Python面向对象(九)

简介: Python面向对象(九)

面向对象

一.什么是面向对象

万物皆对象

  • 现实世界的事物都有属性和行为,可在程序中抽离为类来描述现实世界的事物属性和行为。

  • 使用充当程序内现实事物的“设计图纸”,基于图纸(类)生产实体(对象),由对象做具体的工作,称之为:面向对象编程
  • 在现实世界中,生产事物:先设计图纸,完成功能属性分析,再批量制造

  • 在程序中,通过类作为事物的设计图纸,记录事物的属性和行为

  • 基于类(设计图纸)构建(生产)闹钟对象


二.类与对象

使用类封装属性,基于类创建出一个个的对象来使用

(1) 基本语法

# 创建类
class 类名称:
    类的属性(成员变量)
    
    类的行为(成员方法)
    
# 基于类创建对象
对象名 = 类名称()
# 调用
对象名.成员变量
对象名.成员方法()
  • class:关键字,表示要定义类了
  • 类的属性:定义在类中的变量(成员变量) -> 事物的属性
  • 类的行为:定义在类中的函数(成员方法) -> 事物的行为

(2) 使用示例

  • 设计表格即设计类(class)
class Student:
    name = None  # 姓名
    sex = None  # 性别
    country = None  # 国籍
    native_place = None  # 籍贯
    age = None  # 年龄
  • 打印表格即创建对象
stu_1 = Student()  # 一张
stu_2 = Student()  # 两张
stu_3 = Student()  # 三张
  • 填写表格即使用对象(为属性赋值):
stu_1 = "李白"
stu_2 = "观止"
stu_3 = "罗辑"
  • 概览:

(3) 成员变量和成员方法

(3.1) 成员变量

  • 定义在类内部的变量称之为成员变量,用法与正常变量一致。

(3.2) 成员方法

定义在类内部的函数称之为方法,与函数存在细微区别。

# 函数
# 形参可以为0-N个
def 函数名(形参1,形参2,..,形参N):
    函数体
# 方法
# 形参可以为0-N个
# self关键字必须填写
def 方法名(self,形参1,形参2,..,形参N):
    方法体
  • self关键字在成员方法定义的时候必须填写,表示类对象自身
  • 在方法内部,想要访问类的成员变量,必须使用self
class Student:
    name = None  
    
    # 调用say_hi1时正常打印
    def say_hi1(self):
        print(f"大家好,我叫{self.name}") 
    
    # 调用say_hi2时报错,'name' is not defined
    def say_hi2(self):
        print(f"大家好,我叫{name}")
  • 当我们使用对象调用方法的时,self会自动被python传入,尽管在参数列表中,但是传参的时候可以忽略它。
# 定义
class Student:
    name = None
    def say_hi(self, msg):
        print(f"大家好,我是{msg}")
# 创建
stu_1 = Student()
# 通过对象名调用
stu_1.say_hi("练习两年半的偶像实习生")
# 打印 大家好,我是练习两年半的偶像实习生

(4) 构造方法

通过传参的形式快速对属性赋值

  • 正常情况下,为对象的属性赋值需要依次进行
# 定义类
class Student:
    name = None  # 姓名
    sex = None  # 性别
    age = None  # 年龄
# 创建对象
stu_1 = Student()
# 为对象赋值
stu_1.name = "李白"
stu_1.sex = "男"
stu_1.age = 1000
  • 在类可以使用:__init__()方法,即构造方法,快速为对象赋值。
# 定义类
class Student:
    name = None  # 姓名
    sex = None  # 性别
    age = None  # 年龄
    def __init__(self, name, sex, age):
        self.name = name
        self.sex = sex
        self.age = age
# 创建对象并赋值
stu_1 = Student("李白", "男", 1000)
# 简化形式:可以省略成员属性定义,但仍可调用
class Student:
    def __init__(self, name, sex, age):
        self.name = name  # 姓名
        self.sex = sex  # 性别
        self.age = age  # 年龄
# 创建对象并赋值
stu_1 = Student("李白", "男", 1000)
  • 在创建类对象(构造类)的时候,会自动执行,将传入参数自动传递给__init__方法使用。
  • 构造方法也是成员方法,定义时也需要在参数列表中提供:self
  • 变量定义在构造方法内部,如果要成为成员变量,需要用self来表示,例如self.name
  • 使用了构造方法,创建对象时必须传参否则会报错

(5) 魔术方法

Python类内置的类方法,各自有各自特殊的功能

  • 魔术方法非常多,我们学习几个常用的即可。

方法

功能

__init__

构造方法,可用于创建类对象的时候设置初始化行为

__str__

字符串方法,用于实现类对象转字符串的行为

__lt__

用于2个类对象进行小于(<)或大于(>)比较

__le__

用于2个类对象进行小于等于(<=)或大于等于(>=)比较

__eq__

用于2个类对象进行相等(==)比较

(5.1)__str__方法

  • 当直接打印类对象时,打印的是对象的内存地址,用处不大。
class Student:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 姓名
        self.age = age  # 年龄
stu_1 = Student("李白", 1000)
print(stu_1)
# 打印 <__main__.Student object at 0x0000024D8C6195D0>
  • 我们可以通过__str__方法,自定义控制打印类对象时输出的内容。
class Student:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 姓名
        self.age = age  # 年龄
        
  # 自定义打印输出内容
    def __str__(self):
        return f"Student对象,name={self.name},age={self.age}"
stu_1 = Student("李白", 1000)
print(stu_1)
# 打印 Student对象,name=李白,age=1000

(5.2)__lt__方法

  • 直接对2个对象进行比较是不可以的,会报错。
class Student:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 姓名
        self.age = age  # 年龄
stu_1 = Student("李白", 1000)
stu_2 = Student("罗辑", 300)
print(stu_1 > stu_2) # 报错

  • 在类中实现__lt__方法即可完成:小于符号 和 大于符号 2种比较
class Student:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 姓名
        self.age = age  # 年龄
    def __lt__(self, other):
        return self.age < other.age
stu_1 = Student("李白", 1000)
stu_2 = Student("罗辑", 300)
print(stu_1 > stu_2) # 打印 True

(5.3) __le__方法

  • 在类中实现__le__方法即可完成:小于等于符号 和 大于等于符号 2种比较,否则会报错
class Student:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 姓名
        self.age = age  # 年龄
    def __le__(self, other):
        return self.age <= other.age
stu_1 = Student("李白", 1000)
stu_2 = Student("罗辑", 1000)
print(stu_1 <= stu_2)  # True
print(stu_1 >= stu_2)  # True

(5.4)  __eq__方法

  • 不实现__eq__方法,对象之间可以比较,但是是比较内存地址,但是不同对象==比较一定是False结果。
class Student:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 姓名
        self.age = age  # 年龄
stu_1 = Student("李白", 1000)
stu_2 = Student("李白", 666)
print(stu_1 == stu_2)  # False
  • 实现了__eq__方法,就可以按照自己的想法来决定2个对象是否相等了。
class Student:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 姓名
        self.age = age  # 年龄
  # 自定义比较规则
    def __eq__(self, other):
        return self.name == self.name
stu_1 = Student("李白", 1000)
stu_2 = Student("李白", 666)
print(stu_1 == stu_2)  # True

三.三大特性

面向对象包含3大主要特性:封装,继承,多态

(1) 封装

将现实世界事物的属性和行为在类中描述为成员变量和成员方法,完成程序对现实世界事物的描述

  • 现实世界中的事物,有属性和行为。但是不代表这些属性和行为都是开放给用户使用的

(1.1) 私有成员

在类中提供仅供内部使用的属性和方法,无法被对象调用

  • 基本语法:
  • 私有成员变量:变量名以__开头(2个下划线)
  • 私有成员方法:方法名以__开头(2个下划线)
class Student:
    name = None  # 普通成员变量
    __age = None  # 私有成员变量
    
    # 普通成员方法
    def say_hi(self):
        print("你好")
    # 私有成员方法
    def __DNA(self):
        print("DNA数量")
  • 仅在成员内部可以使用
class Student:
    name = None  # 普通成员变量
    __age = 16  # 私有成员变量
    # 普通成员方法
    def show(self): 
        self.__check()  # 在类中使用私有成员变量
        if self.__age > 18: # 在类中使用私有成员变量
            print("成年人")
        else:
            print("未成年")
    # 私有成员方法
    def __check(self):
        print("自检")

(2) 继承

一个类继承另外一个类的所有成员变量和成员方法(不含私有)

(2.1) 单继承

  • 基本语法:
class 类名(父类名):
    类内容体
  • 基本使用:
# 待继承的类
class Phone:
    producer = "apple"  # 厂商
    def call_by_4g(self):
        print("4g通话")
# 继承Phone
class Phone2022(Phone):
    face_id = True  # 面部识别
    def call_by_5g(self):
        print("2022最新5G通话")
# 创建对象
phone = Phone2022()
# 使用
print(phone.producer) # 可调用 继承自Phone的成员变量
print(phone.face_id) # 可调用 自身的成员变量
phone.call_by_4g() # 可调用 继承自Phone的成员方法
phone.call_by_5g() # 可调用 自身的成员方法

(2.2) 多继承

  • 一个类也可以继承多个类
  • 多个父类中,如果有同名的成员,默认以继承顺序(从左到右)为优先级。即:后继承的被先继承的覆盖
  • 基本语法:
class 类名(父类1,父类2,...,父类N):
    类内容体
  • 使用示例:
class Phone:
    producer = "apple"  # 厂商
class Camera:
    producer = "suoni"  # 厂商
class Phone2022(Phone, Camera):
    face_id = True  # 面部识别
    def call_by_5g(self):
        print("2022最新5G通话")
phone = Phone2022()
print(phone.producer)  # 打印结果为apple而非suoni

(2.3) 复写

  • 子类继承父类的成员属性和成员方法后,如果对其“不满意”,那么可以进行复写。即:在子类中重新定义同名的属性或方法。
  • 一旦复写父类成员,那么类对象调用成员的时候,就会调用复写后的新成员
class Phone2021:
    producer = "apple"  # 厂商
    def call_by_5g(self):
        print("2021版5G通话")
class Phone2022(Phone2021):
    face_id = True  # 面部识别
    def call_by_5g(self):
        print("2022升级版5G通话")
phone = Phone2022()
phone.call_by_5g()  # 打印 2022升级版5G通话
  • 如果需要使用被复写的父类的成员,只能在子类内通过如下方式调用父类的同名成员:
  • 方式一:使用父类名调用
使用成员变量:父类名.成员变量
使用成员方法:父类名.成员方法(self)
  • 方式二:使用super()调用
使用成员变量:super().成员变量
使用成员方法:super().成员方法()
  • 使用示例:
class Phone2021:
    producer = "apple"  # 厂商
    def call_by_5g(self):
        print("2021版5G通话")
class Phone2022(Phone2021):
    face_id = True  # 面部识别
    def call_by_5g(self):
        # 方式一调用
        print(Phone2021.producer)  # 打印 apple
        Phone2021.call_by_5g(self)# 打印 2021版5G通话
        # 方式二调用
        print(super().producer)# 打印 apple
        super().call_by_5g()# 打印 2021版5G通话

(3) 多态

多种状态,即完成某个行为时,使用不同的对象会得到不同的状态

  • 多态常作用在继承关系上,函数(方法)形参声明接收父类对象,实际传入父类的子类对象进行工作,即
  • 以父类做定义声明
  • 以子类做实际工作
  • 用以获得同一行为, 不同状态

(3.1) 抽象类(接口)

抽象类就好比定义一个标准,包含了一些抽象的方法,要求子类必须实现

  • 抽象类:包含抽象方法的类
  • 抽象方法:没有具体实现的方法(只含pass)称之为抽象方法
  • pass是占位语句,用来保证函数(方法)或类定义的完整性,表示无内容,空的意思

  • 多用于做顶层设计(设计标准),以便子类做具体实现。是对子类的一种软性约束,要求子类必须复写(实现)父类的一些方法
    并配合多态使用,获得不同的工作状态。
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