python基础学习笔记12：Python面向对象编程

面向对象编程思想

1、什么是面向过程

传统的面向过程的编程思想总结起来就八个字——自顶向下，逐步细化！

• 将要实现的功能描述为一个从开始到结束按部就班的连续的“步骤”
• 依次逐步完成这些步骤，如果某一个步骤的难度较大，又可以将该步骤再次细化为若干个子步骤，以此类推，一直到结尾并得到我们想要的结果

就是把要开发的系统分解为若干个步骤，每个步骤就是函数，当所有步骤全部完成以后，则这个系统就开发完毕了！

案例分析

以到培训机构报名学习这件事情来分析，可以分成哪些步骤：

1. 开始
2. 学生提出报名
3. 学生提供相关材料
4. 学生缴纳学费，获得缴费凭证
5. 教师凭借学生缴费凭证进行分配班级
6. 班级增加学生信息
7. 结束

所谓的面向过程，就是将上面分析好了的步骤，依次执行就行了！

2、什么是面向对象

思考：上面的整个报名过程，都有哪些动词？

提出、提供、缴纳、获得、分配、增加

有动词就一定有实现这个动作的实体！

所谓的模拟现实世界，就是使计算机的编程语言在解决相关业务逻辑的时候，与真实的业务逻辑的发生保持一致，需要使任何一个动作的发生都存在一个支配给该动作的一个实体（主体），因为在现实世界中，任何一个功能的实现都可以看做是一个一个的实体在发挥其各自的“功能”（能力）并在内部进行协调有序的调用过程！

3、使用面向对象实现报名系统开发

☆ 第一步：分析哪些动作是由哪些实体发出的

• 学生提出报名
• 学生提供相关资料
• 学生缴费
• 机构收费
• 教师分配教室
• 班级增加学生信息

于是，在整个过程中，一共有四个实体：学生、机构、教师、班级！在现实中的一个具体的实体，就是计算机编程中的一个对象！

☆ 第二步：定义这些实体，为其增加相应的属性和功能

属性就是实体固有的某些特征特性信息，在面向对象的术语中，属性就是以前的变量。比如：

• 一个人的属性有：身高、体重、三围、姓名、年龄、学历、电话、籍贯、毕业院校等
• 一个手机的属性有：价格、品牌、操作系统、颜色、尺寸等

功能就是就是实体可以完成的动作，在面向对象的术语中，功能就是封装成了函数或方法

☆ 第三步：让实体去执行相应的功能或动作

• 学生提出报名
• 学生提供相关资料
• 教师登记学生信息
• 学生缴费
• 机构收费
• 教师分配教室
• 班级增加学生信息

4、面向对象编程思想迁移

以前写代码，首先想到的是需要实现什么功能——调用系统函数，或者自己自定义函数，然后按部就班的执行就行了！

以后写代码，首先想到的是应该由什么样的主体去实现什么样的功能，再把该主体的属性和功能统一的进行封装，最后才去实现各个实体的功能。

注意：面向对象并不是一种技术，而是一种思想，是一种解决问题的思维方式！

所以，面向对象的核心思想是：不仅仅是简单的将功能进行封装（封装成函数），更是对调用该功能的主体进行封装，实现某个主体拥有多个功能，在使用的过程中，先得到对应的主体，再使用主体去实现相关的功能！

5、面向对象要比面向过程好？

一个面试题：面向过程和面向对象的区别？

• 都可以实现代码重用和模块化编程，面向对象的模块化更深，数据也更封闭和安全
• 面向对象的思维方式更加贴近现实生活，更容易解决大型的复杂的业务逻辑
• 从前期开发的角度来看，面向对象比面向过程要更复杂，但是从维护和扩展的角度来看，面向对象要远比面向过程简单！
• 面向过程的代码执行效率比面向对象高

面向对象的基本概念

1、面向对象中两个比较重要概念

☆ 对象

对象，object，现实业务逻辑的一个动作实体就对应着OOP编程中的一个对象！

• 对象使用属性（property）保存数据！
• 对象使用方法（method）管理数据！

☆ 类

对象如何产生？又是如何规定对象的属性和方法呢？

答：在Python中，采用类（class）来生产对象，用类来规定对象的属性和方法！也就是说，在Python中，要想得到对象，必须先有类！

为什么要引入类的概念？

类本来就是对现实世界的一种模拟，在现实生活中，任何一个实体都有一个类别，==类就是具有相同或相似属性和动作的一组实体的集合！==所以，在Python中，对象是指现实中的一个具体的实体，而既然现实中的实体都有一个类别，所以，OOP中的对象也都应该有一个类！

一个对象的所有应该具有特征特性信息，都是由其所属的类来决定的，但是每个对象又可以具有不同的特征特性信息，比如，我自己（人类）这个对象，名字叫老王，性别男，会写代码，会教书；另一个对象（人类）可能叫赵薇，性别女，会演戏，会唱歌！

2、类的定义

在Python中，我们可以有两种类的定义方式：Python2（经典类）和 Python3（新式类）

经典类

不由任意内置类型派生出的类，称之为经典类

class 类名:
    # 属性
    # 方法

新式类

class 类名():
    # 属性
    # 方法

这就是一个类，只不过里面什么都没有！其中，类名不区分大小写，遵守一般的标识符的命名规则（以字母、数字和下划线构成，并且不能以数字开头），一般为了和方法名相区分，类名的首字母一般大写！（大驼峰法）

基本语法

class Person():
    # 属性
    # 方法（函数）
    def eat(self):
        print('我喜欢吃零食')
    def drink(self):
        print('我喜欢喝可乐')

3、类的实例化（创建对象）

类的实例化就是把抽象的事务具体为现实世界中的实体。类的实例化就是通过类得到对象！

类只是对象的一种规范，类本身基本上什么都做不了，必须利用类得到对象，这个过程就叫作类的实例化！

基本语法

对象名 = 类名()

在其他的编程语言中，类的实例化一般是通过new关键字实例化生成的，但是在Python中，我们不需要new关键字，只需要类名＋()括号就代表类的实例。

案例

把Person类实例化为为对象p1

# 1、定义一个类
class Person():
    # 定义相关方法
    def eat(self):
        print('我喜欢吃零食')
    def drink(self):
        print('我喜欢喝可乐')
        
# 2、实例化对象
p1 = Person()
# 3、调用类中的方法
p1.eat()
p1.drink()

4、类中的self关键字

self也是Python内置的关键字之一，其指向了类实例对象本身。

# 1、定义一个类
class Person():
    # 定义一个方法
    def speak(self):
        print(self)
        print('Nice to meet you!')

# 2、类的实例化（生成对象）
p1 = Person()
print(p1)
p1.speak()

p2 = Person()
print(p2)
p2.speak()

一句话总结：类中的self就是谁实例化了对象，其就指向谁。

对象的属性添加与获取

1、什么是属性

在Python中，任何一个对象都应该由两部分组成：属性 + 方法。属性即是特征，比如：

• 人的姓名、年龄、身高、体重…都是对象的属性。
• 车的品牌、型号、颜色、载重量…都是对象的属性。

对象属性既可以在类外面添加和获取，也能在类里面添加和获取。

2、在类的外面添加属性和获取属性

☆ 设置

对象名.属性 = 属性值

# 1、定义一个Person类
class Person():
    pass

# 2、实例化Person类，生成p1对象
p1 = Person()
# 3、为p1对象添加属性
p1.name = '老王'
p1.age = 18
p1.address = '北京市顺义区京顺路99号'

☆ 获取

在Python中，获取对象属性的方法我们可以通过对象名.属性来获取

# 1、定义一个Person类
class Person():
    pass

# 2、实例化Person类，生成p1对象
p1 = Person()
# 3、为p1对象添加属性
p1.name = '老王'
p1.age = 18
p1.address = '北京市顺义区京顺路99号'

# 4、获取p1对象的属性
print(f'我的姓名：{p1.name}')
print(f'我的年龄：{p1.age}')
print(f'我的住址：{p1.address}')

3、在类的内部获取外部定义的属性

# 1、定义一个Person类
class Person():
    def speak(self):
        print(f'我的名字：{self.name}，我的年龄：{self.age}，我的住址：{self.address}')

# 2、实例化Person类，生成p1对象
p1 = Person()
# 3、添加属性
p1.name = '孙悟空'
p1.age = 500
p1.address = '花果山水帘洞'
# 4、调用speak方法
p1.speak()

遗留一个问题：目前我们的确可以通过对象.属性的方式设置或获取对象的属性，但是这种设置属性的方式有点繁琐，每次定义一个对象，就必须手工设置属性，在我们面向对象中，对象的属性能不能在实例化对象时，直接进行设置呢？
答：可以，但是需要使用魔术方法

魔术方法

1、什么是魔术方法

在Python中，__xxx__()的函数叫做魔法方法，指的是具有特殊功能的函数。

2、_init_()方法(初始化方法或构造方法)

思考：人的姓名、年龄等信息都是与生俱来的属性，可不可以在生产过程中就赋予这些属性呢？

答：可以，使用__init__() 方法。其作用是在实例化对象时，连带其中的参数，会一并传给__init__函数自动并执行它。__init__()函数的参数列表会在开头多出一项，它永远指代新建的那个实例对象，Python语法要求这个参数必须要有，名称为self。

# 1、定义一个类
class Person():
    # 初始化实例对象属性
    def __init__(self, name, age):
        # 赋予name属性、age属性给实例化对象本身
        # self.实例化对象属性 = 参数
        self.name = name
        self.age = age

# 2、实例化对象并传入初始化属性值
p1 = Person('孙悟空', 500)
# 3、调用p1对象自身属性name与age
print(p1.name)
print(p1.age)

① _init_()方法，在创建一个对象时默认被调用，不需要手动调用

② _init_(self)中的self参数，不需要开发者传递，python解释器会自动把当前的对象引用传递过去。

3、_str_()方法

当使用print输出对象的时候，默认打印对象的内存地址。如果类定义了__str__方法，那么就会打印从在这个方法中 return 的数据。

使用__str__()方法的类

# 1、定义一个类
class Car():
    # 首先定义一个__init__方法，用于初始化实例对象属性
    def __init__(self, brand, model, color):
        self.brand = brand
        self.model = model
        self.color = color

    # 定义一个__str__内置魔术方法，用于输出小汽车的相关信息
    def __str__(self):
        return f'汽车品牌：{self.brand}，汽车型号：{self.model}，汽车颜色：{self.color}'

# 2、实例化对象c1
c1 = Car('奔驰', 'S600', '黑色')
print(c1)

• __str__这个魔术方法是在类的外部，使用print(对象)时，自动被调用的
• 在类的内部定义__str__方法时，必须使用return返回一个字符串类型的数据

4、__del__()方法（删除方法或析构方法）

当删除对象时，python解释器也会默认调用__del__()方法。

class Person():
    # 构造函数__init__
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
        
    # 析构方法__del__
    def __del__(self):
        print(f'{self}对象已经被删除')

# 实例化对象
p1 = Person('白骨精', 100)
# 删除对象p1
del p1

__del__()方法在使用过程中，比较简单，但是其在实际开发中，有何作用呢？
答：主要用于关闭文件操作、关闭数据库连接等等。

5、总结

提到魔术方法，这个方法在什么情况下被触发？这个方法有什么实际的作用？

• __init__()：初始化方法或者称之为“构造函数”，在对象初始化时执行，其主要作用就是在对象初始化时，对对象进行初始化操作（如赋予属性）
• __str__()：对象字符串方法，当我们在类的外部，使用print方法输出对象时被触发，其主要功能就是对对象进行打印输出操作，要求方法必须使用return返回字符串格式的数据。
• __del__()：删除方法或者称之为“析构方法”，在对象被del删除时触发，其主要作用就是适用于关闭文件、关闭数据库连接等等。

面向对象的综合案例

案例1

定义学生信息类，包含姓名、成绩属性，定义成绩打印方法（90分及以上显示优秀，80分及以上显示良好，70分及以上显示中等，60分及以上显示合格，60分以下显示不及格）

学生对象（属性、方法）

# 1、定义学员信息类
class Student():
    # 2、定义学员对象属性
    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score

    # 3、定义一个方法，用于打印学员的成绩等级
    def print_grade(self):
        if self.score >= 90:
            print(f'学员姓名：{self.name}，学员成绩：{self.score}，优秀')
        elif self.score >= 80:
            print(f'学员姓名：{self.name}，学员成绩：{self.score}，良好')
        elif self.score >= 70:
            print(f'学员姓名：{self.name}，学员成绩：{self.score}，中等')
        elif self.score >= 60:
            print(f'学员姓名：{self.name}，学员成绩：{self.score}，及格')
        else:
            print(f'学员姓名：{self.name}，学员成绩：{self.score}，不及格')

# 4、实例化对象
tom = Student('Tom', 80)
tom.print_grade()

jennifier = Student('Jennifier', 59)
jennifier.print_grade()

案例2

小明体重75.0公斤，小明每次跑步会减掉0.50公斤，小明每次吃东西体重增加1公斤分析：

• 对象：小明
• 属性：姓名、体重
• 方法：跑步、吃东西
  

# 1、定义Person类
class Person():
    # 2、初始化对象属性，name和weight
    def __init__(self, name, weight):
        self.name = name
        self.weight = weight

    # 3、定义一个__str__方法打印对象的信息
    def __str__(self):
        return f'姓名：{self.name}，目前体重：{self.weight}KG'

    # 4、定义一个run方法代表跑步
    def run(self):
        self.weight -= 0.5

    # 5、定义一个eat方法代表吃饭
    def eat(self):
        self.weight += 1

# 6、实例化对象
xiaoming = Person('小明', 75.0)
print(xiaoming)

# 7、吃饭
xiaoming.eat()
print(xiaoming)

# 8、减肥跑步
xiaoming.run()
print(xiaoming)