【Python编程与数据分析】面向对象

面向对象

对象

Python 支持多种不同数据类型
以上所有数据都是一个对象, 每个对象都有:
• 身份（identity），即是存储地址，可以通过id()这个方法来查询
• 类型（type），即对象所属的类型，可以用type()方法来查询
• 值，都会有各自的属性、方法
一个对象是一个类型的实例(instance)

面向对象编程(OOP)

Python中，一切皆对象(并有一个类型)
可以创建某一类型的对象
可以对对象进行操作
可以销毁对象
显式的使用del 或者不去管它
python 系统会回收被销毁或者不可读取的对象-被称为“垃圾回收机制”

如何理解一切皆对象

在面向对象体系里面，存在两种关系：

父子关系，即继承关系： python里要查看一个类型的父类，使用它的__bases__属性可以查看
类型实例关系：使用它的__class__属性可以查看，或者使用type()函数查看

object是继承关系的顶端，object是所有类型的父类（直接或间接）
type是类型实例关系的顶端，所有对象都是它的实例的
二者关系：

object是type的一个实例
Type是object的子类

>>>object.__class__ 
>>>type(object)
#type
>>>object.__bases__ 
#()
#object是继承关系顶端，没有父类
>>> type.__bases__
#(object,)
#type是object的子类
>>> type.__class__ 
#type
#type的类型是type

面向对象的好处

将数据和方法进行打包通过接口提供给使用者
分而治之(divide-and-conquer) 的开发

可以独立的开发和测试每个类
使程序更加模块化，降低复杂度

类(classes) 让代码复用更容易

很多Python的模块都有自定义的新类
每个类都有自己独立的环境和命名(不与其他函数名冲突)
使用继承使得子类重定义或者扩展父类的一些行为

创建和使用类的区别

创建一个类有别于使用类来创建一个实例(instance)
创建类包括：定义类名；定义类的属性、方法；例：写一段实现 list的代码
使用类包括：创建类的实例；对实例进行操作；例, L=[1,2] 和 len(L)

自定义类（类型）

class 关键字：定义一个新的类型

什么是属性(attributes)

类中的数据和程序
数据属性

构成类的数据对象
例： Coordinate 类由 2个数（坐标）构成

方法 (程序属性)

方法就是类中的函数，只作用于这个类或类的实例
与对象进行交互
例：在coordinate类中定义一个 distance的方法，求两个坐标对象的距离，但distance无法作用在其他类型的对象上，比如list

创建类的实例

构造方法(constructor)：定义如何创建一个类的实例
使用特殊方法： __init__ 初始化一些数据属性
定义好了类之后，创建一个实例吧
实例中的数据属性，比如c.x中的x，叫做实例变量
不用传递任何值给self，python会自动处理

什么是方法(method)

方法是类中的程序属性，一个只作用于这个类的function(函数)
Python总是会把对象当作第一个参数：惯例是把self当作所有方法的第一个参数
“.” 操作符 可以获取到任意属性： • 对象的实例属性 • 对象的方法(method)

写一个Coordinate类的方法

如何使用方法

打印一个对象

>>> c = Coordinate(3,4)
>>> print(c)
#<__main__.Coordinate object at 0x7fa918510488>

直接打印对象时，无法打印出有效信息
给类定义一个__str__方法
使用print()打印对象时，Python 会调用__str__方法
可以自定义打印的内容和格式! 比如打印Coordinate对象时, 我们想要

>>> print(c)
<3,4>

自定义打印方法

类和类型(Types)

2. 实现类 VS 使用类 | 类定义 VS 类的实例

GETTER AND SETTER 方法

不能从外部访问的属性、方法

一个实例和 .(dot)符号

一个对象的实例的创建叫做实例化：a = Animal(3)
.符号用来获取属性(数据和方法) ,但是最好使用getters和setters来获取数据属性

为何不用.符号：信息隐藏

Python的信息隐藏并不到位

以下的行为均不提倡！
允许从类定义的外部获取数据： print(a.age)
允许从类定义的外部写入数据： a.age = 'infinite’ #age本应是一个整数
允许从类定义的外部创建新的数据属性： a.size = "tiny" #（size并没有在类中定义）

方法的默认参数

类的层级：继承

父类(Parent class)

子类

class Cat(Animal):  # 继承所有Animal类的属性
  def speak(self):  # 添加新的方法speak()
    print("meow")
  def __str__(self):  # 重写/复写(overrides)__str__
    return "cat:"+str(self.name)+":"+str(self.age)

添加一个新的功能/行为 speak()

Cat 类型的实例可以调用新的方法
Animal类型的实例如果调用新方法speak() 会抛出异常(throws error)

init 构造方法并没有消失，从Animal父类中继承

实例使用的是哪个方法？

• 子类中的方法可以与父类中的方法同名
• 对于一个类的实例，会在自己的类定义中寻找方法名
• 如果没找到，去上级父类中寻找方法名(先在父类中找，然后去“爷爷”类中找，以此类推)
• 调用最先找到的那个方法

类变量(class variable)

所有的实例共享类变量(class variables)
类变量 vs 成员变量

Rabbit GETTER 方法（注意.zfill（）方法）

魔法方法重载

比较两个Rabbits的特殊方法

运算符重载的魔法方法

super()

super()是python内置函数
单继承中，super()主要是用来调用父类的方法

class A:
  def method(self):
    print("I am in parent")
class B(A):
  def method(self):
    print("I am in child.")
    super().method()  # 通过super()调用父类A中的method方法
b = B()
b.method()
#I am in child. 
#I am in parent

魔法方法重载

class Mycls:
  def __new__(cls):
    print('new')
    return super().__new__(cls)
  def __init__(self):
    print('init’)
#用Mycls类创建一个实例化对象my
my=Mycls()
#new
#init

__new__方法的应用场景（eg. 单例模式）
__call__方法

该方法的功能类似于在类中重载 () 运算符，使得类实例对象可以像调用普通函数那样，以“对象名()”的形式使用

class Mycls:

  def __call__(self,name,age):  # 定义__call__方法
    print("调用__call__()方法",name,age)

person = Mycls()
person("你儿子","8岁")
#调用__call__()方法 你儿子 8岁
• 可以看到，通过在 Mycls 类中实现 __call__() 方法，使的 person 实例对象变为了可调用对象。
• person(“你儿子”,“8岁”) 等同于 person.__call__ ("你儿子","8岁")

抽象类

抽象类：

职责：包含子类应该实现的一组抽象方法
特征：不能实例化

抽象类 : register的用法（左）和注意事项（右）
静态方法
类方法
str()方法和__repr__()方法

str()和__repr__()都是用来显示/打印的
print()方法打印一个实例对象时，首先会尝试__str__()，
Python 定义了__str__()和__repr__()两种方法，str()用于显示给用户，而__repr__()用于显示给开发人员。

给参数注释

slots

slots 属性: 可以避免用户频繁的给实例对象动态地添加属性或方法

class Student(object): 
  pass
s = Student() 
s.name = 'Michael' # 动态给实例绑定一个属性
print(s.name) 
#Michael
#可以给实例动态绑定一个方法
def set_age(self, age): # 定义一个函数作为实例方法（注意，带上了self）
  self.age = age

from types import MethodType
s.set_age = MethodType(set_age, s) # 给实例s绑定set_age()方法
s.set_age(25) # 调用实例方法
s.age # 测试结果

给一个实例绑定的方法，对另一个实例是不起作用的

s2 = Student() # 创建新的实例s2
s2.set_age(25) # s2调用方法set_age,报错

若要给所有实例绑定方法，可以给class绑定方法

def set_score(self, score):
  self.score = score
Student.set_score = set_score #给class绑定方法
#Student.set_age = MethodType(set_age, Student) 也可以
s2.set_score(99) #此时s2可以调用新绑定的方法和属性
s2.score
#99

如果要限制Student类中的实例属性，比如只允许实例添加name和age属性时，在定义class时，定义__slots__

class Student(object): 
  __slots__ = ('name', 'age') # 用tuple定义允许绑定的属性名称
s = Student() # 创建新的实例
s.name = ‘Michael’ # 绑定属性‘name’
s.age = 25 # 绑定属性‘age’
s.score = 99 
# 绑定属性‘score’, 报错! score不在__slots__里

__slots__注意事项

__slots__定义的属性仅对当前类实例起作用，对继承的子类不起作用

#GraduateStudent 继承Student
class GraduateStudent(Student): 
  pass 
g = GraduateStudent() 
g.score = 9999
#Student的子类实例仍然能够动态绑定score

除非在子类中也定义__slots__，这样，子类实例允许定义的属性就是自身的__slots__加上父类的__slots__
slots 只能限制为实例对象动态添加属性和方法，而无法限制动态地为类添加属性和方法。

class Student(object): 
  __slots__ = ('name', 'age') # 用tuple定义允许绑定的属性名称
s = Student() # 创建新的实例
s.score = 99 # 绑定属性‘score’, 报错! score不在__slots__里
Student.score = 111
#__slot__限制不住为Student类动态添加一个属性或方法

__slots__的好处

装饰器

在代码运行期间动态的给函数或类增加功能的方式，称之为“装饰器”（Decorator）

#定义一个函数now
def now():
  print('2015-3-25’)
#功能太简单，想事后给它增加一些功能, 比如，打印日志的功能
#定义一个日志函数log，接受一个函数对象func，打印”call func._name__”，并返回一个函数调用
def log(func):
  def wrapper(*args, **kw):
    print('call %s():' % func.__name__)#打印日志
    return func(*args, **kw)#调用传入的func函数并返回
  return wrapper

2. 前面的写法很复杂，有了装饰器之后，用Python的@语法(语法糖)，把decorator置于函数的定义处。now函数就被log装饰了，功能也增强了，具备了log函数的功能。

@log
def now():
  print('2015-3-25’)
now()
#call now(): 
#2015-3-25

把@log放到now()函数的定义处，相当于执行了语句： now = log(now)

装饰器 @property

“实例对象.属性”的方式访问类中定义的属性，其实是欠妥的，因为它破坏了类的封装原则
◼ 应在类中设置多个getter或setter方法
◼ 通过 ”实例对象.方法” 的方式操作属性
◼ 但这种反复调用getter和setter操作类属性的方式比较麻烦

s = Student() 
s.score = 9999 #将属性暴露出去，不安全，无法检查值的合法性

同@classmethod, @abstractmethod一样， @property也是一个内置装饰器
◼ 负责把一个类的getter方法伪装成属性调用
◼ @property还会创建@xxx.setter和@xxx.deleter装饰器
property()内置函数用法

效果和使用@property装饰器一样
使用格式:
◼ 属性名=property(fget=None, fset=None, fdel=None, doc=None)
◼ fget :指定getter方法，fset :指定setter方法，fdel:指定删除该属性的方法，doc : 文档字符串，用于说明此函数的作用。

命名规则

由于 Python 3 支持 UTF-8 字符集，因此 Python 3 的标识符可以使用 UTF-8 所能表示的多种语言的字符。Python 语言是区分大小写的，因此 abc 和 Abc 是两个不同的标识符。

标识符可以由字母、数字、下画线（_）组成，其中数字不能打头。
标识符不能是 Python 关键字，但可以包含关键字。
标识符不能包含空格。

posted @ 2022-12-02 12:27 Mothlove 阅读(52) 评论(0) 编辑收藏举报

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【Python编程与数据分析】面向对象

面向对象

对象

面向对象编程(OOP)

如何理解一切皆对象

面向对象的好处

创建和使用类的区别

自定义类（类型）

什么是属性(attributes)

创建类的实例

什么是方法(method)

写一个Coordinate类的方法

如何使用方法

打印一个对象

自定义打印方法

类和类型(Types)

GETTER AND SETTER 方法

不能从外部访问的属性、方法

一个实例 和 .(dot)符号

为何不用.符号：信息隐藏

Python的信息隐藏并不到位

方法的默认参数

类的层级：继承

父类(Parent class)

子类

实例使用的是哪个方法？

类变量(class variable)

Rabbit GETTER 方法（注意.zfill（）方法）

魔法方法重载

运算符重载的魔法方法

super()

魔法方法重载

抽象类

slots

装饰器

装饰器 @property

命名规则

公告

一个实例和 .(dot)符号