從零開始學(xué)習(xí)Python面向?qū)ο缶幊蹋氵€在等什么？

作者：你的老師父 2023-07-03 09:58:00

在Python中，類是一種用戶自定義的數(shù)據(jù)類型，它可以用來創(chuàng)建對象。對象是類的實(shí)例，它包含了數(shù)據(jù)和方法。

一、類和對象

1、什么是類和對象

面向?qū)ο缶幊淌且环N編程范式，它將程序中的數(shù)據(jù)和操作封裝在一個(gè)對象中，通過調(diào)用對象的方法來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的操作。在Python中，類是一種用戶自定義的數(shù)據(jù)類型，它可以用來創(chuàng)建對象。對象是類的實(shí)例，它包含了數(shù)據(jù)和方法。

2、類的定義和實(shí)例化

在Python中，可以使用class關(guān)鍵字來定義類，類名習(xí)慣以大寫字母開頭。類包含了屬性和方法，屬性是類的數(shù)據(jù)成員，方法是類的函數(shù)成員。在類中，可以使用self關(guān)鍵字來引用當(dāng)前對象的屬性和方法。

class MyClass:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def say_hello(self):
        print("Hello, " + self.name + "!")

# 實(shí)例化對象
obj = MyClass("world")

# 調(diào)用對象的方法
obj.say_hello()  # 輸出：Hello, world!

3、對象的屬性和方法

對象的屬性是指對象所包含的數(shù)據(jù)成員，對象的方法是指對象所包含的函數(shù)成員。在Python中，對象的屬性和方法可以通過點(diǎn)號(.)來訪問。

class MyClass:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def say_hello(self):
        print("Hello, " + self.name + "!")

# 實(shí)例化對象
obj = MyClass("world")

# 訪問對象的屬性和方法
print(obj.name)  # 輸出：world
obj.say_hello()  # 輸出：Hello, world!

二、繼承和多態(tài)

1、繼承的概念和實(shí)現(xiàn)

繼承是指一個(gè)類可以獲得另一個(gè)類的屬性和方法，從而避免重復(fù)編寫代碼，提高代碼的復(fù)用性和擴(kuò)展性。在Python中，可以使用class關(guān)鍵字來定義繼承關(guān)系，使用super()函數(shù)來調(diào)用父類的方法。

class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def eat(self):
        print(self.name + " is eating.")

class Cat(Animal):
    def __init__(self, name, color):
        super().__init__(name)
        self.color = color

    def meow(self):
        print(self.name + " is meowing.")

# 實(shí)例化對象
cat = Cat("Tom", "white")

# 調(diào)用對象的屬性和方法
print(cat.name)  # 輸出：Tom
print(cat.color)  # 輸出：white
cat.eat()  # 輸出：Tom is eating.
cat.meow()  # 輸出：Tom is meowing.

2、多態(tài)的概念和實(shí)現(xiàn)

多態(tài)是指同一種類型的對象，調(diào)用同一個(gè)方法可以產(chǎn)生不同的結(jié)果。在Python中，多態(tài)可以通過方法的重寫和方法的重載來實(shí)現(xiàn)。

方法的重寫是指子類重新定義父類中已有的方法，從而實(shí)現(xiàn)對方法的覆蓋。

class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def eat(self):
        print(self.name + " is eating.")

class Cat(Animal):
    def __init__(self, name, color):
        super().__init__(name)
        self.color = color

    def eat(self):
        print(self.name + " is eating fish.")

# 實(shí)例化對象
cat = Cat("Tom", "white")

# 調(diào)用對象的方法
cat.eat()  # 輸出：Tom is eating fish.

方法的重載是指在一個(gè)類中定義多個(gè)同名的方法，但是這些方法的參數(shù)類型和個(gè)數(shù)不同，從而實(shí)現(xiàn)對方法的擴(kuò)展。

class MyClass:
    def my_method(self):
        print("my_method() without parameter")

    def my_method(self, x):
        print("my_method() with parameter: " + str(x))

# 實(shí)例化對象
obj = MyClass()

# 調(diào)用對象的方法
obj.my_method()  # 報(bào)錯(cuò)：TypeError: my_method() missing 1 required positional argument: 'x'
obj.my_method(123)  # 輸出：my_method() with parameter: 123

三、抽象類和接口

1、抽象類的定義和實(shí)現(xiàn)

抽象類是指不能被實(shí)例化的類，它只能作為其他類的父類，用于定義抽象方法和屬性。在Python中，可以使用abc模塊來定義抽象類，使用@abstractmethod裝飾器來定義抽象方法和屬性。

from abc import ABC, abstractmethod

class Animal(ABC):
    @abstractmethod
    def eat(self):
        pass

class Cat(Animal):
    def eat(self):
        print("Cat is eating fish.")

# 實(shí)例化對象
cat = Cat()

# 調(diào)用對象的方法
cat.eat()  # 輸出：Cat is eating fish.

2、接口的定義和實(shí)現(xiàn)

接口是指一組抽象方法和屬性的集合，用于描述類所提供的服務(wù)。在Python中，接口并沒有嚴(yán)格的定義，一般使用抽象類來實(shí)現(xiàn)接口的功能。

from abc import ABC, abstractmethod

class IAnimal(ABC):
    @abstractmethod
    def eat(self):
        pass

class Cat(IAnimal):
    def eat(self):
        print("Cat is eating fish.")

# 實(shí)例化對象
cat = Cat()

# 調(diào)用對象的方法
cat.eat()  # 輸出：Cat is eating fish.

四、特殊方法

1、 init方法

__init__方法是指類的構(gòu)造方法，它在類實(shí)例化時(shí)自動(dòng)調(diào)用，用于初始化對象的屬性。在Python中，可以使用__init__方法來定義類的構(gòu)造方法。

class MyClass:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

# 實(shí)例化對象
obj = MyClass("world")

# 訪問對象的屬性
print(obj.name)  # 輸出：world

2、str方法

__str__方法是指類的字符串表示方法，它可以將類對象轉(zhuǎn)換為字符串類型，用于打印對象時(shí)的輸出。在Python中，可以使用__str__方法來定義類的字符串表示方法。

class MyClass:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def __str__(self):
        return "MyClass(name=" + self.name + ")"

# 實(shí)例化對象
obj = MyClass("world")

# 打印對象
print(obj)  # 輸出：MyClass(name=world)

3、其他常用的特殊方法

在Python中，還有許多其他常用的特殊方法，如__eq__方法用于判斷兩個(gè)對象是否相等，__lt__方法用于判斷一個(gè)對象是否小于另一個(gè)對象，__len__方法用于獲取對象的長度等。

五、訪問控制

1、公有、私有和保護(hù)成員

在Python中，可以使用下劃線(_)來定義公有、私有和保護(hù)成員。公有成員是指可以被任何對象訪問的成員，私有成員是指只能被類內(nèi)部訪問的成員，保護(hù)成員是指只能被類內(nèi)部和子類訪問的成員。

class MyClass:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 公有成員
        self._age = age  # 保護(hù)成員
        self.__gender = "male"  # 私有成員

    def say_hello(self):
        print("Hello, " + self.name + "!")

    def get_gender(self):
        return self.__gender

# 實(shí)例化對象
obj = MyClass("Tom", 18)

# 訪問對象的屬性和方法
print(obj.name)  # 輸出：Tom
print(obj._age)  # 輸出：18
print(obj.get_gender())  # 輸出：male
print(obj.__gender)  # 報(bào)錯(cuò)：AttributeError: 'MyClass' object has no attribute '__gender'

2、訪問控制的實(shí)現(xiàn)方式

在Python中，訪問控制并不是強(qiáng)制性的，只是一種約定俗成的規(guī)范。如果希望強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)訪問控制，可以使用屬性裝飾器@property、@屬性名.setter和@屬性名.deleter來限制屬性的訪問。

class MyClass:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self._age = age

    @property
    def age(self):
        return self._age

    @age.setter
    def age(self, value):
        if value < 0:
            raise ValueError("Age cannot be negative.")
        self._age = value

    @age.deleter
    def age(self):
        del self._age

# 實(shí)例化對象
obj = MyClass("Tom", 18)

# 訪問對象的屬性
print(obj.name)  # 輸出：Tom
print(obj.age)  # 輸出：18

# 修改對象的屬性
obj.age = 20
print(obj.age)  # 輸出：20

# 刪除對象的屬性
del obj.age
print(obj.age)  # 報(bào)錯(cuò)：AttributeError: 'MyClass' object has no attribute '_age'

六、代碼示例

下面是一個(gè)完整的示例代碼，包括類和對象的定義和使用、繼承和多態(tài)的實(shí)現(xiàn)、抽象類和接口的定義和實(shí)現(xiàn)、特殊方法和訪問控制的實(shí)現(xiàn)。

from abc import ABC, abstractmethod

# 定義動(dòng)物類
class Animal(ABC):
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    @abstractmethod
    def eat(self):
        pass

# 定義貓類
class Cat(Animal):
    def __init__(self, name, color):
        super().__init__(name)
        self.color = color

    def eat(self):
        print(self.name + " is eating fish.")

    def __str__(self):
        return "Cat(name=" + self.name + ", color=" + self.color + ")"

# 定義狗類
class Dog(Animal):
    def __init__(self, name, breed):
        super().__init__(name)
        self.breed = breed

    def eat(self):
        print(self.name + " is eating meat.")

    def __str__(self):
        return "Dog(name=" + self.name + ", breed=" + self.breed + ")"

# 定義接口類
class IShout(ABC):
    @abstractmethod
    def shout(self):
        pass

# 定義黃狗類
class YellowDog(Dog, IShout):
    def __init__(self, name, breed):
        super().__init__(name, breed)

    def shout(self):
        print(self.name + " is shouting: Wow, wow!")

    def __str__(self):
        return "YellowDog(name=" + self.name + ", breed=" + self.breed + ")"

# 實(shí)例化對象
cat = Cat("Tom", "white")
dog = Dog("Spike", "bulldog")
yellow_dog = YellowDog("Charlie", "golden retriever")

# 調(diào)用方法
cat.eat()  # 輸出：Tom is eating fish.
dog.eat()  # 輸出：Spike is eating meat.
yellow_dog.eat()  # 輸出：Charlie is eating meat.
yellow_dog.shout()  # 輸出：Charlie is shouting: Wow, wow!

# 輸出對象的字符串表示
print(cat)  # 輸出：Cat(name=Tom, color=white)
print(dog)  # 輸出：Dog(name=Spike, breed=bulldog)
print(yellow_dog)  # 輸出：YellowDog(name=Charlie, breed=golden retriever)

責(zé)任編輯：姜華來源：今日頭條