1.6python进阶-面向对象编程-类及实例的使用

目录:

  • 前言:
  • 一,创建和使用类
    • (1)创建 Dog 类
    • (2)根据类创建实例
  • 二,使用类和实例
    • (1) Car 类
    • (2)给属性指定默认值
    • (3)修改属性的值
  • 三,继承
    • (1)子类的方法__init__()
    • (2)Python 2.7 中的继承
    • (3)给子类定义属性和方法
    • (4)重写父类的方法
    • (5)将实例用作属性
    • (6)模拟实物
  • 四,导入类
    • (1)导入单个类
    • (2)在一个模块中存储多个类
    • (3)从一个模块中导入多个类
    • (4)导入整个模块
    • (5)导入模块中的所有类
    • (6)在一个模块中导入另一个模块
    • (7)自定义工作流程
  • 五, Python 标准库
  • 六,类编码风格
  • 七,拓展(转载至其他博客 ):
  • 八,总结:

前言:

面向对象编程是最有效的软件编写方法之一。在面向对象编程中, 你编写表示现实世界中的事物和情景的类,并基于这些类来创建对象。 编写类时,你定义一大类对象都有的通用行为。基于类创建对象时, 每个对象都自动具备这种通用行为,然后可根据需要赋予每个对象独 特的个性。使用面向对象编程可模拟现实情景,其逼真程度达到了令 你惊讶的地步。
根据类来创建对象被称为实例化,这让你能够使用类的实例。在本节中,你将编写一些类并创建其实例。你将指定可在实例中存储什 么信息,定义可对这些实例执行哪些操作。你还将编写一些类来扩展 既有类的功能,让相似的类能够高效地共享代码。你将把自己编写的类存储在模块中,并在 自己的程序文件中导入其他程序员编写的类。 理解面向对象编程有助于你像程序员那样看世界,还可以帮助你真正明白自己编写的代 码:不仅是各行代码的作用,还有代码背后更宏大的概念。了解类背后的概念可培养逻辑思 维,让你能够通过编写程序来解决遇到的几乎任何问题。 随着面临的挑战日益严峻,类还能让你以及与你合作的其他程序员的生活更轻松。如果 你与其他程序员基于同样的逻辑来编写代码,你们就能明白对方所做的工作;你编写的程序 将能被众多合作者所理解,每个人都能事半功倍。
python作为一种全场景和‘超级语言’,必定可以使用面向对象编程的方法,二者结合在一起必定会提高解决问题的能力和提升工作的效率,让我们来一起看看吧。
本文以《Python编程:从入门到实践》([美] Eric Matthes著,袁国忠译)图书为知识基础,通过作者和一些实例来介绍面向对象编程的方法,原书看通过正规渠道进行购买和阅读。

一,创建和使用类

(1)创建 Dog 类

使用类几乎可以模拟任何东西。下面来编写一个表示小狗的简单类Dog——它表示的不是特 定的小狗,而是任何小狗。对于大多数宠物狗,我们都知道些什么呢?它们都有名字和年龄;我 们还知道,大多数小狗还会蹲下和打滚。由于大多数小狗都具备上述两项信息(名字和年龄)和 两种行为(蹲下和打滚),我们的Dog类将包含它们。这个类让Python知道如何创建表示小狗的对 象。编写这个类后,我们将使用它来创建表示特定小狗的实例。
注意:python3中创建类略有不同,在类名括号内添加‘object’.,也可以什么都不加,包括括号。

#创建类的模板:
class ClassName(object): 
 --snip--(代码)

以后上面这个都会表示定义类的代码简称

class Dog(object):#1
    def __init__(self,name,age):#2
        self.name=name#3
        self.age=age
        
    def sit(self):#4
        print(self.name.title()+"is now sitting.")
	"""模拟小狗被命令时蹲下"""
    def roll_over(self):
        print(self.name.title()+"rolled over!")
    """模拟小狗被命令时打滚"""

这里需要注意的地方很多,但你也不用担心,本章充斥着这样的结构,你有大把的机会熟悉 它。在#1处,我们定义了一个名为Dog的类。根据约定,在Python中,首字母大写的名称指的是类。 这个类定义中的括号是空的,因为我们要从空白创建这个类。 1. 方法__init__() 类中的函数称为方法;你前面学到的有关函数的一切都适用于方法,就目前而言,唯一重要 的差别是调用方法的方式。#2模拟小狗被命令时打滚"""处的方法__init__()是一个特殊的方法,每当你根据Dog类创建新实 例时,Python都会自动运行它。在这个方法的名称中,开头和末尾各有两个下划线,这是一种约 定,旨在避免Python默认方法与普通方法发生名称冲突。 我们将方法__init__()定义成了包含三个形参:self、name和age。在这个方法的定义中,形 参self必不可少,还必须位于其他形参的前面。为何必须在方法定义中包含形参self呢?因为 Python调用这个__init__()方法来创建Dog实例时,将自动传入实参self。每个与类相关联的方法 调用都自动传递实参self,它是一个指向实例本身的引用,让实例能够访问类中的属性和方法。 我们创建Dog实例时,Python将调用Dog类的方法__init__()。我们将通过实参向Dog()传递名字和 年龄;self会自动传递,因此我们不需要传递它。每当我们根据Dog类创建实例时,都只需给最 后两个形参(name和age)提供值。 #3处定义的两个变量都有前缀self。以self为前缀的变量都可供类中的所有方法使用,我们 还可以通过类的任何实例来访问这些变量。self.name = name获取存储在形参name中的值,并将 其存储到变量name中,然后该变量被关联到当前创建的实例。self.age = age的作用与此类似。 ) 像这样可通过实例访问的变量称为属性。 Dog类还定义了另外两个方法:sit()和roll_over()(见#4 )。由于这些方法不需要额外的信 息,如名字或年龄,因此它们只有一个形参self。我们后面将创建的实例能够访问这些方法,换 句话说,它们都会蹲下和打滚。当前,sit()和roll_over()所做的有限,它们只是打印一条消息, 指出小狗正蹲下或打滚。但可以扩展这些方法以模拟实际情况:如果这个类包含在一个计算机游 戏中,这些方法将包含创建小狗蹲下和打滚动画效果的代码。如果这个类是用于控制机器狗的, 这些方法将引导机器狗做出蹲下和打滚的动作。

(2)根据类创建实例

可将类视为有关如何创建实例的说明。Dog类是一系列说明,让Python知道如何创建表示特 定小狗的实例。
下面来创建一个表示特定小狗的实例:

class Dog(object):
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age
        
    def sit(self):
        print(self.name.title()+"is now sitting.")

    def roll_over(self):
        print(self.name.title()+"rolled over!")
my_dog=Dog('willie',6)#1
print("My dog's name is "+my_dog.name.title()+".")#2
print("My dog is "+str(my_dog.age)+".")#3

这里使用的是前一个示例中编写的Dog类。在#1处,我们让Python创建一条名字为’willie’、 年龄为6的小狗。遇到这行代码时,Python使用实参’willie’和6调用Dog类中的方法__init__()。 方法__init__()创建一个表示特定小狗的示例,并使用我们提供的值来设置属性name和age。方法 init()并未显式地包含return语句,但Python自动返回一个表示这条小狗的实例。我们将这 个实例存储在变量my_dog中。在这里,命名约定很有用:我们通常可以认为首字母大写的名称(如 Dog)指的是类,而小写的名称(如my_dog)指的是根据类创建的实例。
1.访问属性 要访问实例的属性,可使用句点表示法。在#2处,我们编写了如下代码来访问my_dog的属性name的值:

my_dog.name

句点表示法在Python中很常用,这种语法演示了Python如何获悉属性的值。在这里,Python 先找到实例my_dog,再查找与这个实例相关联的属性name。在Dog类中引用这个属性时,使用的 是self.name。在#3处,我们使用同样的方法来获取属性age的值。在前面的第1条print语句中, my_dog.name.title()将my_dog的属性name的值’willie’改为首字母大写的;在第2条print语句中, str(my_dog.age)将my_dog的属性age的值6转换为字符串。
输出是有关my_dog的摘要:

My dog's name is Willie.
my dog is 6.
>>> 

2.调用方法 根据Dog类创建实例后,就可以使用句点表示法来调用Dog类中定义的任何方法。下面来让小 狗蹲下和打滚:

class ClassName(object): 
 --snip--(代码)
my_dog=Dog('willie',6)
my_dog.sit()
my_dog.roll_over()

要调用方法,可指定实例的名称(这里是my_dog)和要调用的方法,并用句点分隔它们。遇 到代码my_dog.sit()时,Python在类Dog中查找方法sit()并运行其代码。Python以同样的方式解读 代码my_dog.roll_over()。 Willie按我们的命令做了:

Willie is now sitting.
Willie rolled over!
>>>

这种语法很有用。如果给属性和方法指定了合适的描述性名称,如name、age、sit()和 roll_over(),即便是从未见过的代码块,我们也能够轻松地推断出它是做什么的。
3. 创建多个实例 可按需求根据类创建任意数量的实例。下面再创建一个名为your_dog的实例:

class Dog(object):
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age
        
    def sit(self):
        print(self.name.title()+" is now sitting.")

    def roll_over(self):
        print(self.name.title()+" rolled over!")
my_dog=Dog('willie',6)
your_dog=Dog('lucy',3)
print("My dog's name is "+my_dog.name.title()+".")
print("My dog is "+str(my_dog.age)+".")
my_dog.sit()
my_dog.roll_over()
print("Your dog's name is "+my_dog.name.title()+".")
print("Your dog is "+str(my_dog.age)+".")
your_dog.sit()


在这个实例中,我们创建了两条小狗,它们分别名为Willie和Lucy。每条小狗都是一个独立 的实例,有自己的一组属性,能够执行相同的操作:

My dog's name is Willie.
my dog is 6.
Willie is now sitting.
Willie rolled over!
Your dog's name is Willie.
Your dog is 6.
Lucy is now sitting.
>>>

就算我们给第二条小狗指定同样的名字和年龄,Python依然会根据Dog类创建另一个实例。 你可按需求根据一个类创建任意数量的实例,条件是将每个实例都存储在不同的变量中,或占用 列表或字典的不同位置。

1.6python进阶-面向对象编程-类及实例的使用_第1张图片

二,使用类和实例

你可以使用类来模拟现实世界中的很多情景。类编写好后,你的大部分时间都将花在使用根
据类创建的实例上。你需要执行的一个重要任务是修改实例的属性。你可以直接修改实例的属性, 也可以编写方法以特定的方式进行修改。

(1) Car 类

下面来编写一个表示汽车的类,它存储了有关汽车的信息,还有一个汇总这些信息的方法:

class Car():
    def __init__(self,make,model,year):#1
        """初始化描述汽车的属性"""
        self.make=make
        self.model=model
        self.year=year

    def get_descriptive_name(self):#2
        """返回整洁的描述性信息"""
        long_name=str(self.year)+" "+self.make+" "+self.model
        return long_name.title()

my_new_car=Car('aud1','a4',2016)#3
print(my_new_car.get_descriptive_name())

在#1处,我们定义了方法__init__()。与前面的Dog类中一样,这个方法的第一个形参为self; 我们还在这个方法中包含了另外三个形参:make、model和year。方法__init__()接受这些形参的 值,并将它们存储在根据这个类创建的实例的属性中。创建新的Car实例时,我们需要指定其制 造商、型号和生产年份。 在#2处,我们定义了一个名为get_descriptive_name()的方法,它使用属性year、make和model 创建一个对汽车进行描述的字符串,让我们无需分别打印每个属性的值。为在这个方法中访问属 性的值,我们使用了self.make、self.model和self.year。在#3处,我们根据Car类创建了一个实 例,并将其存储到变量my_new_car中。接下来,我们调用方法get_descriptive_name(),指出我 们拥有的是一辆什么样的汽车:

2016 Aud1 A4
>>> 

为让这个类更有趣,下面给它添加一个随时间变化的属性,它存储汽车的总里程。

(2)给属性指定默认值

类中的每个属性都必须有初始值,哪怕这个值是0或空字符串。在有些情况下,如设置默认 值时,在方法__init__()内指定这种初始值是可行的;如果你对某个属性这样做了,就无需包含 为它提供初始值的形参。
下面来添加一个名为odometer_reading的属性,其初始值总是为0。我们还添加了一个名为 read_odometer()的方法,用于读取汽车的里程表:

class Car():
    def __init__(self,make,model,year):#1
        """初始化描述汽车的属性"""
        self.make=make
        self.model=model
        self.year=year
        self.odometer_reading=0#1

    def get_descriptive_name(self):
        """返回整洁的描述性信息"""
        long_name=str(self.year)+" "+self.make+" "+self.model
        return long_name.title()

    def read_odometer(self):#2
        """打印一条指出汽车里程的消息"""
        print("This car has "+str(self.odometer_reading)+" meters on it.")
        
my_new_car=Car('aud1','a4',2016)
print(my_new_car.get_descriptive_name())
my_new_car.read_odometer()


现在,当Python调用方法__init__()来创建新实例时,将像前一个示例一样以属性的方式存 储制造商、型号和生产年份。接下来,Python将创建一个名为odometer_reading的属性,并将其 初始值设置为0(见#1)。在#2处,我们还定义了一个名为read_odometer()的方法,它让你能够轻 松地获悉汽车的里程。
一开始汽车的里程为0:

2016 Aud1 A4
This car has 0 meters on it.
>>> 

出售时里程表读数为0的汽车并不多,因此我们需要一个修改该属性的值的途径。

(3)修改属性的值

可以以三种不同的方式修改属性的值:**直接通过实例进行修改;通过方法进行设置;通过方法进行递增(增加特定的值)。**下面依次介绍这些方法。
1.直接修改属性的值
要修改属性的值,最简单的方式是通过实例直接访问它。下面的代码直接将里程表读数设置 23:

class Car():
    def __init__(self,make,model,year):#1
        """初始化描述汽车的属性"""
        self.make=make
        self.model=model
        self.year=year
        self.odometer_reading=0

    def get_descriptive_name(self):#2
        """返回整洁的描述性信息"""
        long_name=str(self.year)+" "+self.make+" "+self.model
        return long_name.title()

    def read_odometer(self):
        """打印一条指出汽车里程的消息"""
        print("This car has "+str(self.odometer_reading)+" meters on it.")
        
my_new_car=Car('aud1','a4',2016)#3
print(my_new_car.get_descriptive_name())
my_new_car.odometer_reading=23#1
my_new_car.read_odometer()


在#1处,我们使用句点表示法来直接访问并设置汽车的属性odometer_reading。这行代码让
Python在实例my_new_car中找到属性odometer_reading,并将该属性的值设置为23:

2016 Aud1 A4
This car has 23 meters on it.
>>> 

有时候需要像这样直接访问属性,但其他时候需要编写对属性进行更新的方法。
2. 通过方法修改属性的值 如果有替你更新属性的方法,将大有裨益。这样,你就无需直接访问属性,而可将值传递给 一个方法,由它在内部进行更新。 下面的示例演示了一个名为update_odometer()的方法:

class Car():
    def __init__(self,make,model,year):
        """初始化描述汽车的属性"""
        self.make=make
        self.model=model
        self.year=year
        self.odometer_reading=0

    def get_descriptive_name(self):
        """返回整洁的描述性信息"""
        long_name=str(self.year)+" "+self.make+" "+self.model
        return long_name.title()

    def update_odometer(self,mileage):#1
        """将里程表读数设置为指定的值"""
        self.odometer_reading=mileage
        

    def read_odometer(self):
        """打印一条指出汽车里程的消息"""
        print("This car has "+str(self.odometer_reading)+" meters on it.")
        
my_new_car=Car('aud1','a4',2016)
print(my_new_car.get_descriptive_name())
my_new_car.update_odometer(23)#2
my_new_car.read_odometer()


对Car类所做的唯一修改是在#1处添加了方法update_odometer()。这个方法接受一个里程值, 并将其存储到self.odometer_reading中。在#2处,我们调用了update_odometer(),并向它提供了 实参23(该实参对应于方法定义中的形参mileage)。它将里程表读数设置为23;而方法 read_odometer()打印该读数:

2016 Aud1 A4
This car has 23 meters on it.
>>> 

可对方法update_odometer()进行扩展,使其在修改里程表读数时做些额外的工作。下面来添
加一些逻辑,禁止任何人将里程表读数往回调:

class Car():
    def __init__(self,make,model,year):
        """初始化描述汽车的属性"""
        self.make=make
        self.model=model
        self.year=year
        self.odometer_reading=0

    def get_descriptive_name(self):
        """返回整洁的描述性信息"""
        long_name=str(self.year)+" "+self.make+" "+self.model
        return long_name.title()

    def update_odometer(self,mileage):
        """将里程表读数设置为指定的值"""
        if mileage >=self.odometer_reading:#1
            self.odometer_reading=mileage
        else:#2
            print("You can't roll back an odometer!")  
        
    def read_odometer(self):
        """打印一条指出汽车里程的消息"""
        print("This car has "+str(self.odometer_reading)+" meters on it.")
        
my_new_car=Car('aud1','a4',2016)
print(my_new_car.get_descriptive_name())
my_new_car.update_odometer(23)
my_new_car.read_odometer()


现在,update_odometer()在修改属性前检查指定的读数是否合理。如果新指定的里程 (mileage)大于或等于原来的里程(self.odometer_reading),就将里程表读数改为新指定的里 程(见#1);否则就发出警告,指出不能将里程表往回拨(见#2)。
3. 通过方法对属性的值进行递增 有时候需要将属性值递增特定的量,而不是将其设置为全新的值。假设我们购买了一辆二手 车,且从购买到登记期间增加了100英里的里程,下面的方法让我们能够传递这个增量,并相应 地增加里程表读数:

class Car():
    def __init__(self,make,model,year):
        """初始化描述汽车的属性"""
        self.make=make
        self.model=model
        self.year=year
        self.odometer_reading=0

    def get_descriptive_name(self):
        """返回整洁的描述性信息"""
        long_name=str(self.year)+" "+self.make+" "+self.model
        return long_name.title()

    def update_odometer(self,mileage):
        """将里程表读数设置为指定的值"""
        if mileage >=self.odometer_reading:
            self.odometer_reading=mileage
        else:#2
            print("You can't roll back an odometer!")

    def increment_odometer(self, miles):#1
        """将里程表读数增加指定的量"""
        self.odometer_reading += miles
        
        
    def read_odometer(self):
        """打印一条指出汽车里程的消息"""
        print("This car has "+str(self.odometer_reading)+" meters on it.")
        
my_new_car=Car('Subaru','outback',2013)#2
print(my_new_car.get_descriptive_name())
my_new_car.update_odometer(23500)#3
my_new_car.read_odometer()
my_new_car.increment_odometer(100)#4
my_new_car.read_odometer()



在#1处,新增的方法increment_odometer()接受一个单位为英里的数字,并将其加入到 self.odometer_reading中。在#2处,我们创建了一辆二手车——my_used_car。在#3处,我们调用 方法update_odometer()并传入23500,将这辆二手车的里程表读数设置为23 500。在#4处,我们调 用increment_odometer()并传入100,以增加从购买到登记期间行驶的100英里:

2016 Aud1 A4
This car has 23500 meters on it.
This car has 23600 meters on it.
>>> 

你可以轻松地修改这个方法,以禁止增量为负值,从而防止有人利用它来回拨里程表。
注意 你可以使用类似于上面的方法来控制用户修改属性值(如里程表读数)的方式,但能够
访问程序的人都可以通过直接访问属性来将里程表修改为任何值。要确保安全,除了进
行类似于前面的基本检查外,还需特别注意细节。

1.6python进阶-面向对象编程-类及实例的使用_第2张图片

三,继承

编写类时,并非总是要从空白开始。如果你要编写的类是另一个现成类的特殊版本,可使用 继承。一个类继承另一个类时,它将自动获得另一个类的所有属性和方法;原有的类称为父类, 而新类称为子类。子类继承了其父类的所有属性和方法,同时还可以定义自己的属性和方法。

(1)子类的方法__init__()

创建子类的实例时,Python首先需要完成的任务是给父类的所有属性赋值。为此,子类的方 法__init__()需要父类施以援手。
例如,下面来模拟电动汽车。电动汽车是一种特殊的汽车,因此我们可以在前面创建的Car 类的基础上创建新类ElectricCar,这样我们就只需为电动汽车特有的属性和行为编写代码。
下面来创建一个简单的ElectricCar类版本,它具备Car类的所有功能:
(建议用pycharm运行)

class Car:#1
    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化描述汽车的属性"""
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
        self.odometer_reading = 0

    def get_descriptive_name(self):
        """返回整洁的描述性信息"""
        long_name = str(self.year) + " " + self.make + " " + self.model
        return long_name.title()

    def update_odometer(self, mileage):
        """将里程表读数设置为指定的值"""
        if mileage >= self.odometer_reading:
            self.odometer_reading = mileage
        else:  # 2
            print("You can't roll back an odometer!")

    def increment_odometer(self, miles):  # 1
        """将里程表读数增加指定的量"""
        self.odometer_reading += miles

    def read_odometer(self):
        """打印一条指出汽车里程的消息"""
        print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " meters on it.")


class ElectricCar(Car):#2
    """电动汽车的独特之处"""

    def __init__(self, make, model, year):#3
        super().__init__(make, model, year)#4


my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)#5
print(my_tesla.get_descriptive_name())



首先是Car类的代码(见#1)。创建子类时,父类必须包含在当前文件中,且位于子类前面。 在#2处,我们定义了子类ElectricCar。定义子类时,必须在括号内指定父类的名称。方法__init__() 接受创建Car实例所需的信息(见#3)。
#4处的super()是一个特殊函数,帮助Python将父类和子类关联起来。这行代码让Python调用 ElectricCar的父类的方法__init__(),让ElectricCar实例包含父类的所有属性。父类也称为超 类(superclass),名称super因此而得名。 为测试继承是否能够正确地发挥作用,我们尝试创建一辆电动汽车,但提供的信息与创建普 通汽车时相同。在#5处,我们创建ElectricCar类的一个实例,并将其存储在变量my_tesla中。这 行代码调用ElectricCar类中定义的方法__init__(),后者让Python调用父类Car中定义的方法 init()。我们提供了实参’tesla’、'model s’和2016。 除方法__init__()外,电动汽车没有其他特有的属性和方法。当前,我们只想确认电动汽车 具备普通汽车的行为:

2016 Tesla Model S

ElectricCar实例的行为与Car实例一样,现在可以开始定义电动汽车特有的属性和方法了。

(2)Python 2.7 中的继承

在Python 2.7中,继承语法稍有不同,ElectricCar类的定义类似于下面这样:

class Car(object): 
	def __init__(self, make, model, year): 
 		--snip-- 
class ElectricCar(Car): 
 	def __init__(self, make, model, year): 
		super(ElectricCar, self).__init__(make, model, year) 
 		--snip-- 

函数super()需要两个实参:子类名和对象self。为帮助Python将父类和子类关联起来,这些 实参必不可少。另外,在Python 2.7中使用继承时,务必在定义父类时在括号内指定object。

(3)给子类定义属性和方法

让一个类继承另一个类后,可添加区分子类和父类所需的新属性和方法。
下面来添加一个电动汽车特有的属性(电瓶),以及一个描述该属性的方法。我们将存储电 瓶容量,并编写一个打印电瓶描述的方法:

class Car():
    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化描述汽车的属性"""
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
        self.odometer_reading = 0

    def get_descriptive_name(self):
        """返回整洁的描述性信息"""
        long_name = str(self.year) + " " + self.make + " " + self.model
        return long_name.title()

    def update_odometer(self, mileage):
        """将里程表读数设置为指定的值"""
        if mileage >= self.odometer_reading:
            self.odometer_reading = mileage
        else:  # 2
            print("You can't roll back an odometer!")

    def increment_odometer(self, miles):  # 1
        """将里程表读数增加指定的量"""
        self.odometer_reading += miles

    def read_odometer(self):
        """打印一条指出汽车里程的消息"""
        print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " meters on it.")


class ElectricCar(Car):
    """电动汽车的独特之处"""

    def __init__(self, make, model, year):
        super().__init__(make, model, year)
        self.battery_size = 70#1

    def describe_battery(self):#2
        """打印一条描述电瓶容量的消息"""
        print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-kWh battery.")


my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.describe_battery()

在#1处,我们添加了新属性self.battery_size,并设置其初始值(如70)。根据ElectricCar 类 创建的所有实例都将包含这个属性,但所有Car实例都不包含它。在#2处,我们还添加了一个名 为describe_battery()的方法,它打印有关电瓶的信息。我们调用这个方法时,将看到一条电动 汽车特有的描述:

2016 Tesla Model S
This car has a 70-kWh battery.

对于ElectricCar类的特殊化程度没有任何限制。模拟电动汽车时,你可以根据所需的准确 程度添加任意数量的属性和方法。如果一个属性或方法是任何汽车都有的,而不是电动汽车特有 的,就应将其加入到Car类而不是ElectricCar类中。这样,使用Car类的人将获得相应的功能,而 ElectricCar类只包含处理电动汽车特有属性和行为的代码。

(4)重写父类的方法

对于父类的方法,只要它不符合子类模拟的实物的行为,都可对其进行重写。为此,可在子 类中定义一个这样的方法,即它与要重写的父类方法同名。这样,Python将不会考虑这个父类方 法,而只关注你在子类中定义的相应方法。
假设Car类有一个名为fill_gas_tank()的方法,它对全电动汽车来说毫无意义,因此你可能 想重写它。下面演示了一种重写方式:

class ElectricCar(Car): 
	 --snip-- 
 	def fill_gas_tank(): 
 	"""电动汽车没有油箱""" 
 		print("This car doesn't need a gas tank!") 

现在,如果有人对电动汽车调用方法fill_gas_tank(),Python将忽略Car类中的方法 fill_gas_tank(),转而运行上述代码。使用继承时,可让子类保留从父类那里继承而来的精华, 并剔除不需要的糟粕。父类的fill_gas_tank()方法并没改变,如果其他子类没重写的,还是沿用该方法,只是该子类重写的fill_gas_tank()方法改变它继承该方法!

(5)将实例用作属性

使用代码模拟实物时,你可能会发现自己给类添加的细节越来越多:属性和方法清单以及文 件都越来越长。在这种情况下,可能需要将类的一部分作为一个独立的类提取出来。你可以将大 型类拆分成多个协同工作的小类。
例如,不断给ElectricCar类添加细节时,我们可能会发现其中包含很多专门针对汽车电瓶 的属性和方法。在这种情况下,我们可将这些属性和方法提取出来,放到另一个名为Battery的 类中,并将一个Battery实例用作ElectricCar类的一个属性:

class Car():
    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化描述汽车的属性"""
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
        self.odometer_reading = 0

    def get_descriptive_name(self):
        """返回整洁的描述性信息"""
        long_name = str(self.year) + " " + self.make + " " + self.model
        return long_name.title()

    def update_odometer(self, mileage):
        """将里程表读数设置为指定的值"""
        if mileage >= self.odometer_reading:
            self.odometer_reading = mileage
        else:  # 2
            print("You can't roll back an odometer!")

    def increment_odometer(self, miles):  # 1
        """将里程表读数增加指定的量"""
        self.odometer_reading += miles

    def read_odometer(self):
        """打印一条指出汽车里程的消息"""
        print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " meters on it.")

class Battery():#1
    """一次模拟电动汽车电瓶的简单尝试"""
    def __init__(self, battery_size=70):#2
        """初始化电瓶的属性"""
        self.battery_size = battery_size

    def describe_battery(self):#3
        """打印一条描述电瓶容量的消息"""
        print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-kWh battery.")


class ElectricCar(Car):
    """电动汽车的独特之处"""

    def __init__(self, make, model, year):
        super().__init__(make, model, year)
        self.battery = Battery()#4

my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.battery.describe_battery()


在#1处,我们定义了一个名为Battery的新类,它没有继承任何类。#2处的方法__init__()除 self外,还有另一个形参battery_size。这个形参是可选的:如果没有给它提供值,电瓶容量将 被设置为70。方法describe_battery()也移到了这个类中(见#3)。
在ElectricCar类中,我们添加了一个名为self.battery的属性(见#4)。这行代码让Python 创建一个新的Battery实例(由于没有指定尺寸,因此为默认值70),并将该实例存储在属性 self.battery中。每当方法__init__()被调用时,都将执行该操作;因此现在每个ElectricCar实 例都包含一个自动创建的Battery实例。
我们创建一辆电动汽车,并将其存储在变量my_tesla中。要描述电瓶时,需要使用电动汽车 的属性battery:

my_tesla.battery.describe_battery()

这行代码让Python在实例my_tesla中查找属性battery,并对存储在该属性中的Battery实例 调用方法describe_battery()。
输出与我们前面看到的相同:

2016 Tesla Model S
This car has a 70-kWh battery.

这看似做了很多额外的工作,但现在我们想多详细地描述电瓶都可以,且不会导致ElectricCar 类混乱不堪。下面再给Battery类添加一个方法,它根据电瓶容量报告汽车的续航里程:

class Car():
    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化描述汽车的属性"""
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
        self.odometer_reading = 0

    def get_descriptive_name(self):
        """返回整洁的描述性信息"""
        long_name = str(self.year) + " " + self.make + " " + self.model
        return long_name.title()

    def update_odometer(self, mileage):
        """将里程表读数设置为指定的值"""
        if mileage >= self.odometer_reading:
            self.odometer_reading = mileage
        else:  # 2
            print("You can't roll back an odometer!")

    def increment_odometer(self, miles): 
        """将里程表读数增加指定的量"""
        self.odometer_reading += miles

    def read_odometer(self):
        """打印一条指出汽车里程的消息"""
        print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " meters on it.")

class Battery():#1
    """一次模拟电动汽车电瓶的简单尝试"""
    def __init__(self, battery_size=70):
        """初始化电瓶的属性"""
        self.battery_size = battery_size

    def describe_battery(self):#3
        """打印一条描述电瓶容量的消息"""
        print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-kWh battery.")
    def get_range(self,):#1
        """打印一条消息,指出电瓶的续航里程"""
        if self.battery_size==70:
            range=240
        elif self.battery_size ==85:
            range=270
        message = "This car can go approximately " + str(range)
        message += " miles on a full charge."
        print(message)


class ElectricCar(Car):
    """电动汽车的独特之处"""

    def __init__(self, make, model, year):
        super().__init__(make, model, year)
        self.battery = Battery()#4

my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.battery.describe_battery()
my_tesla.battery.get_range()#2

#1处新增的方法get_range()做了一些简单的分析:如果电瓶的容量为70kWh,它就将续航里 程设置为240英里;如果容量为85kWh,就将续航里程设置为270英里,然后报告这个值。为使用 这个方法,我们也通过汽车的属性battery来调用它(见#2)。
输出指出了汽车的续航里程(这取决于电瓶的容量):

2016 Tesla Model S
This car has a 70-kWh battery.
This car can go approximately 240 miles on a full charge.

(6)模拟实物

模拟较复杂的物件(如电动汽车)时,需要解决一些有趣的问题。续航里程是电瓶的属性还 是汽车的属性呢?如果我们只需描述一辆汽车,那么将方法get_range()放在Battery类中也许是合 适的;但如果要描述一家汽车制造商的整个产品线,也许应该将方法get_range()移到ElectricCar 类中。在这种情况下,get_range()依然根据电瓶容量来确定续航里程,但报告的是一款汽车的续 航里程。我们也可以这样做:将方法get_range()还留在Battery类中,但向它传递一个参数,如 car_model;在这种情况下,方法get_range()将根据电瓶容量和汽车型号报告续航里程。
这让你进入了程序员的另一个境界:解决上述问题时,你从较高的逻辑层面(而不是语法层 面)考虑;你考虑的不是Python,而是如何使用代码来表示实物。到达这种境界后,你经常会发 现,现实世界的建模方法并没有对错之分。有些方法的效率更高,但要找出效率最高的表示法,需要经过一定的实践。只要代码像你希望的那样运行,就说明你做得很好!即便你发现自己不得 不多次尝试使用不同的方法来重写类,也不必气馁;要编写出高效、准确的代码,都得经过这样的过程。
1.6python进阶-面向对象编程-类及实例的使用_第3张图片

四,导入类

随着你不断地给类添加功能,文件可能变得很长(代码变多),即便你妥善地使用了继承亦如此。为遵循 Python的总体理念,应让文件尽可能整洁。为在这方面提供帮助,Python允许你将类存储在模块 中,然后在主程序中导入所需的模块。
(与python使用第三方库或标准库有点类似,可以类比学习)

(1)导入单个类

下面来创建一个只包含Car类的模块。这让我们面临一个微妙的命名问题:在本章中,已经 有一个名为car.py的文件,但这个模块也应命名为car.py,因为它包含表示汽车的代码。我们将这 样解决这个命名问题:将Car类存储在一个名为car.py的模块中,该模块将覆盖前面使用的文件car.py。从现在开始,使用该模块的程序都必须使用更具体的文件名,如my_car.py。下面是模块 car.py,其中只包含Car类的代码:
car.py

"""一个可用于表示汽车的类"""#1
class Car():
    """一次模拟汽车的简单尝试"""
    def __init__(self,make,model,year):
        """初始化描述汽车的属性"""
        self.make=make
        self.model=model
        self.year=year
        self.odometer_reading=0

    def get_descriptive_name(self):
        """返回整洁的描述性信息"""
        long_name=str(self.year)+" "+self.make+" "+self.model
        return long_name.title()

    def update_odometer(self,mileage):
        """
        将里程表读数设置为指定的值
        拒绝将里程表往回拨
        """
        if mileage >=self.odometer_reading:
            self.odometer_reading=mileage
        else:
            print("You can't roll back an odometer!")

    def increment_odometer(self, miles):
        """将里程表读数增加指定的量"""
        self.odometer_reading += miles
        
        
    def read_odometer(self):
        """打印一条指出汽车里程的消息"""
        print("This car has "+str(self.odometer_reading)+" meters on it.")

在#1处,我们包含了一个模块级文档字符串,对该模块的内容做了简要的描述。你应为自己 创建的每个模块都编写文档字符串。 下面来创建另一个文件——my_car.py,在其中导入Car类并创建其实例:

from car import Car
my_new_car = Car('audi', 'a4', 2016)
print(my_new_car.get_descriptive_name())
my_new_car.odometer_reading = 23
my_new_car.read_odometer()

#1处的import语句让Python打开模块car,并导入其中的Car类。这样我们就可以使用Car类了, 就像它是在这个文件中定义的一样。输出与我们在前面看到的一样:

2016 Audi A4
This car has 23 meters on it.

**导入类是一种有效的编程方式。**如果在这个程序中包含了整个Car类,它该有多长呀!通过 将这个类移到一个模块中,并导入该模块,你依然可以使用其所有功能,但主程序文件变得整洁 而易于阅读了。这还能让你将大部分逻辑存储在独立的文件中;确定类像你希望的那样工作后, 你就可以不管这些文件,而专注于主程序的高级逻辑了。

(2)在一个模块中存储多个类

虽然同一个模块中的类之间应存在某种相关性,但可根据需要在一个模块中存储任意数量的 类。类Battery和ElectricCar都可帮助模拟汽车,因此下面将它们都加入模块car.py中:
car.py

"""一个可用于表示汽车的类"""  
class Car():
    """一次模拟汽车的简单尝试"""

    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化描述汽车的属性"""
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
        self.odometer_reading = 0

    def get_descriptive_name(self):
        """返回整洁的描述性信息"""
        long_name = str(self.year) + " " + self.make + " " + self.model
        return long_name.title()

    def update_odometer(self, mileage):
        """
        将里程表读数设置为指定的值
        拒绝将里程表往回拨
        """
        if mileage >= self.odometer_reading:
            self.odometer_reading = mileage
        else:
            print("You can't roll back an odometer!")

    def increment_odometer(self, miles):
        """将里程表读数增加指定的量"""
        self.odometer_reading += miles

    def read_odometer(self):
        """打印一条指出汽车里程的消息"""
        print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " meters on it.")

class Battery():#1
    """一次模拟电动汽车电瓶的简单尝试"""
    def __init__(self, battery_size=70):
        """初始化电瓶的属性"""
        self.battery_size = battery_size

    def describe_battery(self):#3
        """打印一条描述电瓶容量的消息"""
        print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-kWh battery.")
    def get_range(self,):#1
        """打印一条消息,指出电瓶的续航里程"""
        if self.battery_size==70:
            range=240
        elif self.battery_size ==85:
            range=270
        message = "This car can go approximately " + str(range)
        message += " miles on a full charge."
        print(message)
        
class ElectricCar(Car):
    """电动汽车的独特之处"""
     def __init__(self, make, model, year):
        super().__init__(make, model, year)
        self.battery = Battery()

现在,可以新建一个名为my_electric_car.py的文件,导入ElectricCar类,并创建一辆电动汽
车了:

from car import ElectricCar
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.battery.describe_battery()
my_tesla.battery.get_range()

输出与我们前面看到的相同,但大部分逻辑都隐藏在一个模块中:

2016 Tesla Model S
This car has a 70-kWh battery.
This car can go approximately 240 miles on a full charge.

(3)从一个模块中导入多个类

可根据需要在程序文件中导入任意数量的类。如果我们要在同一个程序中创建普通汽车和电 动汽车,就需要将Car和ElectricCar类都导入:

from car import Car, ElectricCar#1

my_beetle = Car('volkswagen', 'beetle', 2016)#2
print(my_beetle.get_descriptive_name())

my_tesla = ElectricCar('tesla', 'roadster', 2016)#3
print(my_tesla.get_descriptive_name())

在#1处从一个模块中导入多个类时,用逗号分隔了各个类。导入必要的类后,就可根据需要 创建每个类的任意数量的实例。
在这个示例中,我们在#2处创建了一辆大众甲壳虫普通汽车,并在#3处创建了一辆特斯拉 Roadster电动汽车:

2016 Volkswagen Beetle
2016 Tesla Roadster

(4)导入整个模块

你还可以导入整个模块,再使用句点表示法访问需要的类。这种导入方法很简单,代码也易 于阅读。由于创建类实例的代码都包含模块名,因此不会与当前文件使用的任何名称发生冲突。
下面的代码导入整个car模块,并创建一辆普通汽车和一辆电动汽车:
my_cars.py

import car  #1

my_beetle = car.Car('volkswagen', 'beetle', 2016)  #2
print(my_beetle.get_descriptive_name())

my_tesla = car.ElectricCar('tesla', 'roadster', 2016)  #3
print(my_tesla.get_descriptive_name())

在#1处,我们导入了整个car模块。接下来,我们使用语法module_name.class_name访问需要 的类。像前面一样,我们在#2处创建了一辆大众甲壳虫汽车,并在#3处创建了一辆特斯拉Roadster 汽车。输出如下:

2016 Volkswagen Beetle
2016 Tesla Roadster

(5)导入模块中的所有类

要导入模块中的每个类,可使用下面的语法:

from module_name import * 

不推荐使用这种导入方式,其原因有二。首先,如果只要看一下文件开头的import语句,就 能清楚地知道程序使用了哪些类,将大有裨益;但这种导入方式没有明确地指出你使用了模块中 的哪些类。这种导入方式还可能引发名称方面的困惑。如果你不小心导入了一个与程序文件中其 他东西同名的类,将引发难以诊断的错误。这里之所以介绍这种导入方式,是因为虽然不推荐使 用这种方式,但你可能会在别人编写的代码中见到它。
需要从一个模块中导入很多类时,最好导入整个模块,并使用module_name.class_name语法 来访问类。这样做时,虽然文件开头并没有列出用到的所有类,但你清楚地知道在程序的哪些地 方使用了导入的模块;你还避免了导入模块中的每个类可能引发的名称冲突。

(6)在一个模块中导入另一个模块

有时候,需要将类分散到多个模块中,以免模块太大,或在同一个模块中存储不相关的类。 将类存储在多个模块中时,你可能会发现一个模块中的类依赖于另一个模块中的类。在这种情况 下,可在前一个模块中导入必要的类。
例如,下面将Car类存储在一个模块中,并将ElectricCar和Battery类存储在另一个模块中。 我们将第二个模块命名为electric_car.py(这将覆盖前面创建的文件electric_car.py),并将Battery和ElectricCar类复制到这个模块中:
electric_car.py

"""一组可用于表示电动汽车的类"""
from car import Car#1

class Battery():
    --snip - -

class ElectricCar(Car):
    --snip - -

ElectricCar类需要访问其父类Car,因此在#1处,我们直接将Car类导入该模块中。如果我们 忘记了这行代码,Python将在我们试图创建ElectricCar实例时引发错误。我们还需要更新模块 car,使其包含Car类:
现在可以分别从每个模块中导入类,以根据需要创建任何类型的汽车了:
car.py

from car import Car#1
from electric_car import ElectricCar 
my_beetle = Car('volkswagen', 'beetle', 2016) 
print(my_beetle.get_descriptive_name()) 
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'roadster', 2016) 
print(my_tesla.get_descriptive_name()) 

在#1处,我们从模块car中导入了Car类,并从模块electric_car中导入ElectricCar类。接下
来,我们创建了一辆普通汽车和一辆电动汽车。这两种汽车都得以正确地创建:

2016 Volkswagen Beetle 
2016 Tesla Roadster

(7)自定义工作流程

正如你看到的,在组织大型项目的代码方面,Python提供了很多选项。熟悉所有这些选项很 重要,这样你才能确定哪种项目组织方式是最佳的,并能理解别人开发的项目。
一开始应让代码结构尽可能简单。先尽可能在一个文件中完成所有的工作,确定一切都能正确运行后,再将类移到独立的模块中。如果你喜欢模块和文件的交互方式,可在项目开始时就尝 试将类存储到模块中。先找出让你能够编写出可行代码的方式,再尝试让代码更为组织有序。
1.6python进阶-面向对象编程-类及实例的使用_第4张图片

五, Python 标准库

Python标准库是一组模块,安装的Python都包含它。你现在对类的工作原理已有大致的了解, 可以开始使用其他程序员编写好的模块了。可使用标准库中的任何函数和类,为此只需在程序开 头包含一条简单的import语句。下面来看模块collections中的一个类——OrderedDict。
字典让你能够将信息关联起来,但它们不记录你添加键—值对的顺序。要创建字典并记录其 中的键—值对的添加顺序,可使用模块collections中的OrderedDict类。OrderedDict实例的行为 几乎与字典相同,区别只在于记录了键—值对的添加顺序。
我们再来看一看第6章的favorite_languages.py示例,但这次将记录被调查者参与调查的顺序:
favorite_languages.py

from collections import OrderedDict #1
favorite_languages = OrderedDict() #2
favorite_languages['jen'] = 'python' #3
favorite_languages['sarah'] = 'c' 
favorite_languages['edward'] = 'ruby' 
favorite_languages['phil'] = 'python' 
for name, language in favorite_languages.items(): #4
    print(name.title() + "'s favorite language is " + language.title() + ".")

我们首先从模块collections中导入了OrderedDict类(见)。在处,我们创建了OrderedDict 类的一个实例,并将其存储到favorite_languages中。请注意,这里没有使用花括号,而是调用OrderedDict()来创建一个空的有序字典,并将其存储在favorite_languages中。接下来,我们以 每次一对的方式添加名字—语言对(见)。在处,我们遍历favorite_languages,但知道将以 添加的顺序获取调查结果:

Jen's favorite language is Python. 
Sarah's favorite language is C. 
Edward's favorite language is Ruby. 
Phil's favorite language is Python. 

这是一个很不错的类,它兼具列表和字典的主要优点(在将信息关联起来的同时保留原来的 顺序)。等你开始对关心的现实情形建模时,可能会发现有序字典正好能够满足需求。随着你对 标准库的了解越来越深入,将熟悉大量可帮助你处理常见情形的模块。
注意: 你还可以从其他地方下载外部模块。本书第二部分的每个项目都需要使用外部模块,届 时你将看到很多这样的示例。

1.6python进阶-面向对象编程-类及实例的使用_第5张图片

六,类编码风格

你必须熟悉有些与类相关的编码风格问题,在你编写的程序较复杂时尤其如此。
类名应采用驼峰命名法,即将类名中的每个单词的首字母都大写,而不使用下划线。实例名 和模块名都采用小写格式,并在单词之间加上下划线。
对于每个类,都应紧跟在类定义后面包含一个文档字符串。这种文档字符串简要地描述类的 功能,并遵循编写函数的文档字符串时采用的格式约定。每个模块也都应包含一个文档字符串, 对其中的类可用于做什么进行描述。
可使用空行来组织代码,但不要滥用。在类中,可使用一个空行来分隔方法;而在模块中, 可使用两个空行来分隔类。
需要同时导入标准库中的模块和你编写的模块时,先编写导入标准库模块的import语句,再 添加一个空行,然后编写导入你自己编写的模块的import语句。在包含多条import语句的程序中, 这种做法让人更容易明白程序使用的各个模块都来自何方。

七,拓展(转载至其他博客 ):

一文看懂Python面向对象编程核心思想(Python学习与Django入门必看)
面向对象编程(Python版详解)

八,总结:

在本章中,你学习了:如何编写类;如何使用属性在类中存储信息,以及如何编写方法,以
让类具备所需的行为;如何编写方法__init__(),以便根据类创建包含所需属性的实例。你见识
了如何修改实例的属性——包括直接修改以及通过方法进行修改。你还了解了:使用继承可简化
相关类的创建工作;将一个类的实例用作另一个类的属性可让类更简洁。
你了解到,通过将类存储在模块中,并在需要使用这些类的文件中导入它们,可让项目组织
有序。你学习了Python标准库,并见识了一个使用模块collections中的OrderedDict类的示例。
最后,你学习了编写类时应遵循的Python约定。

你可能感兴趣的:(python全栈学习基础,python,类,模拟,面向对象编程)