面向对象
一. 面向对象介绍
对象：万物皆对象。现实世界中我们能见到的，能触碰到的所有人和事物都是对象，如人，猫，狗，汽车等。在计算机世界中里，我们用虚拟的编程代码将现实世界里的事物抽象成对象，然后用面向对象编程思想来解决现实世界中的种种难题。对象可以是有形的，也可以是无形的。人们在认识世界时，会将对象简单处理为两个部分--属性和行为。
对象具有属性，它可以称为状态，也可以称为变量。正如每个人都有姓名，年龄，身高，体重等属性。
同一类的对象虽然具有相同的属性，但是其中每个对象是不同的，这表现为每个对象各自的属性值并不相同。
对象具有行为，也可以称为方法。面向对象编程将完成某个功能的代码定义为方法，方法可以被其他程序调用，也可以被对象自身调用。
类：是相同类似对象的统称。类是对象的抽象，对象则是类的实例化，具体化，每个对象都包括了类中定义的属性和行为。
类是对象的属性和行为被进一步封装的模板，不同的类之间的属性和行为都是不同的。在编程语言中，类的属性是以成员属性（也可称成员变量）来定义的，类的行为是以成员方法来定义的。
二. Python与面向对象
1. 介绍
类（Class）：用来描述具有相同的属性和方法的对象集合。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，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：指一个派生类（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。
实例化：创建一个类的实例，一个类的具体对象。
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。
2. 定义语法
class [类名]:
[语法块]
注意：类名和变量名一样区分大小写。字母相同但是大小写不同的类会被解释器视为两个不同的类。
3. 类的使用
在使用类之前需要实例化类，类实例化后会成为常见对象。创建对象和创建变量类似，需要先声明对象是哪个类，同时指明变量名称。
执行结果如下：
这个例子创建一个EmptyClass对象，变量名称为“empty”，同时在内存中为这个对象分配了内存空间。
4. 类的构造方法
在创建实例时，很多类可能都需要有特定的初始状态。所以，一个类可以定义一个特殊的方法，叫构造函数。在Python中，构造函数就是类的__init__方法。
定义和使用构造函数：
当一个类定义了__init__方法，类在实例化时会自动调用__init__方法，用于创建新的类实例。在这个例子中，新的实例被创建，同时执行了构造方法，运行了print函数。注意：构造函数的第一个参数是“self”，不能漏掉。
还有一点需要注意的是，构造方法的返回值必须是“None”。在定义构造方法的时候解释器不同报错，但是在实例化的时候Python会输出错误提示“TypeError:__init__() should return None”。
5. 类的属性
在构造方法中可以初始化一些属性。例如：
注意：属性（或者叫成员变量，类变量）必须要使用“self”加上点的方式赋值，不能直接定义变量。直接定义的变量的生命周期只会在函数内，函数执行完变量就会被销毁。
6. 类中的方法
在类中定义的函数称为方法。
从这个例子可以看出，类中的方法和函数定义的方法基本相同。除了方法一定要定义在类里面并且第一个参数必须是“self”（参数名字不强制要求为“self”，但是一般使用名字“self”已与其他参数作区分）外，其他函数定义的方法没有任何区别。
7. 私有属性
在构造函数中定义了属性，实例可以轻松地获取和修改属性的值。但是有时候我们需要限制实例随意修改属性，这时候就要用到私有属性。定义私有属性很简单，只要在定义属性名字的时候使用两条下划线zuozuo为开头，Python解释器就认为这个属性是私有的，外部不能随意访问这个属性。
8. 私有方法
私有属性是只能在类内部被操作的属性，同样地，方法也有私有方法，和私有属性一样，私有方法只能在类内部被调用，实例不能直接调用。
三. 继承和多态
面向对象编程具有三大特性-封装性，继承性和多态性，这些特性使程序设计具有良好的扩展性和健壮性。
1. 继承
定义：是一种对类进行分层级划分的概念。继承的基本思想是在一个类的基础上制定出一个新的类，这个新的类不仅可以继承原来类的属性和方法，还可以增加新的属性和方法。原来的类被称为父类，新的类被称为子类。
一般情况下，编程语言没有限制一个类可以继承的父类数量，一个子类可以有多个父类。
定义子类语法：
说明：定义要从哪个父类继承，只需在定义子类的名字后面的括号中填入父类的名字，如果有多个父类则用逗号“,”隔开。
注意点：
（1）在继承中，如果子类没有定义构造方法，则父类的构造方法可以自动调用；
（2）在继承中，如果子类定义了构造方法，则父类的构造方法__init__不会被自动调用，需要在子类的构造方法中专门调用。
注：使用super函数调用“Animal”的构造函数。
（3）子类不能继承父类中的私有方法，也不能调用父类的私有方法。
2. 多态
定义：意思就是多种形态。多态意味着即使不知道变量所引用的对象是什么类型，也能对对象进行操作。多态会根据类的不同而表现出不同的行为。
例如：当子类和父类存在相同的方法时，子类的方法会覆盖父类的方法，这样代码在运行时总会调用子类的方法，这就是多态。
3. 鸭子类型
定义：Duck Typing 是动态类型的一种风格。在这种风格中，一个对象有效的语义，不是由继承自特定的类或实现特定的接口决定的，而是由当前方法和属性的集合决定的。
说明：在例子中Dog和Cat并没有从Animal继承下来，但是都各自实现了say方法，这就是“多态”的一种实现方式。因为Python是一门动态语言，在函数没有被执行的时候，程序并不能断定数据的类型（虽然可以使用函数注释做限制，但是这并不是强制性的），只有执行到相关的语句时才真的去调用相关的方法。所以虽然我们没有使用“继承”，但是我们仍然可以实现多态。
四. 小结
1. 类变量和实例变量
定义：实例变量是构造方法中的初始化属性，类变量是定义在类的时候定义的。
区别：类变量不需要实例化就能直接使用，相当于直接绑定在类上，而不是绑定在实例上。但是类变量在实例中也是可以被调用的。
注意：实例不能修改类变量，如果实例对类变量进行修改，Python解释器会新建一个同名的成员变量来代理实例中的类变量。
2. 静态方法与类方法
静态方法：和类方法有点类似，静态方法在定义类的时就已经被分配定义好了。静态方法并不绑定类，也不绑定实例，相当于给方法添加一个前缀。定义静态方法将引入一个新的概念--装饰器。
定义静态方法：
说明：定义静态方法就是在定义函数的上面一行（不能有空行）添加“@staticmethod”。静态方法不再有第一个默认参数“self”，所以静态方法本身也不能调用成员变量和成员方法。静态方法不需要实例化之后使用，和类变量一样直接使用即可，其他的和一般的函数没有区别。
类方法：是该方法绑定在类上面，而不是绑定在实例上。
定义类方法：
说明：定义类方法和静态方法有点类似，就是在定义函数的上面一行（不能有空行）添加一句装饰器语法“@staticmethod”。和静态方法不同的是，类方法和成员方法一样都有一个初始的参数，但是这个参数不同于成员方法。成员方法的第一个参数指向的是实例，而类方法指向的则是定义类的本身，所以类方法可以读取和修改类变量。
