Python基础之面向对象1
一、概述
- 类(Class): 用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。
- 类变量：类变量在整个实例化的对象中是公用的。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使用。
- 数据成员：类变量或者实例变量用于处理类及其实例对象的相关的数据。
- 方法重写：如果从父类继承的方法不能满足子类的需求，可以对其进行改写，这个过程叫方法的覆盖（override），也称为方法的重写。
- 实例变量：定义在方法中的变量，只作用于当前实例的类。
- 继承：即一个派生类（derived class）继承基类（base class）的字段和方法。继承也允许把一个派生类的对象作为一个基类对象对待。例如，有这样一个设计：一个Dog类型的对象派生自Animal类，这是模拟"是一个（is-a）"关系（例图，Dog是一个Animal）。
- 实例化：创建一个类的实例，类的具体对象。
- 方法：类中定义的函数。
- 对象：通过类定义的数据结构实例。对象包括两个数据成员（类变量和实例变量）和方法。
二、创建类和对象
- 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
# 创建类 class Foo: def buy(self): print("This is buy.") def Hello(self, name): print("This is hello.") # 根据类Foo创建对象obj obj = Foo() obj.buy() #执行Bar方法 obj.Hello('nick') #执行Hello方法
类的创建方式 现在有2种 方式一： 1 class Foo: 2 def func(self): 3 print('from func') 方式二： 1 def func(self): 2 print('from func') 3 x=1 4 Foo=type('Foo',(object,),{'func':func,'x':1}) （符串形式类名 继承类 函数属性 数据属性
类和对象在内存中是如何保存的？
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：
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。
a.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
1、将内容封装到某处
self 是一个形式参数，当执行 obj = Foo('nick', 18 ) 时，self 等于 obj
当执行 obj2 = Foo('jenny', 21 ) 时，self 等于 obj2
2、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
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class Foo: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age obj = Foo('nick', 18)print obj.name # 直接调用obj对象的name属性print obj.age # 直接调用obj对象的age属性 obj2 = Foo('jenny', 21)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 |
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class Foo: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def detail(self): print self.name print self.age obj = Foo('nick', 18)obj.detail() # Python默认会将obj传给self参数，即：obj.detail(obj)，所以，此时方法内部的 self ＝ obj，即：self.name 是 nick ；self.age 是 18 obj2 = Foo('jenny', 21)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 jenny ； self.age 是 21 |
b.继承
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。
# 继承 # 基类 class Animals: def __init__(self,name): self.name = name def eat(self): print(self.name,"吃") # 派生类 class dog(Animals): def tell(self): print("汪星人") dog = dog("啊黄") dog.tell() dog.eat()
继承 __init__
派生类默认不继承基类__init__，需要用super声明
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class A: def __init__(self): self.name = "nick"class B(A): def __init__(self): self.age = 18 super(B, self).__init__() #super首先找到B的父类A，然后把类B的对象self转换为类A的对象，然后“被转换”的类A对象调用自己的__init__函数 # A.__init__(self) #指定运行A中__init__，不推荐obj = B()print(obj.__dict__) |
多继承：
- Python的类可以继承多个类，Java和C#中则只能继承一个类
- Python3的类继承多个类的寻找方法的方式，Python 3中没有经典类、新式类之分
# 多继承 class A: def f1(self): print("A") class B(A): def f(self): print("B") class C(A): def f(self): print("C") class D(B): def f(self): print("D") class E(C): def f1(self): print("E") class F(D,E): def f(self): print("F") f1 = F() f1.f1()
Python2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
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() 经典类多继承
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() 新式类多继承
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
函数方法里调用函数方法执行顺序
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# 函数方法里调用函数方法执行顺序class D: def buy(self): self.f1() #调用 f1() def f1(self): print("This is D f1.")class C(D): def f1(self): print("This is C f1.")class B: def f1(self): print("This is B f1.")class A(B, C): passobj = A()obj.buy() |
c. 组合
组合：就是把几个有一个共同的属性的组合到一块 作用 1：做关联 2：小的组成大的
例：如手脚等 组合起来 -----》人
class Hand: pass class Foot: pass class Trunk: pass class Head: pass class Person: def __init__(self,id_num,name,hand,foot,trunk,head): self.id_num=id_num self.name=name self.hand=Hand() self.foot=Foot() self.trunk=Trunk() self.head=Head()
c.多态
多态性（polymorphisn）是允许你将父对象设置成为和一个或更多的他的子对象相等的技术，赋值之后，父对象就可以根据当前赋值给它的子对象的特性以不同的方式运作。简单的说，就是一句话：允许将子类类型的指针赋值给父类类型的指针。
那么，多态的作用是什么呢？我们知道，封装可以隐藏实现细节，使得代码模块化；继承可以扩展已存在的代码模块（类）；它们的目的都是为了——代码重用。而多态则是为了实现另一个目的——接口重用！多态的作用，就是为了类在继承和派生的时候，保证使用“家谱”中任一类的实例的某一属性时的正确调用。
Pyhon不支持多态并且也用不到多态，多态的概念是应用于Java和C#这一类强类型语言中，而Python崇尚“鸭子类型”。
class F1: pass class S1(F1): def show(self): print 'S1.show' class S2(F1): def show(self): print 'S2.show' # 由于在Java或C#中定义函数参数时，必须指定参数的类型 # 为了让Func函数既可以执行S1对象的show方法，又可以执行S2对象的show方法，所以，定义了一个S1和S2类的父类 # 而实际传入的参数是：S1对象和S2对象 def Func(F1 obj): """Func函数需要接收一个F1类型或者F1子类的类型""" print obj.show() s1_obj = S1() Func(s1_obj) # 在Func函数中传入S1类的对象 s1_obj，执行 S1 的show方法，结果：S1.show s2_obj = S2() Func(s2_obj) # 在Func函数中传入Ss类的对象 ss_obj，执行 Ss 的show方法，结果：S2.show Python伪代码实现Java或C#的多态
# 多态 的实现？ class H2o: def __init__(self,name,temperature): self.name=name self.temperature=temperature def turn_ice(self): if self.temperature <0: print("%s°，%s这个温度太低已经结冰了"%(self.temperature,self.name)) elif self.temperature>100: print("%s°，%s这个温度太高水为气态" % (self.temperature, self.name)) elif self.temperature>0: print("%s°，%s这个温度水是液态" % (self.temperature, self.name)) class Water(H2o): pass class Ice(H2o): pass class Steam(H2o): pass w1=Water("水",22) i1=Ice("冰",-33) s1=Steam("蒸汽",180)
class F1: pass class S1(F1): def show(self): print 'S1.show' class S2(F1): def show(self): print 'S2.show' def Func(obj): print obj.show() s1_obj = S1() Func(s1_obj) s2_obj = S2() Func(s2_obj
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。
练习一：在终端输出如下信息
- 小明，10岁，男，上山去砍柴
- 小明，10岁，男，开车去东北
- 小明，10岁，男，最爱大保健
- 老李，90岁，男，上山去砍柴
- 老李，90岁，男，开车去东北
- 老李，90岁，男，最爱大保健
- 老张...
def kanchai(name, age, gender): print "%s,%s岁,%s,上山去砍柴" %(name, age, gender) def qudongbei(name, age, gender): print "%s,%s岁,%s,开车去东北" %(name, age, gender) def dabaojian(name, age, gender): print "%s,%s岁,%s,最爱大保健" %(name, age, gender) kanchai('小明', 10, '男') qudongbei('小明', 10, '男') dabaojian('小明', 10, '男') kanchai('老李', 90, '男') qudongbei('老李', 90, '男') dabaojian('老李', 90, '男') 函数式编程
class Foo: def __init__(self, name, age ,gender): self.name = name self.age = age self.gender = gender def kanchai(self): print "%s,%s岁,%s,上山去砍柴" %(self.name, self.age, self.gender) def qudongbei(self): print "%s,%s岁,%s,开车去东北" %(self.name, self.age, self.gender) def dabaojian(self): print "%s,%s岁,%s,最爱大保健" %(self.name, self.age, self.gender) xiaoming = Foo('小明', 10, '男') xiaoming.kanchai() xiaoming.qudongbei() xiaoming.dabaojian() laoli = Foo('老李', 90, '男') laoli.kanchai() laoli.qudongbei() laoli.dabaojian() 面向对象
果使用函数式编程，需要在每次执行函数时传入相同的参数，如果参数多的话，又需要粘贴复制了... ；而对于面向对象只需要在创建对象时，将所有需要的参数封装到当前对象中，之后再次使用时，通过self间接去当前对象中取值即可。
练习二：游戏人生程序
1、创建三个游戏人物，分别是：
- 苍井井，女，18，初始战斗力1000
- 东尼木木，男，20，初始战斗力1800
- 波多多，女，19，初始战斗力2500
2、游戏场景，分别：
- 草丛战斗，消耗200战斗力
- 自我修炼，增长100战斗力
- 多人游戏，消耗500战斗力
# -*- coding:utf-8 -*- # ##################### 定义实现功能的类 ##################### class Person: def __init__(self, na, gen, age, fig): self.name = na self.gender = gen self.age = age self.fight =fig def grassland(self): """注释：草丛战斗，消耗200战斗力""" self.fight = self.fight - 200 def practice(self): """注释：自我修炼，增长100战斗力""" self.fight = self.fight + 200 def incest(self): """注释：多人游戏，消耗500战斗力""" self.fight = self.fight - 500 def detail(self): """注释：当前对象的详细情况""" temp = "姓名:%s ; 性别:%s ; 年龄:%s ; 战斗力:%s" % (self.name, self.gender, self.age, self.fight) print temp # ##################### 开始游戏 ##################### cang = Person('苍井井', '女', 18, 1000) # 创建苍井井角色 dong = Person('东尼木木', '男', 20, 1800) # 创建东尼木木角色 bo = Person('波多多', '女', 19, 2500) # 创建波多多角色 cang.incest() #苍井空参加一次多人游戏 dong.practice()#东尼木木自我修炼了一次 bo.grassland() #波多多参加一次草丛战斗 #输出当前所有人的详细情况 cang.detail() dong.detail() bo.detail() cang.incest() #苍井空又参加一次多人游戏 dong.incest() #东尼木木也参加了一个多人游戏 bo.practice() #波多多自我修炼了一次 #输出当前所有人的详细情况 cang.detail() dong.detail() bo.detail() 游戏人生
总结：
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
