Python零基础入门（四）——Python面向对象编程[学习笔记]

深碍√TFBOYSˉ_ 2023-02-11 03:13 10阅读 0赞

# 一、定义 #

## 1.面向对象编程（OOP） ##

面向对象编程（Object-oriented Programming，简称OOP）是一种编程范例，它提供了一种结构化程序的方法，以便将属性和行为捆绑到单个对象中。

例如，对象可以表示具有姓名属性，年龄，地址等的人，具有行走，说话，呼吸和跑步等行为。或者包含收件人列表，主题，正文等属性的电子邮件，以及添加附件和发送等行为。

换句话说，面向对象编程是一种, 可以为具体现实世界的事物建模的方法，如汽车以及公司和员工，学生和教师等事物之间的关系. OOP将现实世界的实体建模为软件对象，以及与之相关的数据，并可以执行某些功能。

另一种常见的编程范例是函数式编程，其构造类似于顺序执行的程序，因为它以函数和代码块的形式提供一组执行步骤，这些步骤一步步执行以完成任务。

关键的一点是，对象是面向对象编程范例的核心，不仅在函数编程中表示数据，而且在程序的整体结构中也是如此。

**注意：由于Python是一种多范式编程语言(也就是说面向对象或者函数式编程都是可以的)，您可以选择最适合手头问题的范例，在一个程序中混合使用不同的范例，和/或随着程序的发展从一种范例切换到另一种范例。**

## 2.Python中的类 ##

首先关注数据，每个事物或对象都是某个类的实例。

Python中可用的原始数据结构（如数字，字符串和列表）旨在分别表示简单的事物，例如某事物的成本，诗歌的名称和您喜欢的颜色。

如果你想代表更复杂的东西怎么办？

例如，假设您想跟踪许多不同的动物。如果您使用了列表，则第一个元素可以是动物的名称，而第二个元素可以表示其年龄。

你怎么知道哪个元素应该是哪个？如果你有100种不同的动物怎么办？你确定每只动物都有名字和年龄，等等吗？如果你想为这些动物添加其他属性怎么办？这就是为什么我们需要一个"类"(Class)。

类可以用来创建新的用户定义的数据结构，其中包含有关内容的任意信息。对于动物，我们可以创建一个Animal( )类来跟踪关于Animal的属性，如名称和年龄。

注意, 一个类只提供结构 - 它是应该如何定义某个东西的蓝图，但它实际上并不提供任何真实的内容. Animal( )类可以指定名称和年龄, 是定义动物所必需的，但它实际上不会包含特定动物的名字或年龄。

可以将"类"视为"某事物的定义".

## 3.Python实例(对象) ##

虽然类是蓝图，但实例是具有实际值的类的副本，字面上是属于特定类的对象。这不再是一个想法;它是一只真正的动物，就像一只名叫罗杰的狗，已经八岁了。

换句话说，类就像一个表格或问卷。它定义了所需的信息。填写表格后，您的特定副本就是该类的一个实例;它包含与您相关的实际信息。

您可以填写多个副本以创建许多不同的实例，但如果没有表单作为指导，您将会彻底迷失，不知道需要哪些信息。因此，在创建对象的单个实例之前，我们必须首先通过定义类来指定所需的内容。

# 二、创建和使用类 #

## 1.创建类 ##

使用类几乎可以模拟任何东西。下面来编写一个表示小狗的简单类Dog——它表示的不是特  
定的小狗，而是任何小狗。对于大多数宠物狗，我们都知道些什么呢？它们都有名字和年龄；我  
们还知道，大多数小狗还会蹲下和打滚。由于大多数小狗都具备上述两项信息（名字和年龄）和  
两种行为（蹲下和打滚），我们的Dog类将包含它们。这个类让Python知道如何创建表示小狗的对  
象。编写这个类后，我们将使用它来创建表示特定小狗的实例。

dog.py

class Dog():
        def __init__(self, name, age):
        #初始化属性name和age
            self.name = name
            self.age = age
        def sit(self):
        #模拟小狗被命令时蹲下
            print(self.name.title() + " is now sitting.")
        def roll_over(self):
        #模拟小狗被命令时打滚#
            print(self.name.title() + " rolled over!")

## 2.根据类创建实例 ##

可将类视为有关如何创建实例的说明。 Dog类是一系列说明，让Python知道如何创建表示特  
定小狗的实例。  
下面来创建一个表示特定小狗的实例：

my_dog = Dog('willie', 6)
    print("My dog's name is " + my_dog.name.title() + ".")
    print("My dog is " + str(my_dog.age) + " years old.")

My dog’s name is Willie.  
My dog is 6 years old.

PS：遇到 object() takes no parameters，说明 **init** 写错了，因为是左右都是2个下划线。是左边两个，右边也是两个！！！

### 1. 访问属性 ###

my_dog.name

my\_dog.name.title()将my\_dog的属性name的值’willie’改为首字母大写的； 在第2条print语句中，  
str(my\_dog.age)将my\_dog的属性age的值6转换为字符串

### 2. 调用方法 ###

my_dog.sit()
    my_dog.roll_over()

### 3. 创建多个实例 ###

my_dog = Dog('willie', 6)
    your_dog = Dog('lucy', 3)
    print("My dog's name is " + my_dog.name.title() + ".")
    print("My dog is " + str(my_dog.age) + " years old.")
    my_dog.sit()
    print("\nYour dog's name is " + your_dog.name.title() + ".")
    print("Your dog is " + str(your_dog.age) + " years old.")
    your_dog.sit()

My dog’s name is Willie.  
My dog is 6 years old.  
Willie is now sitting.

Your dog’s name is Lucy.  
Your dog is 3 years old.  
Lucy is now sitting.

## 3.使用类和实例 ##

### 3.1.给属性指定默认值 ###

class Dog():
        def __init__(self, name, age):
        #初始化属性name和age
            self.name = name
            self.age = age
           #给狗狗叫声属性指定默认值为“wangwang”
            self.speek="wangwang"
        def get_speek(self):
            print("This dog bark:"+str(self.speek) + ".")
            
    my_dog = Dog('willie', 6)
    print("My dog's name is " + my_dog.name.title() + ".")
    my_dog.get_speek()

My dog’s name is Willie.  
This dog bark:wangwang.

### 3.2.修改属性的值 ###

#### 3.2.1 直接修改属性的值 ####

要修改属性的值，最简单的方式是通过实例直接访问它。下面的代码直接将狗狗叫声设置为“wawu~”

my_dog.speek="wawu~"
    my_dog.get_speek()

This dog bark:wawu~

#### 3.2.2 通过方法修改属性的值 ####

如果有替你更新属性的方法，将大有裨益。这样，你就无需直接访问属性，而可将值传递给一个方法，由它在内部进行更新。  
下面的示例演示了一个名为update\_speek()的方法：

class Dog():
    	--snip-- #为节省篇幅，不多加重复前面描述过的方法
    	def update_speek(self,speek):
            self.speek=speek  	
    my_dog.update_speek("aowu~")
    my_dog.get_speek()

This dog bark:aowu~

### 注意！！！ ###

--snip--只是为了笔记的简洁
    例如：
    class Dog():
    	--snip-- #为节省篇幅，不多加重复前面描述过的方法
    你在需要运行编译的代码里面得补充完整
    class Dog():
        def __init__(self, name, age):
        #初始化属性name和age
            self.name = name
            self.age = age
           #给狗狗叫声属性指定默认值为“wangwang”
            self.speek="wangwang"
        def get_speek(self):
            print("This dog bark:"+str(self.speek) + ".")

## 4.继承 ##

继承是一个类采用另一个类的属性和方法的过程。新形成的类称为子类，子类派生的类称为父类。

重要的是要注意子类覆盖或扩展父类的功能（例如，属性和行为）。换句话说，子类继承了父项的所有属性和行为，但也可以添加不同行为。最基本的类是一个对象，通常所有其他类都继承为它们的父对象。

### 4.1 继承 ###

狗公园示例  
让我们假装我们在一个狗公园。有多个Dog对象, 发起不同的Dog行为，每个对象都有不同的属性。一般来说，这意味着有些狗正在跑步，而有些正在伸展，有些正在盯着其他狗。此外，每只狗都由它的主人命名，并且由于每只狗都是活生生的, 各个年龄段的都有。

将一只狗与另一只狗区分开来的另一种方法是什么？狗的品种怎么样：

class Dog:
        def __init__(self, breed):
            self.breed = breed
    
    spencer = Dog("German Shepard")
    print(spencer.breed)
    
    sara = Dog("Boston Terrier")
    print(sara.breed)

German Shepard  
Boston Terrier

每种犬的行为略有不同。考虑到这些因素，让我们为每个品种创建单独的类。这些是父类Dog的子类。

### 4.2扩展父类的功能 ###

运行下方代码：

class Dog:
        # Class attribute
        species = 'mammal'
        
        def __init__(self, name, age):
            self.name = name
            self.age = age
    
        def description(self):
            return "{} is {} years old".format(self.name, self.age)
    
        def speak(self, sound):
            return "{} says {}".format(self.name, sound)
    
    # Child class (inherits from Dog() class)
    class RussellTerrier(Dog):
        def run(self, speed):
            return "{} runs {}".format(self.name, speed)
    
    
    # Child class (inherits from Dog class)
    class Bulldog(Dog):
        def run(self, speed):
            return "{} runs {}".format(self.name, speed)
    
    
    # Child classes inherit attributes and
    # behaviors from the parent class
    jim = Bulldog("Jim", 12)
    print(jim.description())
    
    # Child classes have specific attributes
    # and behaviors as well
    print(jim.run("slowly"))

Jim is 12 years old  
Jim runs slowly  
您完成此程序时，请仔细阅读代码, 以搞清其中的原理，然后在运行程序之前，先在大脑中预测一下输出结果, 然后和真正的输出结果比对一下, 看看是否一致.

我们没有添加任何特殊属性或方法来区分RussellTerrier和Bulldog，但由于它们现在是两个不同的类，我们可以为它们添加一个速度的类属性。

### 4.3 确定是否父类 ###

isinstance（）函数用于确定实例是否也是某个父类的实例。

# Parent class
    class Dog:
    
        # Class attribute
        species = 'mammal'
    
        def __init__(self, name, age):
            self.name = name
            self.age = age
    
        def description(self):
            return "{} is {} years old".format(self.name, self.age)
    
        def speak(self, sound):
            return "{} says {}".format(self.name, sound)
    
    
    # Child class (inherits from Dog() class)
    class RussellTerrier(Dog):
        def run(self, speed):
            return "{} runs {}".format(self.name, speed)
    
    
    # Child class (inherits from Dog() class)
    class Bulldog(Dog):
        def run(self, speed):
            return "{} runs {}".format(self.name, speed)
    
    
    # Child classes inherit attributes and
    # behaviors from the parent class
    jim = Bulldog("Jim", 12)
    print(jim.description())
    
    # Child classes have specific attributes
    # and behaviors as well
    print(jim.run("slowly"))
    
    # Is jim an instance of Dog()?
    print(isinstance(jim, Dog))
    
    # Is julie an instance of Dog()?
    julie = Dog("Julie", 100)
    print(isinstance(julie, Dog))
    
    # Is johnny walker an instance of Bulldog()
    johnnywalker = RussellTerrier("Johnny Walker", 4)
    print(isinstance(johnnywalker, Bulldog))
    
    
    # Is julie and instance of jim?
    print(isinstance(julie, jim))

Jim is 12 years old  
Jim runs slowly  
True  
True  
False

--------------------

TypeError Traceback (most recent call last)  
in ()  
51 \# Is julie and instance of jim?  
\----> 52 print(isinstance(julie, jim))

TypeError: isinstance() arg 2 must be a type or tuple of types

jim和julie都是Dog（）类的实例，而johnnywalker不是Bulldog（）类的实例。然后作为一个完整性检查，我们测试了julie是否是jim的实例，这是不可能的，因为jim是类的实例而不是类本身 - 因此是TypeError的原因。

### 4.4 覆盖父类的功能 ###

请记住，子类也可以覆盖父类的属性和行为。举些例子：

class Dog:
        species = 'mammal'
    
    class SomeBreed(Dog):
        --snip-- 
    
    class SomeOtherBreed(Dog):
         species = 'reptile'
    
    frank = SomeBreed()
    print(frank.species)
    
    beans = SomeOtherBreed()
    print(beans.species)

mammal  
reptile  
SomeBreed（）类从父类继承物种，而SomeOtherBreed（）类覆盖物种，将其设置为爬行动物

**PS：上述代码适合python3，python2版本需要稍加修改**  
定义新类时，Python 3隐式使用object作为父类。所以以下两个定义是等价的：

class Dog(object):
        pass
    
    # In Python 3, this is the same as:
    
    class Dog:
        pass

注意：在Python 2.x中，新风格类和旧风格类之间存在区别。不在这里详细介绍，但是通常希望您将对象指定为父类，以确保在编写Python 2 OOP代码时定义新样式类。