Python篇：面向对象编程介绍及其三大特性

面向对象编程介绍

面向过程编程

“面向过程”(Procedure Oriented)是一种以过程为中心的编程思想。这些都是以什么正在发生为目标进行编程，不同于面向对象的是谁在受影响。与面向对象明显的不同就是封装、继承、类。

• 特性：模块化 流程化
• 优点：性能比面向对象高, 因为类调用时需要实例化，开销比较大，比较消耗资源;单片机、嵌入式开发、Linux/Unix等一般采用面向过程开发，性能是最重要的因素。
• 缺点：没有面向对象易维护、易复用、易扩展

函数式编程

函数式编程是种编程方式，它将电脑运算视为函数的计算。函数编程语言最重要的基础是λ演算（lambda calculus），而且λ演算的函数可以接受函数当作输入（参数）和输出（返回值）。
主要思想: 把运算过程尽量写成一系列嵌套的函数调用。

面向对象编程

面向对象是按人们认识客观世界的系统思维方式，采用基于对象（实体）的概念建立模型，模拟客观世界分析、设计、实现软件的办法。通过面向对象的理念使计算机软件系统能与现实世界中的系统一一对应。

• 特性：抽象 封装 继承 多态
• 优点：易维护、易复用、易扩展，由于面向对象有封装、继承、多态性的特性，可以设计出低耦合的系统，使系统更加灵活、更加易于维护
• 缺点：性能比面向过程低

面向对象编程三大特性

对象和类

类（Class）

• 是现实或思维世界中的实体在计算机中的反映，它将数据以及这些数据上的操作封装在一起。
• 是创建实例的模板

对象(Object)

• 是具有类类型的变量。类和对象是面向对象编程技术中的最基本的概念。
• 是一个一个具体的实例

定义类

    class 类():   
    	pass

将类转换成对象

实例化是指在面向对象的编程中，把用类创建对象的过程称为实例化。是将一个抽象的概念类，具体到该类实物的过程。实例化过程中一般由类名 对象名 = 类名（参数1，参数2…参数n）构成。

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
• 通过对象直接调用被封装的内容： 对象.属性名
• 通过self间接调用被封装的内容： self.属性名
• 通过self间接调用被封装的内容: self.方法名()

构造方法

• 构造方法__init__与其他普通方法不同的地方在于，当一个对象被创建后，会立即调用构造方法。自动执行构造方法里面的内容。
• 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。

继承

继承

继承描述的是事物之间的所属关系,当我们定义一个class的时候,可以从某个现有的class继承,新的class称为子类、扩展类(Subclass),而被继承的class称为基类、父类或超类(Baseclass，Superclass)。

实现继承

子类在继承的时候,在定义类时,小括号()中为父类的名字

继承的工作机制

父类的属性、方法,会被继承给子类。 举例如下:
如果子类没有定义__init__方法,父类有,那么在子类继承父类的时候这个方法就被继承了,所以只要创建对象,就默认执行了那个继承过来的__init__方法。

重写父类方法

就是子类中,有一个和父类相同名字的方法,在子类中的方法会覆盖掉父类中同名的方法。

调用父类的方法

1. 父类名.父类的方法名()
2. super(): py2.2+的功能

多继承

• 在Python 2及以前的版本中，由任意内置类型派生出的类，都属于“新式类”，都会获得所有“新式类”的特性；反之，即不由任意内置类型派生出的类，则称之为“经典类”。
• “新式类”和“经典类”的区分在Python 3之后就已经不存在，在Python 3.x之后的版本，因为所有的类都派生自内置类型object(即使没有显示的继承object类型)，即所有的类都是“新式类”。

新式类：

class 类名(object):
  	pass

经典类：

class 类名:
	pass

最明显的区别在于继承搜索的顺序不同，即：

• 经典类多继承搜索顺序(深度优先算法):先深入继承树左侧查找，然后再返回，开始查找右侧。
• 新式类多继承搜索顺序(广度优先算法):先在水平方向查找，然后再向上查找。

私有属性与私有方法

默认情况下,属性在 Python 中都是“public”， 大多数语言提供“访问控制符”来限定成员函数的访问。
在 Python 中,实例的变量名如果以 __开头,就变成了一个私有变量/属性(private),实例的函数名如果以 __开头,就变成了一个私有函数/方法(private)只有内部可以访问,外部不能访问。
外部也可以访问私有属性和私有方法：
python2版本不能直接访问 __属性名 是因为 Python 解释器对外把 __属性名 改成了 _类名__属性名 ,所以,仍然可以通过 _类名__属性名 来访问 __属性名 。
因为不同版本的 Python 解释器可能会把 __属性名 改成不同的变量名。

优势

1. 确保了外部代码不能随意修改对象内部的状态,这样通过访问限制的保护,代码更加健壮。
2. 可以给类增加专门设置属性方法。 在方法中,可以对参数做检查,避免传入无效的参数。

多态

多态（Polymorphism）按字面的意思就是“多种状态”。在面向对象语言中，接口的多种不同的实现方式即为多态。通俗来说： 同一操作作用于不同的对象，可以有不同的解释，产生不同的执行结果

优点

多态的好处就是，当我们需要传入更多的子类，只需要继承父类就可以了，而方法既可以直接不重写（即使用父类的），也可以重写一个特有的。这就是多态的意思。调用方只管调用，不管细节，而当我们新增一种的子类时，只要确保新方法编写正确，而不用管原来的代码。这就是著名的“开闭”原则：

• 对扩展开放（Open for extension）：允许子类重写方法函数
• 对修改封闭（Closed for modification）：不重写，直接继承父类方法函数

项目案例: 栈的封装

# 栈
class Stack(object):
    def __init__(self):
        self.__stack = []

    def __len__(self):
        print(len(self.__stack))
        return 0  # 这个魔术方法必须返回一个整数

    def push(self, i):
        self.__stack.append(i)
        print('%s 入栈成功！' % i)

    def pop(self):
        i = self.__stack.pop()
        print('%s 出栈成功！' % i)

    def top(self):
        print('栈顶元素为：', self.__stack[-1])

    def isEmpty(self):
        if len(self.__stack):
            print(True)
        else:
            print(False)


if __name__ == '__main__':
    s = Stack()
    s.isEmpty()
    s.push(5)
    s.push(3)
    len(s)
    s.pop()
    s.top()
    s.isEmpty()
    len(s)