Python 类

面向过程

所谓过程就是我们解决问题的步骤，一步步按照流程走，有先后之分。

整个设计就好比流水线，思维上比较机械化。

优缺点：

• 优点：

  • 复杂的问题流程化，将问题分解简化。

• 缺点：

  • 拓展性不好。

面向对象

核心是对象。

• 对象是一个数据以及相关行为的集合
• 面向对象是功能上指向建模对象

通过数据和行为方式来描述交互对象的集合。

在python中，一切皆为对象。

面向对象的优缺点：

• 优点：

  • 解决程序的拓展性

• 缺点：

  • 就是复杂度远高于面向过程。
  • 交互式解决问题，无法准确预测结果。

在现实世界中，以我们为例

object1:
Tom
	特征：
    school = zucc
    name = Tom
    age = 20
    gender = male
	
    技能：
    学习（study）
    吃饭（eat）
    睡觉（sleep）
    
object2:
Jack
	特征：
    school = zucc
    name = Jack
    age = 21
    gender = male
	
    技能：
    学习（study）
    吃饭（eat）
    睡觉（sleep）
    唱歌（sing）

类就是类别、种类

对象就是特征和技能的统一体。

类则是这一系列相似对象的特征和技能的结合

对于现实世界，先有个体（即对象），才有类别；但对于程序，必须先有类，然后才有对象的。

面向对象编程

OOP（object oriented programming）

是一种程序设计思想。OOP把对象作为程序的一个基本单元，一个对象就包含了数据和操作数据的函数。

在Python中，所有数据类型都可以视为对象，同时，我们也可以自定义对象

自定义的对象的数据类型就是面向对象中类（class）的概念

Demo:

假如要处理我们的成绩。为了表示学生的成绩：

• 面向过程的方式

stu1 = {"name":"Tom","socre":99}
stu2 = {"name":Jack,"score":82}

用函数来实现

def find_score(stu):
    print(stu['name']+':'+stu[score])

• 面向对象的方式

class Student:
    def __init__(self,name,score):
        self.name = name
        self.score = score
        
    def find_score(self):
        print(self.name,':',self.score)

stu1 = Student("Tom",99)
stu1.find_score()

类的定义和使用

面向对象设计的思想，先抽象出类，再根据类创建实例。

类的定义

class ClassNaem(object):
    """dicstring"""
    class_statement

• 类的命名，大驼峰式

  • 所谓大驼峰就是变量名称的单词的首字母大写。

• 创建一个类

class MyFirstClass:
    pass

类的作用是一个模板。我们可以在创建实例的时候，把一些我们认为必须要绑定的属性填写进去。这时就通过特殊的__init__方法。在创建实例的时候，绑定相关的属性。比如前面的name，score

class Student:
    school = "ZUCC"
    def __init__(self,name,score):
        self.name = name
        self.score = score

stu1 = Student("Tom",99)   #实例化
print((stu1.name,stu1.score,stu1.school))

<__main__.MyFirstClass object at 0x02F61F50>
<__main__.MyFirstClass object at 0x02F61890>
('Tom', 99, 'ZUCC')

和普通函数相比，在类中定义方法时，第一个参数必须是self。除第一个参数外，其他的和普通函数没有什么区别。

self代表的是实例，而非类。

__init__方法

• 为对象初始化自己独有的特征
• 该方法中可以有任意的代码，但是一定不可以有返回值

数据封装

隐藏对象的属性和实现细节，仅对外提供公共访问的方式。

这样做的优点在于：

• 可以将变化隔离
• 便于使用
• 提高安全性
• 提高复用性

封装的原则是：

• 将不需要对外提供的内容隐藏起来；
• 隐藏属性，提供公共方法对其进行访问

—>私有方法，私有变量—>私有属性

用双下划线开头的方式将属性隐藏，设置为私有的。

我们通过__init__()让stu1实例本身就拥有了相关数据，如果要访问这些数据，我们可以直接在Student类的内部定义相关的函数来访问数据，以此“封装”数据。

这些封装数据的函数和Student类本身是关联起来的，他们被称之为方法。

类的两个作用：

• 属性引用
  • 类名.属性
• 实例化
  • 类名加上一个括号就是实例化，它能够自动触发__init__函数的运行，进而为每个实例定制自己的特征。

类属性的补充：

• 类属性的查看
  • dir(类名) —> 返回一个列表
  • 类名._dict_ —> 返回一个字典，key为属性名，value为属性值

特殊的类属性

类名.__name__	#返回类的名字
类名.__doc__	#类的文档字符串
类名.__base__	#类的第一个父类
类名.__bases__	#类的所有父类构成的元组
类名.__module__	#类定义所在的模块
类名.__class__	#实例所对应的类
类名.__dict__	#类的字典属性

总结：

class ClassName:
    def __init__(self,para1,apra2,...)
    	self.对象属性1 = para1
        self.对象属性2 = para2
    
    def 方法名1(self):
        pass
    
    def 方法名2(self):
        pass
    
obj = ClassName(para1,para2)
#对象的实例化代表具体的东西
#ClassName():调用__init__
#括号内传参无需传入self，参数一一对应
#结果是返回对象obj

对象之间的交互

假如说现在定义两个类，Person，Dog

class Person:
    def __init__(self,name,attack,HP):
        self.name = name
        self.attack = attack
        self.HP = HP

    def beat(self,dog):
        dog.HP -= self.attack

class Dog:
    def __init__(self,name,breed,attack,HP):
        self.name = name
        self.breed = breed
        self.attack = attack
        self.HP = HP

    def bite(self,people):
        people.HP -= self.attack

per = Person("Jack",10,1000)
dog = Dog("Jerry","Husky",8,1000)

print(dog.HP)
per.beat(dog)
print(dog.HP)

1000
990

类命名空间与对象、实例的空间

创建一个类就会创建一个类的名称空间，用来储存我们定义的所有的变量名。这些名字就是属性。

类的属性有两种：

• 静态属性
  • 直接在类中定义的变量
• 动态属性
  • 定义在类中的方法

静态属性是共享给所有对象的（实例化对象与类本身的静态变量id地址均一样）

动态属性是绑定到所有对象的（实例化对象与类本身的动态变量的id地址不一样，不同对象的相同方法id地址一样）

类的三大特性

• 继承
• 多态
• 封装

在面向对象编程中，当我们定义一个新类的时候，可以从某个现有的类继承，新的类就被称为子类（SubClass），而被继承的类则被称为基类，父类，超类（Base Class，Father Class，Super Class）

比如，我们定义一个动物类（Animal），其有一个run()方法，如下：

class Animal(object):
    def run(self):
        print("Animal is runing.")

class Dog(Animal):
    pass

class Cat(Animal):
    pass

dog = Dog()
cat = Cat()

dog.run()
cat.run()

Animal is runing.
Animal is runing.

继承的查看

ClassName.__bases__

如果不指定基类，Python类会默认继承object类，object是所有Python类的基类，提供一些常见方法的实现。

多态

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，在运行代码时，总会调用子类的方法。

这样就是继承的另一个好处，多态。理解多态，首先要对数据类型进行再说明。定义一个类的时候，实际上就是定义了一种数据类型，我们自定义的数据类型和Python自带的，没什么区别

class Animal(object):
    def run(self):
        print("Animal is runing.")

class Animal2:
    pass

class Dog(Animal):
    def run(self):
        print("Dog is runing.")

class Cat(Animal):
    def run(self):
        print("Cat is runing.")

dog = Dog()
cat = Cat()

dog.run()
cat.run()

Dog is runing.
Cat is runing.

用isinstance()来判断某个变量是否是某个类型

对于一个变量，我们只要知道他的父类型，无需确切知道子类型，就可以放心调用相关的方法。运行时具体的方法是作用在子类型上还是父类型上，由我们运行的对象决定。

也就是说，调用时只管调用，不管细节。

当我们新增一个子类时，只要保证相关的方法编写正确，就不用管原来的代码是如何调用的。

—>“开闭”原则

• 对拓展开放：允许新增子类
• 对修改封闭：不需要修改依赖父类类型的函数

总结：

继承可以一级一级的继承下来，类比人类，就好比，爷爷奶奶到父母，再到子女任何类都可以追溯到根类（object）

私有属性

在类的内部，可以有属性和方法，而外部代码可以通过直接调用实例变量的方法来操作数据。这样，隐藏内部的复杂逻辑。

比如Student类：

class Student:
    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score

    def find_score(self):
        print(self.name, ':', self.score)


stu1 = Student("Tom", 99)
stu1.find_score()

从这可以看出，外部代码可以自由修改一个实例的属性

如果要让内部属性不被外部访问，我们可以在属性名称前加两个下划线__

在Python中，实例的变量名如果以双下划线开头，就变成了一个私有变量，只有内部可以访问，外部不能访问。

class Student:
    def __init__(self, name, score):
        self.__name = name
        self.__score = score

    def get_name(self):
        return self.__name

    def get_score(self):
        return self.__score

    def set_score(self,score):
        if 0 <= score<= 100:
            self.__score = score
        else:
            raise ValueError("Bad Score.")

    def find_score(self):
        print(self.__name, ':', self.__score)


stu1 = Student("Tom", 99)

stu1.find_score()
stu1.set_score(97)
stu1.find_score()

Tom : 99
Tom : 97
    
print(stu1._Student__score)

97

鸭子类型

class Test:
    def run(self):
        print("多态测试")

test = Test()
test.run()

def run_twice(animal):
    animal.run()
    animal.run()

run_twice(test)

鸭子类型不要求有严格的继承关系，一个对象，只要“看起来像鸭子，走起路来还是像鸭子”也就是说，如果要编写现有对象的自定义版本，可以继承该对象，也可以创建一个外观和行为像的，但与其无任何关系的全新对象。

比方说，利用标准库中定义的各种“与文件类似的”对象，尽管这些对象的工作方式像文件，但他们并没有继承内置文件对象的方法

class TestFile:
    def read(self):
        pass
    def write(self):
        pass
    
class OperFile:
    def read(self):
        pass
    def write(self):
        pass