Python面向对象-基础篇
一、三大编程范式
1、面向过程编程
2、函数式编程
3、面向对象编程
---> 3大编程思想没有高低之分，只有程序员水平高低之分
二、面向对象设计与面向对象编程
类和对象概念：
# 类：把一类事物的相同特征(数据属性)和动作(函数属性)整合到一起就是类，类是一个抽象的概念 # # 对象：就是基于类而创建的一个具体事物，也就是特征和动作整合到一起。对象也有数据属性和函数属性
注意：不是class 写的程序不一定就不是面向对象设计
def dog(name,gender,type): # 狗的动作 def jiao(dog): print('一条狗[%s]，汪汪汪' % dog['name']) def chi_shi(dog): print('一条[%s] 正在吃屎' % dog['type']) def init(name,gender,type): dog1 = { 'name':name, 'gender': gender, 'type': type, 'jiao':jiao, 'chi_shi':chi_shi, } return dog1 return init(name,gender,type) d1=dog('元昊','母','中华田园犬') d2=dog('alex','母','藏敖') print(d1) print(d2) d1['jiao'](d1) d2['chi_shi'](d2)
三、类和对象
面向对象编程是一种编程方式，此编程方式的落地需要使用 “类” 和 “对象” 来实现，所以，面向对象编程其实就是对 “类” 和 “对象” 的使用。
类就是一个模板，模板里可以包含多个函数，函数里实现一些功能；
对象则是根据模板创建的实例，通过实例对象可以执行类中的函数；
- class是关键字，表示类
- 创建对象，类名称后加括号即可
ps：类中的函数第一个参数必须是self（详细见：类的三大特性之封装）
类中定义的函数叫做 “方法”
class Chinese: #定义类 country="china" def __init__(self,name): self.name = name def play_ball(self,ball): print("%s正在打%s"%(self.name,ball)) p1 = Chinese("张三") #Chinese("张三") 类实例化--->产生对象 p1 print(p1.__dict__) ##查看对象p1的属性字典 print(Chinese.__dict__) #查看类Chinese的属性字典
##打印结果：
{'name': '张三'} {'__module__': '__main__', 'country': 'china', '__init__': <function Chinese.__init__ at 0x00000243E0E2C7B8>, 'play_ball': <function ....
注意：实例调用类的方法 不用传入第一个参数 self ，Python内部自动帮我们传入self 参数
p1.play_ball("篮球") ##此时self 相当于 p1 Chinese.play_ball(p1,"篮球")
特殊的类属性：
print(Person.__name__,type(Person.__name__)) #查看类的名字(这里的类名是字符串类型的) print(Person.__dict__) #查看类Person的属性字典（包含数据属性和函数属性），key为属性名，value为属性值 print(Person.__doc__)# 就是把类的注释显示出来 print(dir(Person)) #查看类的方法，以列表的形式显示出来 print(Person.__module__) #类定义所在的模块 print(Person.__class__) print(isinstance(hy,Person))#判断对象hy 是否是类Person的实例
调用类的方法
##类调用类方法 需要传入self参数 Chinese.play_ball(p1,'篮球') #张三正在打篮球 ##另一种方式--->相当于实例调用类方法
p1 = Chinese("张三")
p1.play_ball('篮球') Chinese("张三").play_ball('篮球') #张三正在打篮球
为什么有__init__? 为什么有self?
class Dog(object):
def __init__(self,name,dog_type):
self.name = name
self.type = dog_type
def sayhi(self):
print("hello,I am a dog, my name is ",self.name)
print(Dog) #<class '__main__.Dog'>
d = Dog('LiChuang',"京巴")
d.sayhi()
即使不实例化，这个Dog类本身也是已经存在内存里了，那实例化时，会产生什么化学反应呢？
根据上图我们得知，其实self,就是实例本身！你实例化时python会自动把这个实例本身通过self参数传进去。
四、面向对象三大特性
面向对象的三大特性是指：封装、继承和多态。
一、封装
封装，顾名思义就是将内容封装到某个地方，以后再去调用被封装在某处的内容。
所以，在使用面向对象的封装特性时，需要：
- 将内容封装到某处
- 从某处调用被封装的内容
第一步：将内容封装到某处
self 是一个形式参数，当执行 obj1 = Foo('wupeiqi', 18 ) 时，self 等于 obj1
当执行 obj2 = Foo('alex', 78 ) 时，self 等于 obj2
所以，内容其实被封装到了对象 obj1 和 obj2 中，每个对象中都有 name 和 age 属性，在内存里类似于下图来保存。
第二步：从某处调用被封装的内容
调用被封装的内容时，有两种情况：
- 通过对象直接调用
- 通过self间接调用
1、通过对象直接调用被封装的内容
上图展示了对象 obj1 和 obj2 在内存中保存的方式，根据保存格式可以如此调用被封装的内容：对象.属性名
class Foo:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
obj1 = Foo('wupeiqi', 18)
print(obj1.name) # 直接调用obj1对象的name属性
print(obj1.age) # 直接调用obj1对象的age属性
obj2 = Foo('alex', 73)
print(obj2.name) # 直接调用obj2对象的name属性
print(obj2.age) # 直接调用obj2对象的age属性
2、通过self间接调用被封装的内容
执行类中的方法时，需要通过self间接调用被封装的内容
class Foo:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
def detail(self):
print self.name
print self.age
obj1 = Foo('wupeiqi', 18)
obj1.detail() # Python默认会将obj1传给self参数，即：obj1.detail(obj1)，所以，此时方法内部的 self ＝ obj1，即：self.name 是 wupeiqi ；self.age 是 18
obj2 = Foo('alex', 73)
obj2.detail() # Python默认会将obj2传给self参数，即：obj1.detail(obj2)，所以，此时方法内部的 self ＝ obj2，即：self.name 是 alex ； self.age 是 78
综上所述，对于面向对象的封装来说，其实就是使用构造方法将内容封装到 对象 中，然后通过对象直接或者self间接获取被封装的内容。
二、继承
继承，面向对象中的继承和现实生活中的继承相同，即：子可以继承父的内容。
例如：
猫可以：喵喵叫、吃、喝、拉、撒
狗可以：汪汪叫、吃、喝、拉、撒
如果我们要分别为猫和狗创建一个类，那么就需要为 猫 和 狗 实现他们所有的功能，如下所示：
class Animal:
def eat(self):
print("%s 吃 " %self.name)
def drink(self):
print("%s 喝 " %self.name)
def shit(self):
print("%s 拉 " %self.name)
def pee(self):
print("%s 撒 " %self.name)
class Cat(Animal):
def __init__(self, name):
self.name = name
self.breed ＝ '猫'
def cry(self):
print('喵喵叫')
class Dog(Animal):
def __init__(self, name):
self.name = name
self.breed ＝ '狗'
def cry(self):
print('汪汪叫')
# ######### 执行 #########
c1 = Cat('小白家的小黑猫')
c1.eat()
c2 = Cat('小黑的小白猫')
c2.drink()
d1 = Dog('胖子家的小瘦狗')
d1.eat()
所以，对于面向对象的继承来说，其实就是将多个类共有的方法提取到父类中，子类仅需继承父类而不必一一实现每个方法。
注：除了子类和父类的称谓，你可能看到过 派生类 和 基类 ，他们与子类和父类只是叫法不同而已。
学习了继承的写法之后，我们用代码来是上述阿猫阿狗的功能：
那么问题又来了，多继承呢？
- 是否可以继承多个类
- 如果继承的多个类每个类中都定了相同的函数，那么那一个会被使用呢？
1、Python的类可以继承多个类，Java和C#中则只能继承一个类
2、Python的类如果继承了多个类，那么其寻找方法的方式有两种，分别是：深度优先和广度优先
- 当类是经典类时，多继承情况下，会按照深度优先方式查找
- 当类是新式类时，多继承情况下，会按照广度优先方式查找
经典类和新式类，从字面上可以看出一个老一个新，新的必然包含了跟多的功能，也是之后推荐的写法，从写法上区分的话，如果 当前类或者父类继承了object类，那么该类便是新式类，否则便是经典类。
经典类多继承：
class D:
def bar(self):
print 'D.bar'
class C(D):
def bar(self):
print 'C.bar'
class B(D):
def bar(self):
print 'B.bar'
class A(B, C):
def bar(self):
print 'A.bar'
a = A()
# 执行bar方法时
# 首先去A类中查找，如果A类中没有，则继续去B类中找，如果B类中么有，则继续去D类中找，如果D类中么有，则继续去C类中找，如果还是未找到，则报错
# 所以，查找顺序：A --> B --> D --> C
# 在上述查找bar方法的过程中，一旦找到，则寻找过程立即中断，便不会再继续找了
a.bar()
新式类多继承：
class D(object):
def bar(self):
print('D.bar')
class C(D):
def bar(self):
print('C.bar')
class B(D):
def bar(self):
print('B.bar')
class A(B, C):
def bar(self):
print('A.bar')
a = A()
# 执行bar方法时
# 首先去A类中查找，如果A类中没有，则继续去B类中找，如果B类中么有，则继续去C类中找，如果C类中么有，则继续去D类中找，如果还是未找到，则报错
# 所以，查找顺序：A --> B --> C --> D
# 在上述查找bar方法的过程中，一旦找到，则寻找过程立即中断，便不会再继续找了
a.bar()
经典类：首先去A类中查找，如果A类中没有，则继续去B类中找，如果B类中么有，则继续去D类中找，如果D类中么有，则继续去C类中找，如果还是未找到，则报错
新式类：首先去A类中查找，如果A类中没有，则继续去B类中找，如果B类中么有，则继续去C类中找，如果C类中么有，则继续去D类中找，如果还是未找到，则报错
注意：在上述查找过程中，一旦找到，则寻找过程立即中断，便不会再继续找了
三、多态
多态是面向对象的重要特性,简单点说:“一个接口，多种实现”，指一个基类中派生出了不同的子类，且每个子类在继承了同样的方法名的同时又对父类的方法做了不同的实现，这就是同一种事物表现出的多种形态。
多态的理解：
编程其实就是一个将具体世界进行抽象化的过程，多态就是抽象化的一种体现，把一系列具体事物的共同点抽象出来, 再通过这个抽象的事物, 与不同的具体事物进行对话。
对不同类的对象发出相同的消息将会有不同的行为。比如，你的老板让所有员工在九点钟开始工作, 他只要在九点钟的时候说：“开始工作”即可，而不需要对销售人员说：“开始销售工作”，对技术人员说：“开始技术工作”, 因为“员工”是一个抽象的事物, 只要是员工就可以开始工作，他知道这一点就行了。至于每个员工，当然会各司其职，做各自的工作。
多态允许将子类的对象当作父类的对象使用，某父类型的引用指向其子类型的对象,调用的方法是该子类型的方法。这里引用和调用方法的代码编译前就已经决定了,而引用所指向的对象可以在运行期间动态绑定。
举例说明：
动物有多种形态：人，狗，猪
python自带多态：
多态：同一类事物的多种状态
python里处处都是多态，只是我们一般发现不了
操作的时候不需要关心这个对象的数据类型，你只要用就行了
静态多态性（了解就好）
鸭子类型（如果两个类里面都有相同的方法，但是他们的类里面没有任何继承）
序列（str,list,tuple）：有顺序的数据集合，这三个没有任何继承
链接：https://www.cnblogs.com/XJT2018/p/10881145.html
以上就是本节对于面向对象初级知识的介绍，总结如下：
- 面向对象是一种编程方式，此编程方式的实现是基于对 类 和 对象 的使用
- 类 是一个模板，模板中包装了多个“函数”供使用
- 对象，根据模板创建的实例（即：对象），实例用于调用被包装在类中的函数
- 面向对象三大特性：封装、继承和多态
问答专区
问题一：什么样的代码才是面向对象？
答：从简单来说，如果程序中的所有功能都是用 类 和 对象 来实现，那么就是面向对象编程了。
问题二：函数式编程 和 面向对象 如何选择？分别在什么情况下使用？
答：须知：对于 C# 和 Java 程序员来说不存在这个问题，因为该两门语言只支持面向对象编程（不支持函数式编程）。而对于 Python 和 PHP 等语言却同时支持两种编程方式，且函数式编程能完成的操作，面向对象都可以实现；而面向对象的能完成的操作，函数式编程不行（函数式编程无法实现面向对象的封装功能）。
所以，一般在Python开发中，全部使用面向对象 或 面向对象和函数式混合使用
面向对象的应用场景:
- 多函数需使用共同的值，如：数据库的增、删、改、查操作都需要连接数据库字符串、主机名、用户名和密码
Demo - 需要创建多个事物，每个事物属性个数相同，但是值的需求
如：张三、李四、杨五，他们都有姓名、年龄、血型，但其都是不相同。即：属性个数相同，但值不相同
Demo
问题三：类和对象在内存中是如何保存？
答：类以及类中的方法在内存中只有一份，而根据类创建的每一个对象都在内存中需要存一份，大致如下图：
如上图所示，根据类创建对象时，对象中除了封装 name 和 age 的值之外，还会保存一个类对象指针，该值指向当前对象的类。
当通过 obj1 执行 【方法一】 时，过程如下：
- 根据当前对象中的 类对象指针 找到类中的方法
- 将对象 obj1 当作参数传给 方法的第一个参数 self
案例1：定义一个类描述数字时钟
import time
class Clock(object):
"""数字时钟"""
def __init__(self, hour=0, minute=0, second=0):
"""初始化方法
:param hour: 时
:param minute: 分
:param second: 秒
"""
self._hour = hour
self._minute = minute
self._second = second
def run(self):
"""走字"""
self._second += 1
if self._second == 60:
self._second = 0
self._minute += 1
if self._minute == 60:
self._minute = 0
self._hour += 1
if self._hour == 24:
self._hour = 0
def show(self):
"""显示时间"""
return '%02d:%02d:%02d' %(self._hour, self._minute, self._second)
def main():
clock = Clock(23, 59, 58)
while True:
print(clock.show())
time.sleep(1)
clock.run()
if __name__ == '__main__':
main()
案例2：定义一个类描述平面上的点并提供移动点和计算到另一个点距离的方法。
from math import sqrt
class Point(object):
def __init__(self,x=0,y=0):
"""
初始化方法
:param x: x坐标
:param y: y坐标
"""
self.x = x
self.y = y
def move_to(self,x,y):
"""
移动到指定的位置
:param x: 新的x坐标
:param y: 新的y坐标
:return:
"""
self.x = x
self.y = y
def move_by(self,dx,dy):
"""
移动指定的增量
:param dx:
:param dy:
:return:
"""
self.x += dx
self.y += dy
def distance_to(self,other):
'''
计算与另一个点的距离
:param other: 另一个点
:return:
'''
dx = self.x - other.x
dy = self.y - other.y
return sqrt(dx**2+dy**2)
def __str__(self):
"""
p1 = Point(3,2) 类实例化的默认打印值
:return:
"""
return '(%s ,%s)'%(str(self.x),str(self.y))
def main():
p1 = Point(3,5)
p2 = Point()
print(p1)
print(p2)
p2.move_by(-1,2)
print(p2)
print(p1.distance_to(p2))
if __name__ == '__main__':
main()
对象之间的交互：
人狗大战案例
class Person:
def __init__(self,name,aggr,life_value):
self.name=name
self.aggr=aggr
self.life_value=life_value
def attack(self,dog): #人可以攻击狗
dog.life_value=dog.life_value-self.aggr
class Dog:
def __init__(self,name,aggr,life_value):
self.name = name
self.aggr = aggr
self.life_value = life_value
def attack(self,egg): #狗也可以攻击人
egg.life_value = egg.life_value - self.aggr
egg = Person('egon',250,1000)
dog = Dog('乐乐',50,2000)
print('狗没被攻击前的生命值:',dog.life_value) #没攻击前egon的生命值
egg.attack(dog) #让egon去攻击狗乐乐
print('狗被攻击后的生命值:',dog.life_value) #攻击后egon的生命值
print('egon没被攻击前的生命值:',egg.life_value) #没攻击前egon的生命值
dog.attack(egg) #让狗去攻击egon
print('egon被攻击后的生命值:',egg.life_value) #攻击后egon的生命值
#狗没被攻击前的生命值: 2000
#狗被攻击后的生命值: 1750
#egon没被攻击前的生命值: 1000
#egon被攻击后的生命值: 950
参考：
