特征的值(体现对象的特征),简称为成员。如:名字、年龄。

类的方法属性:用来对成员进行操作(体现对象的行为),简称为方法。如:学习、睡觉。

类体说明:对类的功能等进行说明。

2.对象的创建和使用

使用类中定义的成员和方法,必须对类实例化,即创建类的对象,根据类创建实例对象的语法格式如下:

实例名(对象名) = 类名([参数列表] ) 

访问实例成员,可以通过如下方式:

实例名 .成员 、 实例名 .方法() ,其中“.”叫做成员运算符。

要想给实例添加成员,可以通过如下方式:

实例名.新的成员名 = 值

举例

代码

#定义类.
class Car:#定义构造方法.def __init__(self,name):self.name = name#定义方法.def getName(self):return self.name
#创建对象.
c1 = Car("迈巴赫")
print("这辆汽车的名字:",c1.getName())

执行结果

3.类的成员

1.数据成员

用来存储特征值(体现实例对象的特征)。

2.方法成员

用来对数据成员进行操作(体现实例对象的行为)。

3.成员类型

按照归属于类还是实例对象,类的数据成员可分为两种:

1.类成员

  • 定义在类体中,且在类的所有方法之外的数据成员,类成员属于类本身,一般通过类名.成员名调用,不建议使用“实例名.成员”名调用。

2.实例成员

  • 在类的某个方法中定义的数据成员为实例成员。
  • 实例成员只能通过实例名.成员名被实例对象调用。
  • 实例成员一般在构造方法__init__()中创建,也可以在其他方法中创建。

按照能否在类的外面直接访问,类的成员可分为两种:

1.公有成员

  • 公有成员不以下划线开头,在类的内部可以访问,在类的外部也可以访问

2.私有成员

  •  在类的外部不能直接访问,只能在类的内部访问,或在类的外面通过对象的公有方法访问(不提倡)
  • _xxx:受保护成员(Protected),成员名以单下划线开始,类和派生类可以访问这些成员,在类的外面一般不建议直接访问。
  • __xxx:私有成员(Private),成员名以双下划线开始,不能以两个或更多下划线结束,只有类自己可以访问,子类不能直接访问到这个成员,但在外部可以通过“对象名._类名__xxx”这样的特殊方式来访问。

3.内置成员

 所有的类(无论是系统内置的类还是自定义类)都有一组特殊的成员,其前后各有两个下划线类似:"__xxx__",常见的内置成员如下:

  • __name__:类的名字,用字符串表示。
  • __doc__:类的文档字符串。
  • __bases__:由所有父类组成的元组。
  • __dict__:由类的成员组成的字典。
  • __module__:类所属模块。

注意事项

1.当用对象名调用类成员时, “对象.类成员”只是“类.类成员”的一份拷贝。当修改“对象.类成员”时, “类.类成员”的值不变。

2.当类成员和实例成员同名时:在类的方法内和类的外面,“类名.类成员”调用的是类成员;在类的方法中“self.实例成员” 或在类的外面“对象名.实例成员” 调用的是实例成员。(在类的方法内,和实例成员同名的类成员被屏蔽)

3.定义在类的方法中且不以self为前缀的变量是该方法的局部变量,不能在方法外使用,也不能在类的外面调用。

4.类的方法

1.方法类型

类的方法大致可分为如下四种类型:

  • 公有方法:公有方法的名字不以下画线开头,可以在类的外面通过类名或对象名调用。
  • 私有方法:私有方法以2个或更多下画线开头,可以在类的方法中通过self调用,不能在类的外面直接调用。
  • 静态方法和类方法:静态方法和类方法成员可以通过类名和对象名调用,但不能直接访问属于对象的成员,只能访问属于类的成员,不属于任何对象。相比类方法,静态方法的开销更小。类方法一般以cls作为第一个参数表示该类自身,在调用类方法时不需要为该参数传递值。(静态方法使用装饰器@staticmethod声明     类方法使用装饰器@classmethod声明。)
  • 抽象方法:抽象方法一般定义在抽象类中并要求派生类对抽象方法进行实现。

2.属性

一种特殊形式的方法,结合了成员和方法的各自优点,既可以通过属性访问类中的成员,也可以在访问前对用户为成员提供数据的合法性进行检测,还可以设置成员的访问机制。属性通常包括get()方法和set()方法。前者用于获取成员的值,后者用于设置成员的值。

3.特殊方法

类有大量的特殊方法,其中比较常见的是构造方法__init__()和析构方法__del__()

构造方法__init__()

当创建类的实例的时候,系统会自动调用构造方法,用来为类中的成员设置初始值或进行必要的初始化工作,在类实例化时被自动调用和执行。

析构方法__del__()

当删除一个实例对象来释放其所占用资源的时候,Python解释器默认会调用__del__( )方法。

1.构造方法和析构方法都可以由用户自己定义,如果用户没定义,系统会提供默认的构造方法和析构方法。

2.默认的析构方法__del__( )会进行必要的清理工作。

5.类的继承

  • 子类或派生类:在继承关系中,已有的、设计好的类称为父类或基类,新设计的类称为子类或派生类。
  • 派生类可以继承父类的公有成员,但是不能继承父类私有成员。如果需要在派生类中调用基类的方法,可以使用内置函数super()或者通过“基类名.方法名()”的方式来实现这一目的。
  • Python支持多继承,如果父类中有相同的方法名,而在子类中使用时没有指定父类名,则Python解释器将从左向右按顺序进行搜索。

1.创建派生类

创建派生类的一般格式:

class 派生类名字(父类1,父类2, ...):

        类体

2.举例

代码

#定义People类.
class People:#定义构造方法.def __init__(self,n,a):self.name = nself.age = a#定义公有方法.def speak(self):print("我是%s,今年%d岁." % (self.name,self.age))
#定义Student类,继承类People.
class Student(People):def __init__(self,n,a,g):People.__init__(self,n,a)                 #调用父类的构造方法.self.grade = g#重写父类的方法.def speak(self):print("我是%s,今年%d岁,读%d年级." % (self.name,self.age,self.grade))
if __name__ == '__main__':#创建Student类的对象.s = Student('孔融',10,4)s.speak()       		                         #调用Student类中的speak()方法.super(Student,s).speak()                    #调用父类People的speak()方法.

运行结果

 

注意事项

  • 派生类可以只继承一个父类(单继承)
  • 派生类也可以继承多个父类(多继承)
  • 派生类调用父类方法,可用super.方法名()或父类名.方法名()
  • 派生类可以继承父类的成员和方法,也可以定义自己的成员和方法。
  •  如果父类方法不能满足要求,派生类也可以重写父类的方法。

6.类的多态

一般是指父类的一个方法在不同派生类对象中具有不同表现和行为。

举例

代码

#定义类Animal.
class Animal():#定义方法.def getInfo(self):return "I am an animal."
#定义类Lion,继承类Animal.
class Lion(Animal):#重写父类Animal的方法getInfo().def getInfo(self):return "I am a lion."
#定义类Tiger,继承类Animal.
class Tiger(Animal):#重写父类Animal的方法getInfo().def getInfo(self):return "I am a tiger."
#定义类Leopard,继承类Animal.
class Leopard(Animal):#重写父类Animal的方法getInfo().def getInfo(self):return "I am a leopard."
if __name__ == '__main__':#创建各个类的对象列表objectList.objectList = [item() for item in (Animal,Lion,Tiger,Leopard)]#不同对象调用同一方法getInfo().for object in objectList:print(object.getInfo())

执行结果

7.抽象类和抽象方法

Python中一般使用抽象基类(Abstract Base Class,ABC)来实现抽象类。

1.特点

抽象类中通常包含抽象方法(没有实现功能),该类不能被实例化,只能被继承,且派生类必须实现抽象类中的抽象方法。

2.举例

代码

import abc
#定义抽象类.
class People(metaclass=abc.ABCMeta):#定义抽象方法.@abc.abstractmethoddef working(self):pass
#定义抽象类People的派生类.
class Chinese(People):#实现抽象类的抽象方法working().def working(self):print("学习汉语…")
#创建Chinese类的对象.
c1 = Chinese()
c1.working()

执行结果

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