第三十八课:类和对象:继承

内容来源于网络,本人只是在此稍作整理,如有涉及版权问题,归小甲鱼官方所有。

练习题(来自小甲鱼官方论坛)

0.继承机制给程序员带来最明显的好处是?

答:可以偷懒,据说这是每一个优秀程序猿的梦想!

如果一个类A继承自另一个类B,就把这个A称为B的子类,把B称为A的父类、基类、或者超类。继承可以使得子类具有父类的各种属性和方法,而不需要再次编写相同的代码。

在子类继承父类的同时,可以重新定义某些属性,并重写某些方法,即覆盖父类的原有属性和方法,使其获得与父类不同的功能。另外,为子类追加新的属性和方法也是常见的做法。


1.如果按以下方式重写魔法方法__ init__,结果会怎样?

>>> class MyClass:
    def __init__(self):
        return "I love FishC.com!"

答:会报错,因为__ init__特殊方法不应当返回除了None以外的任何对象。

>>> myClass = MyClass()
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in 
    myClass = MyClass()
TypeError: __init__() should return None, not 'str'

2.当子类定义了相同名字的属性或方法时,Python是否会自动删除父类的相关属性或方法?

答:不会删除。Python的做法跟其他大部分面向对象编程语言一样,都是将父类属性或方法覆盖,子类对象调用的时候会调用到覆盖后的新属性或方法,但父类的仍然存在,只是子类对象“看不到”。


3.假设已经有鸟类的定义,现在我要定义企鹅类继承于鸟类,但我们都知道企鹅是不会飞的,我们应该如何屏蔽父类(鸟类)中飞的方法?

答:覆盖父类方法,例如将函数体内容写pass,这样调用fly方法就没用任何反应了。

class Bird:
    def fly(self):
        print("Fly away!")

class Penguin(Bird):
    def fly(self):
        pass

bird = Bird()
penguin = Penguin()
bird.fly()
penguin.fly() # 不输出

只输出一个Fly away!

4.super函数有什么“超级”的地方?

答:super函数超级之处在于你不需要明确给出任何基类的名字,它会自动帮你找出所有基类以及对应的方法。由于你不用给出基类的名字,这就意味着你如果需要改变类继承关系,你只要改变class语句里的父类即可,而不必在大量代码中修改所有被继承的方法。


5.多重继承使用不当会导致重复调用(也叫钻石继承、菱形继承)的问题,请分析以下代码在实际编程中有可能导致什么问题?

class A():
    def __init__(self):
        print("进入A...")
        print("离开A...")

class B(A):
    def __init__(self):
        print("进入B...")
        A.__init__(self)
        print("离开B...")

class C(A):
    def __init__(self):
        print("进入C...")
        A.__init__(self)
        print("离开C...")

class D(B, C):
    def __init__(self):
        print("进入D...")
        B.__init__(self)
        C.__init__(self)
        print("离开D...")

d = D()

答:输出如下:

进入D...
进入B...
进入A...
离开A...
离开B...
进入C...
进入A...
离开A...
离开C...
离开D...

多重继承容易导致重复调用问题,下边实例化D类后我们发现A被前后进入了两次。这有什么危害呢?举个例子,假如A的初始化方法里有一个计数器,那这样D一实例化,A的计数器就跑两次(如果遭遇多个钻石结构重叠还要更多),很明显是不符合程序设计的初衷的(程序应该可控,而不能受到继承关系影响)。而且多重继承很影响代码的调试。


6.如何解决上一题中出现的问题?

答:super函数再次大显神威。

class A():
    def __init__(self):
        print("进入A...")
        print("离开A...")

class B(A):
    def __init__(self):
        print("进入B...")
        super().__init__()
        print("离开B...")

class C(A):
    def __init__(self):
        print("进入C...")
        super().__init__()
        print("离开C...")

class D(B, C):
    def __init__(self):
        print("进入D...")
        super().__init__()
        print("离开D...")

d = D()

输出:

进入D...
进入B...
进入C...
进入A...
离开A...
离开C...
离开B...
离开D...

编程题

0.定义一个点(Point)类和直线(Line)类,使用getLen方法可以获得直线的长度。

提示:
1️⃣设点A(X1,Y1)、B(X2,Y2),则两点构成的直线长度为|AB| = √(X1-X2)^2 + (Y1-Y2)^2
2️⃣Python中计算开根号可使用math模块中的sqrt函数
3️⃣直线需有两点构成,因此初始化时需要有两个点(Point)对象作为参数

答:代码如下:

import math

class Point():
    def __init__(self, x=0, y=0):
        self.x = x
        self.y = y

    def getX(self):
        return self.x

    def getY(self):
        return self.y

class Line():
    def __init__(self, p1, p2):
        self.x = p1.getX() - p2.getX()
        self.y = p1.getY() - p2.getY()
        self.len = math.sqrt(self.x * self.x + self.y * self.y)

    def getLen(self):
        return self.len

p1 = Point(1, 1)
p2 = Point(1, 4)
line = Line(p1, p2)
print(line.getLen())

1.请写下这一节课你学习到的内容:格式不限,回忆并复述是加强记忆的好方式!

  • 继承
    摘自(https://www.liaoxuefeng.com/wiki/0014316089557264a6b348958f449949df42a6d3a2e542c000/001431865288798deef438d865e4c2985acff7e9fad15e3000)
    在OOP程序设计中,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(Subclass),而被继承的class称为基类、父类或超类(Base class、Super class)。
    比如,我们已经编写了一个名为Animal的class,有一个run()方法可以直接打印:
class Animal(object):
    def run(self):
        print('Animal is running...')

当我们需要编写Dog和Cat类时,就可以直接从Animal类继承:

class Dog(Animal):
    pass

class Cat(Animal):
    pass

对于Dog来说,Animal就是它的父类,对于Animal来说,Dog就是它的子类。Cat和Dog类似。
继承有什么好处?最大的好处是子类获得了父类的全部功能。由于Animial实现了run()方法,因此,Dog和Cat作为它的子类,什么事也没干,就自动拥有了run()方法:

dog = Dog()
dog.run()

cat = Cat()
cat.run()

运行结果如下:

Animal is running...
Animal is running...

当然,也可以对子类增加一些方法,比如Dog类:

class Dog(Animal):

    def run(self):
        print('Dog is running...')

    def eat(self):
        print('Eating meat...')

继承的第二个好处需要我们对代码做一点改进。你看到了,无论是Dog还是Cat,它们run()的时候,显示的都是Animal is running...,符合逻辑的做法是分别显示Dog is running...和Cat is running...,因此,对Dog和Cat类改进如下:

class Dog(Animal):

    def run(self):
        print('Dog is running...')

class Cat(Animal):

    def run(self):
        print('Cat is running...')

再次运行,结果如下:

Dog is running...
Cat is running...

当子类和父类都存在相同的run()方法时,我们说,子类的run()覆盖了父类的run(),在代码运行的时候,总是会调用子类的run()。这样,我们就获得了继承的另一个好处:多态。
要理解什么是多态,我们首先要对数据类型再作一点说明。当我们定义一个class的时候,我们实际上就定义了一种数据类型。我们定义的数据类型和Python自带的数据类型,比如str、list、dict没什么两样:

a = list() # a是list类型
b = Animal() # b是Animal类型
c = Dog() # c是Dog类型

判断一个变量是否是某个类型可以用isinstance()判断:

>>> isinstance(a, list)
True
>>> isinstance(b, Animal)
True
>>> isinstance(c, Dog)
True

看来a、b、c确实对应着list、Animal、Dog这3种类型。

但是等等,试试:

>>> isinstance(c, Animal)
True

看来c不仅仅是Dog,c还是Animal!
不过仔细想想,这是有道理的,因为Dog是从Animal继承下来的,当我们创建了一个Dog的实例c时,我们认为c的数据类型是Dog没错,但c同时也是Animal也没错,Dog本来就是Animal的一种!
所以,在继承关系中,如果一个实例的数据类型是某个子类,那它的数据类型也可以被看做是父类。但是,反过来就不行:

>>> b = Animal()
>>> isinstance(b, Dog)
False

Dog可以看成Animal,但Animal不可以看成Dog。
要理解多态的好处,我们还需要再编写一个函数,这个函数接受一个Animal类型的变量:

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

当我们传入Animal的实例时,run_twice()就打印出:

>>> run_twice(Animal())
Animal is running...
Animal is running...

当我们传入Dog的实例时,run_twice()就打印出:

>>> run_twice(Dog())
Dog is running...
Dog is running...

当我们传入Cat的实例时,run_twice()就打印出:

>>> run_twice(Cat())
Cat is running...
Cat is running...

看上去没啥意思,但是仔细想想,现在,如果我们再定义一个Tortoise类型,也从Animal派生:

class Tortoise(Animal):
    def run(self):
        print('Tortoise is running slowly...')

当我们调用run_twice()时,传入Tortoise的实例:

>>> run_twice(Tortoise())
Tortoise is running slowly...
Tortoise is running slowly...

你会发现,新增一个Animal的子类,不必对run_twice()做任何修改,实际上,任何依赖Animal作为参数的函数或者方法都可以不加修改地正常运行,原因就在于多态。
多态的好处就是,当我们需要传入Dog、Cat、Tortoise……时,我们只需要接收Animal类型就可以了,因为Dog、Cat、Tortoise……都是Animal类型,然后,按照Animal类型进行操作即可。由于Animal类型有run()方法,因此,传入的任意类型,只要是Animal类或者子类,就会自动调用实际类型的run()方法,这就是多态的意思。

对于一个变量,我们只需要知道它是Animal类型,无需确切地知道它的子类型,就可以放心地调用run()方法,而具体调用的run()方法是作用在Animal、Dog、Cat还是Tortoise对象上,由运行时该对象的确切类型决定,这就是多态真正的威力:调用方只管调用,不管细节,而当我们新增一种Animal的子类时,只要确保run()方法编写正确,不用管原来的代码是如何调用的。这就是著名的“开闭”原则:

对扩展开放:允许新增Animal子类;

对修改封闭:不需要修改依赖Animal类型的run_twice()等函数。

继承还可以一级一级地继承下来,就好比从爷爷到爸爸、再到儿子这样的关系。而任何类,最终都可以追溯到根类object,这些继承关系看上去就像一颗倒着的树。比如如下的继承树:


继承树.png

要想在子类使用父类的方法,有以下两种:

  • 调用未绑定的父类方法
  • 使用super函数
  • 多重继承

你可能感兴趣的:(第三十八课:类和对象:继承)