【Python教程】Python面向对象


面向对象的程序设计的核心是对象(上帝式思维),要理解对象为何物,必须把自己当成上帝,上帝眼里世间存在的万物皆为对象,不存在的也可以创造出来。


面向对象的程序设计好比如来设计西游记,如来要解决的问题是把经书传给东土大唐,如来想了想解决这个问题需要四个人:唐僧,沙和尚,猪八戒,孙悟空,每个人都有各自的特征和技能(这就是对象的概念,特征和技能分别对应对象的属性和方法),然而这并不好玩,于是如来又安排了一群妖魔鬼怪,为了防止师徒四人在取经路上被搞死,又安排了一群神仙保驾护航,这些都是对象。


然后取经开始,师徒四人与妖魔鬼怪神仙互相缠斗着直到最后取得真经。如来根本不会管师徒四人按照什么流程去取。


面向对象的程序设计的

优点是:解决了程序的扩展性。对某一个对象单独修改,会立刻反映到整个体系中,如对游戏中一个人物参数的特征和技能修改都很容易。


缺点:可控性差,无法向面向过程的程序设计流水线式的可以很精准的预测问题的处理流程与结果,面向对象的程序一旦开始就由对象之间的交互解决问题,即便是上帝也无法预测最终结果。于是我们经常看到一个游戏人某一参数的修改极有可能导致阴霸的技能出现,一刀砍死3个人,这个游戏就失去平衡。


应用场景:需求经常变化的软件,一般需求的变化都集中在用户层,互联网应用,企业内部软件,游戏等都是面向对象的程序设计大显身手的好地方。


在python 中面向对象的程序设计并不是全部。


面向对象编程可以使程序的维护和扩展变得更简单,并且可以大大提高程序开发效率 ,另外,基于面向对象的程序可以使它人更加容易理解你的代码逻辑,从而使团队开发变得更从容。


了解一些名词:类、对象、实例、实例化

类:具有相同特征的一类事物(人、狗、老虎)

对象/实例:具体的某一个事物(隔壁阿花、楼下旺财)

实例化:类——>对象的过程(这在生活中表现的不明显,我们在后面再慢慢解释)


初识类和对象

python中一切皆为对象,类型的本质就是类,所以,不管你信不信,你已经使用了很长时间的类了


1 >>> dict #类型dict就是类dict
2 <class 'dict'>
3 >>> d=dict(name='eva') #实例化
4 >>> d.pop('name') #向d发一条消息,执行d的方法pop
5 'eva'


从上面的例子来看,字典就是一类数据结构,我一说字典你就知道是那个用{}表示,里面由k-v键值对的东西,它还具有一些增删改查的方法。但是我一说字典你能知道字典里具体存了哪些内容么?不能,所以我们说对于一个类来说,它具有相同的特征属性和方法。


而具体的{'name':'eva'}这个字典,它是一个字典,可以使用字典的所有方法,并且里面有了具体的值,它就是字典的一个对象。对象就是已经实实在在存在的某一个具体的个体。

 

再举一个其他的例子,通俗一点,比如你现在有一个动物园,你想描述这个动物园,那么动物园里的每一种动物就是一个类,老虎、天鹅、鳄鱼、熊。他们都有相同的属性,比如身高体重出生时间和品种,还有各种动作,比如鳄鱼会游泳,天鹅会飞,老虎会跑,熊会吃。


但是这些老虎熊啥的都不是具体的某一只,而是一类动物。虽然他们都有身高体重,但是你却没有办法确定这个值是多少。如果这个时候给你一只具体的老虎,而你还没死,那你就能给他量量身高称称体重,这些数值是不是就变成具体的了?那么具体的这一只老虎就是一个具体的实例,也是一个对象。不止这一只,其实每一只具体的老虎都有自己的身高体重,那么每一只老虎都是老虎类的一个对象。


在python中,用变量表示特征,用函数表示技能,因而具有相同特征和技能的一类事物就是‘类’,对象是则是这一类事物中具体的一个。


类的相关知识

初识类

声明


 def functionName(args):
      '函数文档字符串'
       函数体
'''
class 类名:
    '类的文档字符串'
    类体
'''
#我们创建一个类
class Data:
    pass
class Person:   #定义一个人类
    role = 'person'  #人的角色属性都是人
    def walk(self):  #人都可以走路,也就是有一个走路方法,也叫动态属性
        print("person is walking...")


类有两种作用:属性引用和实例化

属性引用(类名.属性)


class Person:   #定义一个人类
    role = 'person'  #人的角色属性都是人
    def walk(self):  #人都可以走路,也就是有一个走路方法
        print("person is walking...")
print(Person.role)  #查看人的role属性
print(Person.walk)  #引用人的走路方法,注意,这里不是在调用


实例化:类名加括号就是实例化,会自动触发__init__函数的运行,可以用它来为每个实例定制自己的特征


class Person:   #定义一个人类
    role = 'person'  #人的角色属性都是人
    def __init__(self,name):
        self.name = name  # 每一个角色都有自己的昵称;
        
    def walk(self):  #人都可以走路,也就是有一个走路方法
        print("person is walking...")
print(Person.role)  #查看人的role属性
print(Person.walk)  #引用人的走路方法,注意,这里不是在调用


实例化的过程就是类——>对象的过程

原本我们只有一个Person类,在这个过程中,产生了一个egg对象,有自己具体的名字、攻击力和生命值。

语法:对象名 = 类名(参数)


egg = Person('egon')  #类名()就等于在执行Person.__init__()
#执行完__init__()就会返回一个对象。这个对象类似一个字典,存着属于这个人本身的一些属性和方法
#你可以偷偷的理解:egg = {'name':'egon','walk':walk}


查看属性&调用方法


print(egg.name)     #查看属性直接 对象名.属性名
print(egg.walk())   #调用方法,对象名.方法名()


关于self

self:在实例化时自动将对象/实例本身传给__init__的第一个参数,你也可以给他起个别的名字,但是正常人都不会这么做。

因为你瞎改别人就不认识

类属性的补充


一:我们定义的类的属性到底存到哪里了?有两种方式查看
dir(类名):查出的是一个名字列表
类名.__dict__:查出的是一个字典,key为属性名,value为属性值
二:特殊的类属性
类名.__name__# 类的名字(字符串)
类名.__doc__# 类的文档字符串
类名.__base__# 类的第一个父类(在讲继承时会讲)
类名.__bases__# 类所有父类构成的元组(在讲继承时会讲)
类名.__dict__# 类的字典属性
类名.__module__# 类定义所在的模块
类名.__class__# 实例对应的类(仅新式类中)


对象的相关知识

假设存在人狗大战,两者可以相互攻击对方。

回到咱们的人狗大战:现在我们需要对我们的类做出一点点改变。

人类除了可以走路之外,还应该具备一些攻击技能。


class Person:  # 定义一个人类
    role = 'person'  # 人的角色属性都是人
    def __init__(self, name, aggressivity, life_value):
        self.name = name  # 每一个角色都有自己的昵称;
        self.aggressivity = aggressivity  # 每一个角色都有自己的攻击力;
        self.life_value = life_value  # 每一个角色都有自己的生命值;
    def attack(self,dog):  
        # 人可以攻击狗,这里的狗也是一个对象。
        # 人攻击狗,那么狗的生命值就会根据人的攻击力而下降
        dog.life_value -= self.aggressivit


对象是关于类而实际存在的一个例子,即实例

对象/实例只有一种作用:属性引用


egg = Person('egon',10,1000)
print(egg.name)
print(egg.aggressivity)
print(egg.life_value)


当然了,你也可以引用一个方法,因为方法也是一个属性,只不过是一个类似函数的属性,我们也管它叫动态属性。

引用动态属性并不是执行这个方法,要想调用方法和调用函数是一样的,都需要在后面加上括号


print(egg.attack)


我知道在类里说,你可能还有好多地方不能理解。那我们就用函数来解释一下这个类呀,对象呀到底是个啥。


def Person(*args,**kwargs):
    self = {}
    def attack(self,dog):
        dog['life_value'] -= self['aggressivity']
    def __init__(name,aggressivity,life_value):
        self['name'] = name
        self['aggressivity'] = aggressivity
        self['life_value'] = life_value
        self['attack'] = attack
    __init__(*args,**kwargs)
    return self
egg = Person('egon',78,10)
print(egg['name'])


面向对象小结——定义及调用的固定模式


class 类名:
    def __init__(self,参数1,参数2):
        self.对象的属性1 = 参数1
        self.对象的属性2 = 参数2
    def 方法名(self):pass
    def 方法名2(self):pass
对象名 = 类名(1,2)  #对象就是实例,代表一个具体的东西
                  #类名() : 类名+括号就是实例化一个类,相当于调用了__init__方法
                  #括号里传参数,参数不需要传self,其他与init中的形参一一对应
                  #结果返回一个对象
对象名.对象的属性1   #查看对象的属性,直接用 对象名.属性名 即可
对象名.方法名()     #调用类中的方法,直接用 对象名.方法名() 即可


对象之间的交互

现在我们已经有一个人类了,通过给人类一些具体的属性我们就可以拿到一个实实在在的人。

现在我们要再创建一个狗类,狗就不能打人了,只能咬人,所以我们给狗一个bite方法。

有了狗类,我们还要实例化一只实实在在的狗出来。

然后人和狗就可以打架了。现在我们就来让他们打一架吧!


创建一个狗类


class Dog:  # 定义一个狗类
    role = 'dog'  # 狗的角色属性都是狗
    def __init__(self, name, breed, aggressivity, life_value):
        self.name = name  # 每一只狗都有自己的昵称;
        self.breed = breed  # 每一只狗都有自己的品种;
        self.aggressivity = aggressivity  # 每一只狗都有自己的攻击力;
        self.life_value = life_value  # 每一只狗都有自己的生命值;
    def bite(self,people):
        # 狗可以咬人,这里的狗也是一个对象。
        # 狗咬人,那么人的生命值就会根据狗的攻击力而下降
     dog.life_value -= self.aggressivit


实例化一只实实在在的二哈


ha2 = Dog('二愣子','哈士奇',10,1000)  #创造了一只实实在在的狗ha2


交互 egon打ha2一下


print(ha2.life_value)         #看看ha2的生命值
egg.attack(ha2)               #egg打了ha2一下
print(ha2.life_value)         #ha2掉了10点血


完整的代码


class Person:  # 定义一个人类
    role = 'person'  # 人的角色属性都是人
    def __init__(self, name, aggressivity, life_value):
        self.name = name  # 每一个角色都有自己的昵称;
        self.aggressivity = aggressivity  # 每一个角色都有自己的攻击力;
        self.life_value = life_value  # 每一个角色都有自己的生命值;
    def attack(self,dog):
        # 人可以攻击狗,这里的狗也是一个对象。
        # 人攻击狗,那么狗的生命值就会根据人的攻击力而下降
        dog.life_value -= self.aggressivity
class Dog:  # 定义一个狗类
    role = 'dog'  # 狗的角色属性都是狗
    def __init__(self, name, breed, aggressivity, life_value):
        self.name = name  # 每一只狗都有自己的昵称;
        self.breed = breed  # 每一只狗都有自己的品种;
        self.aggressivity = aggressivity  # 每一只狗都有自己的攻击力;
        self.life_value = life_value  # 每一只狗都有自己的生命值;
    def bite(self,people):
        # 狗可以咬人,这里的狗也是一个对象。
        # 狗咬人,那么人的生命值就会根据狗的攻击力而下降
        people.life_value -= self.aggressivity
egg = Person('egon',10,1000)  #创造了一个实实在在的人egg
ha2 = Dog('二愣子','哈士奇',10,1000)  #创造了一只实实在在的狗ha2
print(ha2.life_value)         #看看ha2的生命值
egg.attack(ha2)               #egg打了ha2一下
print(ha2.life_value)         #ha2掉了10点血


面向对象的组合用法

软件重用的重要方式除了继承之外还有另外一种方式,即:组合

组合指的是,在一个类中以另外一个类的对象作为数据属性,称为类的组合


class Weapon:
    def prick(self, obj):  # 这是该装备的主动技能,扎死对方
        obj.life_value -= 500  # 假设攻击力是500
class Person:  # 定义一个人类
    role = 'person'  # 人的角色属性都是人
    def __init__(self, name):
        self.name = name  # 每一个角色都有自己的昵称;
        self.weapon = Weapon()  # 给角色绑定一个武器;
        
egg = Person('egon')
egg.weapon.prick() 
#egg组合了一个武器的对象,可以直接egg.weapon来使用组合类中的所有方法


圆环是由两个圆组成的,圆环的面积是外面圆的面积减去内部圆的面积。圆环的周长是内部圆的周长加上外部圆的周长。

这个时候,我们就首先实现一个圆形类,计算一个圆的周长和面积。然后在"环形类"中组合圆形的实例作为自己的属性来用。


from math import pi
class Circle:
    '''
    定义了一个圆形类;
    提供计算面积(area)和周长(perimeter)的方法
    '''
    def __init__(self,radius):
        self.radius = radius
    def area(self):
         return pi * self.radius * self.radius
    def perimeter(self):
        return 2 * pi *self.radius
circle =  Circle(10) #实例化一个圆
area1 = circle.area() #计算圆面积
per1 = circle.perimeter() #计算圆周长
print(area1,per1) #打印圆面积和周长
class Ring:
    '''
    定义了一个圆环类
    提供圆环的面积和周长的方法
    '''
    def __init__(self,radius_outside,radius_inside):
        self.outsid_circle = Circle(radius_outside)
        self.inside_circle = Circle(radius_inside)
    def area(self):
        return self.outsid_circle.area() - self.inside_circle.area()
    def perimeter(self):
        return  self.outsid_circle.perimeter() + self.inside_circle.perimeter()
ring = Ring(10,5) #实例化一个环形
print(ring.perimeter()) #计算环形的周长
print(ring.area()) #计算环形的面积


用组合的方式建立了类与组合的类之间的关系,它是一种‘有’的关系,比如教授有生日,教授教python课程


class BirthDate:
    def __init__(self,year,month,day):
        self.year=year
        self.month=month
        self.day=day
class Couse:
    def __init__(self,name,price,period):
        self.name=name
        self.price=price
        self.period=period
class Teacher:
    def __init__(self,name,gender,birth,course):
        self.name=name 
        self.gender=gender
        self.birth=birth
        self.course=course
    def teach(self): 
        print('teaching')
p1=Teacher('egon','male', 
            BirthDate('1995','1','27'), 
            Couse('python','28000','4 months')
           ) 
print(p1.birth.year,p1.birth.month,p1.birth.day) 
print(p1.course.name,p1.course.price,p1.course.period)
''' 
运行结果: 
1 27 
python 28000 4 months 
'''


当类之间有显著不同,并且较小的类是较大的类所需要的组件时,用组合比较好


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