作者：韩信子@ShowMeAI
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1.Python面向对象
面向对象编程，在英文中称之为Object Oriented Programming，简称OOP，是一种程序设计思想。OOP把对象作为程序的基本单元，一个对象包含了数据和操作数据的函数。
Python是一个纯天然面向对象的编程语言，在Python中，所有数据类型都可以视为对象。自定义的对象数据类型就是面向对象中的类（Class）的概念。
2.面向对象概念
- 类(Class)： 用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。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。
- 方法：类中定义的函数。
- 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。类变量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的数据。
- 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。
- 局部变量：定义在方法中的变量，只作用于当前实例的类。
- 实例变量：在类的声明中，属性是用变量来表示的，这种变量就称为实例变量，实例变量就是一个用 self 修饰的变量。
- 继承：即一个派生类（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。例如，有这样一个设计：一个Dog类型的对象派生自Animal类，这是模拟"是一个（is-a）"关系（例图，Dog是一个Animal）。
- 实例化：创建一个类的实例，类的具体对象。
- 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。
相比其它编程语言，Python的类机制非常简洁，Python中的类提供了面向对象编程的所有基本功能
- 类的继承机制允许多个基类
- 派生类可以覆盖基类中的任何方法
- 方法中可以调用基类中的同名方法
对象可以包含任意数量和类型的数据。
3.类定义
语法格式如下：
class ClassName:
.
.
.
类实例化后，可以使用其属性，实际上，创建一个类之后，可以通过类名访问其属性。
4.类对象
（1）属性引用和实例化
类对象支持两种操作：属性引用和实例化。
属性引用使用和Python中所有的属性引用一样的标准语法：obj.name。
类对象创建后，类命名空间中所有的命名都是有效属性名。所以如果类定义是这样:
class NewClass:
"""一个简单的类实例"""
num = 123456
def f(self):
return 'hello ShowMeAI'
# 实例化类
x = NewClass()
# 访问类的属性和方法
print("NewClass 类的属性 num 为：", x.num)
print("NewClass 类的方法 f 输出为：", x.f())
以上创建了一个新的类实例并将该对象赋给局部变量 x，x 为空的对象。
执行以上程序输出结果为：
NewClass 类的属性 num 为： 123456
NewClass 类的方法 f 输出为： hello ShowMeAI
（2）构造函数
类有一个名为 __init__() 的特殊方法（构造方法/构造函数），该方法在类实例化时会自动调用，像下面这样：
def __init__(self):
self.data = []
类定义了 __init__() 方法，类的实例化操作会自动调用 __init__() 方法。如下实例化类NewClass，对应的 __init__() 方法就会被调用:
x = NewClass()
当然， __init__() 方法可以有参数，参数通过 __init__() 传递到类的实例化操作上。例如（代码可以在在线python3环境中运行）:
class MyComplex:
def __init__(self, real_part, imag_part):
self.r = real_part
self.i = imag_part
x = MyComplex(5.0, -3.4)
print(x.r, x.i) # 输出结果：5.0 -3.4
（3）self代表类的实例，而非类
类的方法与普通的函数只有一个特别的区别——它们必须有一个额外的第一个参数名称, 按照惯例它的名称是 self。
class Test:
def prt(self):
print(self)
print(self.__class__)
t = Test()
t.prt()
以上实例执行结果为：
<__main__.Test instance at 0x100724179>
__main__.Test
通过执行结果，可以看出，self代表的是类的实例（包含当前对象的地址信息），而self.class则指向类。
注意这里的self并不是python关键字，把他换成其他名称，比如showmeai，也是可以正常执行的（代码可以在在线python3环境中运行）:
class Test:
def prt(showmeai):
print(showmeai)
print(showmeai.__class__)
t = Test()
t.prt()
以上实例执行结果为：
<__main__.Test instance at 0x100724179>
__main__.Test
5.类的方法
在类的内部，我们可以使用 def 关键字来定义类方法，类方法必须包含参数self, 且其为第一个参数，self代表的是类的实例。例如（代码可以在在线python3环境中运行）
class Person:
#定义基本属性
name = ''
age = 0
#定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
__weight = 0
#定义构造方法
def __init__(self,n,a,w):
self.name = n
self.age = a
self.__weight = w
def talk(self):
print("%s的年龄是 %d 岁。" %(self.name,self.age))
# 实例化类
p = Person('ShowMeAI',30,30)
p.talk()
执行以上程序输出结果为：
ShowMeAI的年龄是 30 岁。
6.继承
Python 同样支持类的继承。派生类的定义如下所示:
class DerivedClass(BaseClass):
.
.
.
子类（派生类/DerivedClass）会继承父类（基类/BaseClass）的属性和方法。
BaseClassName（实例中的基类名）必须与派生类定义在一个作用域内。除了类，还可以用表达式，基类定义在另一个模块中时这一点非常有用:
class DerivedClassName(modname.BaseClassName):
#类定义
class person:
#定义基本属性
name = ''
age = 0
#定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
__weight = 0
#定义构造方法
def __init__(self,n,a,w):
self.name = n
self.age = a
self.__weight = w
def talk(self):
print("%s的年龄是 %d 岁。" %(self.name,self.age))
#单继承示例
class student(person):
grade = ''
def __init__(self,n,a,w,g):
#调用父类的构函
people.__init__(self,n,a,w)
self.grade = g
#覆写父类的方法
def talk(self):
print("%s的年龄是 %d 岁，目前在读 %d 年级"%(self.name,self.age,self.grade))
s = student('小Show',12,60,5)
s.talk()
执行以上程序输出结果为：
小Show的年龄是 12 岁，目前在读 5 年级
7.多继承
Python同样支持多继承形式。多继承的类定义形如下例:
class DerivedClassName(Base1, Base2, Base3):
.
.
.
需要注意圆括号中父类的顺序，若是父类中有相同的方法名，而在子类使用时未指定，python从左至右搜索 即方法在子类中未找到时，从左到右查找父类中是否包含方法。
#类定义
class person:
#定义基本属性
name = ''
age = 0
#定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
__weight = 0
#定义构造方法
def __init__(self,n,a,w):
self.name = n
self.age = a
self.__weight = w
def speak(self):
print("%s的年龄是 %d 岁。" %(self.name,self.age))
#单继承示例
class student(person):
grade = ''
def __init__(self,n,a,w,g):
#调用父类的构函
people.__init__(self,n,a,w)
self.grade = g
#覆写父类的方法
def talk(self):
print("%s的年龄是 %d 岁，目前在读 %d 年级"%(self.name,self.age,self.grade))
#另一个类，多重继承之前的准备
class speaker():
topic = ''
name = ''
def __init__(self,n,t):
self.name = n
self.topic = t
def talk(self):
print("%s是一个演说家，今天ta演讲的主题是 %s"%(self.name,self.topic))
#多重继承
class sample(speaker,student):
a =''
def __init__(self,n,a,w,g,t):
student.__init__(self,n,a,w,g)
speaker.__init__(self,n,t)
test = sample("ShowMeAI",25,80,4,"Python")
test.talk() #方法名同，默认调用的是在括号中排前地父类的方法
执行以上程序输出结果为：
ShowMeAI是一个演说家，今天ta演讲的主题是 Python
8.方法重写
如果你的父类方法的功能不能满足你的需求，你可以在子类重写你父类的方法，实例如下：
class Parent: # 定义父类
def my_method(self):
print ('调用父类方法')
class Child(Parent): # 定义子类
def my_method(self):
print ('调用子类方法')
c = Child() # 子类实例
c.my_method() # 子类调用重写方法
super(Child,c).my_method() #用子类对象调用父类已被覆盖的方法
super()函数是用于调用父类(超类)的一个方法。
执行以上程序输出结果为：
调用子类方法
调用父类方法
9.类属性与方法
（1）类的私有属性
__private_attrs：由两个下划线开头，声明为私有属性，不能在类的外部被使用或直接访问。在类内部的方法中可以使用，使用方法为 self.__private_attrs。
（2）类的方法
在类的内部定义的成员方法，必须包含参数 self，且为第一个参数，self 代表的是类的实例。
self 的名字并不是规定死的，也可以使用 this，但建议还是按照约定使用 self。
（3）类的私有方法
__private_method：由两个下划线开头，声明为私有方法，只能在类的内部调用，使用方法为 self.__private_methods。
类的私有属性示例代码如下：
class NewCounter:
__secret_count = 0 # 私有变量
public_count = 0 # 公开变量
def count(self):
self.__secret_count += 1
self.public_count += 1
print (self.__secret_count)
counter = NewCounter()
counter.count()
counter.count()
print (counter.public_count)
print (counter.__secret_count) # 报错，实例不能访问私有变量
执行以上程序输出结果为：
1
2
2
Traceback (most recent call last):
File "test.py", line 16, in
print (counter.__secret_count) # 报错，实例不能访问私有变量
AttributeError: 'NewCounter' object has no attribute '__secret_count'
类的私有方法实例如下：
class WebSite:
def __init__(self, name, url):
self.name = name # public
self.__url = url # private
def who(self):
print('name : ', self.name)
print('url : ', self.__url)
def __foo(self): # 私有方法
print('这是私有方法')
def foo(self): # 公共方法
print('这是公共方法')
self.__foo()
x = WebSite('ShowMeAI知识社区', 'www.showmeai.tech')
x.who() # 正常输出
x.foo() # 正常输出
x.__foo() # 报错
（4）类的专有方法：
__init__： 构造函数，在生成对象时调用__del__： 析构函数，释放对象时使用__repr__： 打印，转换__setitem__： 按照索引赋值__getitem__： 按照索引获取值__len__： 获得长度__cmp__： 比较运算__call__： 函数调用__add__： 加运算__sub__： 减运算__mul__： 乘运算__truediv__： 除运算__mod__： 求余运算__pow__： 乘方
（5）运算符重载
Python同样支持运算符重载，我们可以对类的专有方法进行重载，实例如下：
class MyVector:
def __init__(self, a, b):
self.a = a
self.b = b
def __str__(self):
return 'Vector (%d, %d)' % (self.a, self.b)
def __add__(self,other):
return Vector(self.a + other.a, self.b + other.b)
v1 = MyVector(2,10)
v2 = MyVector(5,-2)
print(v1 + v2)
以上代码执行结果如下所示:
Vector(7,8)
10.视频教程
请点击到B站查看【双语字幕】版本
https://www.bilibili.com/video/BV1yg411c7Nw
资料与代码下载
本教程系列的代码可以在ShowMeAI对应的github中下载，可本地python环境运行，可以访问google的宝宝也可以直接借助google colab一键运行与交互操作学习哦！
本教程系列涉及的Python速查表可以在以下地址下载获取：
- Python速查表
拓展参考资料
- Python教程—Python3文档
- Python教程-廖雪峰的官方网站
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