Python学习DAY06_面向对象编程_基础

面向对象编程

        面向对象思想有 3 大要素：封装、继承和多态。

        把一组数据结构和处理它们的方法组成对象（object），把相同行为的对象归纳为类（class），通过类的封装（encapsulation）隐藏内部细节，通过继承（inheritance）实现类的特化（specialization）和泛化（generalization），通过多态（polymorphism）实现基于对象类型的动态分派。

        上面是比较官方的解释。我们可以通过比较通俗易懂的方式来理解。

        封装：将具体的东西抽象成一个类。比如我们身边的小轿车、跑车、越野车，他们都具有同样的属性和行为，所以他们被我们划分在一个叫“汽车”的类中。同时封装还能起到隐藏内部细节的作用，就比如我们使用一个系统，我们只需要调用开放的接口，而不需要去看接口的底层究竟写了写什么。

        继承：首先继承拥有反应一般特性的类；在其基础上派生出反应特殊事物的类。例如先写一个汽车的类，该类描述了所有汽车都会有的属性和行为，再进一步产生轿车的类，轿车的类继承于汽车类，轿车的类拥有汽车类的全部属性和行为，还有轿车类特有的属性和行为。面向对象程序设计中的继承机制，大大增强了程序代码的可重复使用性，提高了软件的开发效率，降低了程序产生错误的可能性，也为程序的修改扩充提供了便利

        多态：指的是一类事物有多种形态，一个抽象类有多个子类（因而多态的概念依赖于继承），不同的子类对象调用相同的方法，产生不同的执行结果，多态可以增加代码的灵活度。简言之，双胞胎也会有区别，父子也有区别。

类和对象

         类是对象的蓝图和模板，而对象是类的实例。这个解释虽然有点像用概念在解释概念，但是从这句话我们至少可以看出，类是抽象的概念，而对象是具体的东西。在面向对象编程的世界中，一切皆为对象，对象都有属性和行为，每个对象都是独一无二的，而且对象一定属于某个类（型）。当我们把一大堆拥有共同特征的对象的静态特征（属性）和动态特征（行为）都抽取出来后，就可以定义出一个叫做“类”的东西。

定义类 

        在 Python 中可以使用 class 关键字定义类，然后在类中通过之前学习过的函数来定义方法，这样就可以将对象的动态特征描述出来 。

class Student(object):

    # __init__是一个特殊方法用于在创建对象时进行初始化操作
    # 通过这个方法我们可以为学生对象绑定name和age两个属性
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def study(self, course_name):
        print('%s正在学习%s.' % (self.name, course_name))

    # PEP 8要求标识符的名字用全小写多个单词用下划线连接
    # 但是部分程序员和公司更倾向于使用驼峰命名法(驼峰标识)
    def watch_movie(self):
        if self.age < 18:
            print('%s只能观看少儿频道.' % self.name)
        else:
            print('%s正在惊悚片.' % self.name)

创建和使用对象

         当我们定义好一个类之后，可以通过下面的方式来创建对象并给对象发消息。

def main():

    # 创建学生对象并指定姓名和年龄
    stu1 = Student('小明', 12)
    # 给对象发study消息
    stu1.study('初中语文')
    # 给对象发watch_movie消息
    stu1.watch_movie()

    stu2 = Student('小红', 20)
    stu2.study('考研英语')
    stu2.watch_movie()

if __name__ == '__main__':
    main()

访问可见性

         在很多面向对象编程语言中，我们通常会将对象的属性设置为私有的（private）或受保护的（protected），简单的说就是不允许外界访问，而对象的方法通常都是公开的（public），因为公开的方法就是对象能够接受的消息。在 Python 中，属性和方法的访问权限只有两种，也就是公开的和私有的，如果希望属性是私有的，在给属性命名时可以用两个下划线作为开头。

class Test:
    def __init__(self, fun):
        self.__fun = fun

    def __bar(self):
        print(self.__fun)
        print('__bar')

def main():
    test = Test('hello')
    # AttributeError: 'Test' object has no attribute '__bar'
    test.__bar()

    # AttributeError: 'Test' object has no attribute '__fun'
    print(test.__fun)

if __name__ == "__main__":
    main()

        Python 并没有从语法上严格保证私有属性或方法的私密性，它只是给私有的属性和方法换了一个名字来妨碍对它们的访问，事实上如果你知道更换名字的规则仍然可以访问到它们.

class Test:
    def __init__(self, foo):
        self.__fun = fun

    def __bar(self):
        print(self.__fun)
        print('__bar')

def main():
    test = Test('hello')
    test._Test__bar()

    print(test._Test__fun)

if __name__ == "__main__":
    main()

        在实际开发中，我们并不建议将属性设置为私有的，因为这会导致子类无法访问。所以大多数 Python 程序员会遵循一种命名惯例就是让属性名以单下划线开头来表示属性是受保护的，本类之外的代码在访问这样的属性时应该要保持慎重。这种做法并不是语法上的规则，单下划线开头的属性和方法外界仍然是可以访问的，所以更多的时候它是一种暗示或隐喻。

练习

1.  定义一个类描述平面上的点并提供移动点和计算到另一个点距离的方法。

from math import sqrt

class Point(object):

    def __init__(self, x=0, y=0):
        """初始化方法
        :param x: 横坐标
        :param y: 纵坐标
        """
        self.x = x
        self.y = y

    def move_to(self, x, y):
        """移动到指定位置
        :param x: 新的横坐标
        :param y: 新的纵坐标
        """
        self.x = x
        self.y = y

    def move_by(self, dx, dy):
        """移动指定的增量
        :param dx: 横坐标的增量
        :param dy: 纵坐标的增量
        """
        self.x += dx
        self.y += dy

    def distance_to(self, other):
        """计算与另一个点的距离
        :param other: 另一个点
        """
        dx = self.x - other.x
        dy = self.y - other.y
        return sqrt(dx ** 2 + dy ** 2)

    def __str__(self):
        return '(%s, %s)' % (str(self.x), str(self.y))

def main():
    p1 = Point(3, 5)
    p2 = Point()
    print(p1)
    print(p2)
    p2.move_by(-1, 2)
    print(p2)
    print(p1.distance_to(p2))

if __name__ == '__main__':
    main()

2. 定义一个类描述数字时钟。

from time import sleep

class Clock(object):
    
    def __init__(self, hour=0, minute=0, second=0):
        """初始化方法
        :param hour: 时
        :param minute: 分
        :param second: 秒
        """
        self._hour = hour
        self._minute = minute
        self._second = second

    def run(self):
        """走字"""
        self._second += 1
        if self._second == 60:
            self._second = 0
            self._minute += 1
            if self._minute == 60:
                self._minute = 0
                self._hour += 1
                if self._hour == 24:
                    self._hour = 0

    def show(self):
        """显示时间"""
        return '%02d:%02d:%02d' % \
               (self._hour, self._minute, self._second)

def main():
    clock = Clock(23, 59, 58)

    while True:
        print(clock.show())
        sleep(1)
        clock.run()

if __name__ == '__main__':
    main()