关于python:图解python-面向对象编程

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作者：韩信子 @ShowMeAI
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1.Python 面向对象

面向对象编程，在英文中称之为 Object Oriented Programming，简称 OOP，是一种程序设计思维。OOP 把对象作为程序的根本单元，一个对象蕴含了数据和操作数据的函数。

Python 是一个纯天然面向对象的编程语言，在 Python 中，所有数据类型都能够视为对象。自定义的对象数据类型就是面向对象中的类（Class）的概念。

2. 面向对象概念

  • 类(Class)：用来形容具备雷同的属性和办法的对象的汇合。它定义了该汇合中每个对象所共有的属性和办法。对象是类的实例。
  • 办法：类中定义的函数。
  • 类变量：类变量在整个实例化的对象中是专用的。类变量定义在类中且在函数体之外。类变量通常不作为实例变量应用。
  • 数据成员：类变量或者实例变量用于解决类及其实例对象的相干的数据。
  • 办法重写：如果从父类继承的办法不能满足子类的需要，能够对其进行改写，这个过程叫办法的笼罩（override），也称为办法的重写。
  • 局部变量：定义在办法中的变量，只作用于以后实例的类。
  • 实例变量：在类的申明中，属性是用变量来示意的，这种变量就称为实例变量，实例变量就是一个用 self 润饰的变量。
  • 继承：即一个派生类（derived class）继承基类（base class）的字段和办法。继承也容许把一个派生类的对象作为一个基类对象看待。例如，有这样一个设计：一个 Dog 类型的对象派生自 Animal 类，这是模仿 ” 是一个（is-a）” 关系（例图，Dog 是一个 Animal）。
  • 实例化：创立一个类的实例，类的具体对象。
  • 对象：通过类定义的数据结构实例。对象包含两个数据成员（类变量和实例变量）和办法。

相比其它编程语言，Python 的类机制十分简洁，Python 中的类提供了面向对象编程的所有基本功能

  • 类的继承机制容许多个基类
  • 派生类能够笼罩基类中的任何办法
  • 办法中能够调用基类中的同名办法

对象能够蕴含任意数量和类型的数据。

3. 类定义

语法格局如下：

class ClassName:
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

类实例化后，能够应用其属性，实际上，创立一个类之后，能够通过类名拜访其属性。

4. 类对象

（1）属性援用和实例化

类对象反对两种操作：属性援用和实例化。

属性援用应用和 Python 中所有的属性援用一样的规范语法：obj.name。

类对象创立后，类命名空间中所有的命名都是无效属性名。所以如果类定义是这样:

class NewClass:
    """一个简略的类实例"""
    num = 123456
    def f(self):
        return 'hello ShowMeAI'
 
# 实例化类
x = NewClass()
 
# 拜访类的属性和办法
print("NewClass 类的属性 num 为：", x.num)
print("NewClass 类的办法 f 输入为：", x.f())

以上创立了一个新的类实例并将该对象赋给局部变量 x，x 为空的对象。

执行以上程序输入后果为：

NewClass 类的属性 num 为：123456
NewClass 类的办法 f 输入为：hello ShowMeAI

（2）构造函数

类有一个名为 __init__() 的非凡办法（构造方法 / 构造函数），该办法在类实例化时会主动调用，像上面这样：

def __init__(self):
    self.data = []

类定义了 __init__() 办法，类的实例化操作会主动调用 __init__() 办法。如下实例化类 NewClass，对应的 __init__() 办法就会被调用:

x = NewClass()

当然，__init__() 办法能够有参数，参数通过 __init__() 传递到类的实例化操作上。例如（代码能够在在线 python3 环境中运行）:

class MyComplex:
    def __init__(self, real_part, imag_part):
        self.r = real_part
        self.i = imag_part
x = MyComplex(5.0, -3.4)
print(x.r, x.i)   # 输入后果：5.0 -3.4

（3）self 代表类的实例，而非类

类的办法与一般的函数只有一个特地的区别——它们必须有一个额定的 第一个参数名称, 依照常规它的名称是 self。

class Test:
    def prt(self):
        print(self)
        print(self.__class__)
 
t = Test()
t.prt()

以上实例执行后果为：

<__main__.Test instance at 0x100724179>
__main__.Test

通过执行后果，能够看出，self 代表的是类的实例（蕴含以后对象的地址信息），而 self.class 则指向类。

留神这里的 self 并不是 python 关键字，把他换成其余名称，比方 showmeai，也是能够失常执行的（代码能够在在线 python3 环境中运行）:

class Test:
    def prt(showmeai):
        print(showmeai)
        print(showmeai.__class__)
 
t = Test()
t.prt()

以上实例执行后果为：

<__main__.Test instance at 0x100724179>
__main__.Test

5. 类的办法

在类的外部，咱们能够应用 def 关键字来定义类办法，类办法必须蕴含参数 self, 且其为第一个参数，self 代表的是类的实例。例如（代码能够在在线 python3 环境中运行）

class Person:
    #定义根本属性
    name = ''
    age = 0
    #定义公有属性, 公有属性在类内部无奈间接进行拜访
    __weight = 0
    #定义构造方法
    def __init__(self,n,a,w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.__weight = w
    def talk(self):
        print("%s 的年龄是 %d 岁。" %(self.name,self.age))
 
# 实例化类
p = Person('ShowMeAI',30,30)
p.talk()

执行以上程序输入后果为：

ShowMeAI 的年龄是 30 岁。

6. 继承

Python 同样反对类的继承。派生类的定义如下所示:

class DerivedClass(BaseClass):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

子类（派生类 /DerivedClass）会继承父类（基类 /BaseClass）的属性和办法。

BaseClassName（实例中的基类名）必须与派生类定义在一个作用域内。除了类，还能够用表达式，基类定义在另一个模块中时这一点十分有用:

class DerivedClassName(modname.BaseClassName):
# 类定义
class person:
    #定义根本属性
    name = ''
    age = 0
    #定义公有属性, 公有属性在类内部无奈间接进行拜访
    __weight = 0
    #定义构造方法
    def __init__(self,n,a,w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.__weight = w
    def talk(self):
        print("%s 的年龄是 %d 岁。" %(self.name,self.age))
 
#单继承示例
class student(person):
    grade = ''
    def __init__(self,n,a,w,g):
        #调用父类的构函
        people.__init__(self,n,a,w)
        self.grade = g
    #覆写父类的办法
    def talk(self):
        print("%s 的年龄是 %d 岁，目前在读 %d 年级"%(self.name,self.age,self.grade))
 
s = student('小 Show',12,60,5)
s.talk()

执行以上程序输入后果为：

小 Show 的年龄是 12 岁，目前在读 5 年级

7. 多继承

Python 同样反对多继承模式。多继承的类定义形如下例:

class DerivedClassName(Base1, Base2, Base3):
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

须要留神圆括号中父类的程序，若是父类中有雷同的办法名，而在子类应用时未指定，python 从左至右搜寻 即办法在子类中未找到时，从左到右查找父类中是否蕴含办法。

# 类定义
class person:
    #定义根本属性
    name = ''
    age = 0
    #定义公有属性, 公有属性在类内部无奈间接进行拜访
    __weight = 0
    #定义构造方法
    def __init__(self,n,a,w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.__weight = w
    def speak(self):
        print("%s 的年龄是 %d 岁。" %(self.name,self.age))

#单继承示例
class student(person):
    grade = ''
    def __init__(self,n,a,w,g):
        #调用父类的构函
        people.__init__(self,n,a,w)
        self.grade = g
    #覆写父类的办法
    def talk(self):
        print("%s 的年龄是 %d 岁，目前在读 %d 年级"%(self.name,self.age,self.grade))
 
#另一个类，多重继承之前的筹备
class speaker():
    topic = ''name =''
    def __init__(self,n,t):
        self.name = n
        self.topic = t
    def talk(self):
        print("%s 是一个演说家，明天 ta 演讲的主题是 %s"%(self.name,self.topic))
 
#多重继承
class sample(speaker,student):
    a =''
    def __init__(self,n,a,w,g,t):
        student.__init__(self,n,a,w,g)
        speaker.__init__(self,n,t)
 
test = sample("ShowMeAI",25,80,4,"Python")
test.talk()   #办法名同，默认调用的是在括号中排前地父类的办法

执行以上程序输入后果为：

ShowMeAI 是一个演说家，明天 ta 演讲的主题是 Python

8. 办法重写

如果你的父类办法的性能不能满足你的需要，你能够在子类重写你父类的办法，实例如下：

class Parent:        # 定义父类
   def my_method(self):
      print ('调用父类办法')
 
class Child(Parent): # 定义子类
   def my_method(self):
      print ('调用子类办法')
 
c = Child()          # 子类实例
c.my_method()         # 子类调用重写办法
super(Child,c).my_method() #用子类对象调用父类已被笼罩的办法

super()函数是用于调用父类 (超类) 的一个办法。

执行以上程序输入后果为：

调用子类办法
调用父类办法

9. 类属性与办法

（1）类的公有属性

__private_attrs：由两个下划线结尾，申明为公有属性，不能在类的内部被应用或间接拜访。在类外部的办法中能够应用，应用办法为 self.__private_attrs。

（2）类的办法

在类的外部定义的成员办法，必须蕴含参数 self，且为第一个参数，self 代表的是类的实例。

self 的名字并不是规定死的，也能够应用 this，但倡议还是依照约定应用 self。

（3）类的公有办法

__private_method：由两个下划线结尾，申明为公有办法，只能在类的外部调用，应用办法为 self.__private_methods。

类的公有属性示例代码如下：

class NewCounter:
    __secret_count = 0  # 公有变量
    public_count = 0    # 公开变量
 
    def count(self):
        self.__secret_count += 1
        self.public_count += 1
        print (self.__secret_count)
 
counter = NewCounter()
counter.count()
counter.count()
print (counter.public_count)
print (counter.__secret_count)  # 报错，实例不能拜访公有变量

执行以上程序输入后果为：

1
2
2
Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 16, in <module>
    print (counter.__secret_count)  # 报错，实例不能拜访公有变量
AttributeError: 'NewCounter' object has no attribute '__secret_count'

类的公有办法实例如下：

class WebSite:
    def __init__(self, name, url):
        self.name = name       # public
        self.__url = url   # private
 
    def who(self):
        print('name  :', self.name)
        print('url :', self.__url)
 
    def __foo(self):          # 公有办法
        print('这是公有办法')
 
    def foo(self):            # 公共办法
        print('这是公共办法')
        self.__foo()
 
x = WebSite('ShowMeAI 常识社区', 'www.showmeai.tech')
x.who()        # 失常输入
x.foo()        # 失常输入
x.__foo()      # 报错

（4）类的专有办法：

  • __init__ ：构造函数，在生成对象时调用
  • __del__ ：析构函数，开释对象时应用
  • __repr__ ：打印，转换
  • __setitem__ ：依照索引赋值
  • __getitem__：依照索引获取值
  • __len__：取得长度
  • __cmp__：比拟运算
  • __call__：函数调用
  • __add__：加运算
  • __sub__：减运算
  • __mul__：乘运算
  • __truediv__：除运算
  • __mod__：求余运算
  • __pow__：乘方

（5）运算符重载

Python 同样反对运算符重载，咱们能够对类的专有办法进行重载，实例如下：

class MyVector:
   def __init__(self, a, b):
      self.a = a
      self.b = b
 
   def __str__(self):
      return 'Vector (%d, %d)' % (self.a, self.b)
   
   def __add__(self,other):
      return Vector(self.a + other.a, self.b + other.b)
 
v1 = MyVector(2,10)
v2 = MyVector(5,-2)
print(v1 + v2)

以上代码执行后果如下所示:

Vector(7,8)

10. 视频教程

请点击到 B 站查看【双语字幕】版本

https://www.bilibili.com/vide…

材料与代码下载

本教程系列的代码能够在 ShowMeAI 对应的 github 中下载，可本地 python 环境运行，能迷信上网的宝宝也能够间接借助 google colab 一键运行与交互操作学习哦！

本教程系列波及的 Python 速查表能够在以下地址下载获取：

  • Python 速查表

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  • Python 教程—Python3 文档
  • Python 教程 - 廖雪峰的官方网站

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正文完
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发表至： python
2022-02-23
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