【python】面向对象程序设计（基础篇）

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目录

一.特点

1.封装

2.继承

3.多态

二、类与对象

1.类的定义

2.对象的创建和使用

举例

3.类的成员

1.数据成员

2.方法成员

3.成员类型

4.类的方法

1.方法类型

2.属性

3.特殊方法

5.类的继承

1.创建派生类

2.举例

注意事项

6.类的多态

举例

7.抽象类和抽象方法

1.特点

2.举例

一.特点

1.封装

类是一个模板，将多个对象的类似属性放在一个模板中，这就是封装。避免了外部对内部数据的影响，提高了程序的维护性。

2.继承

继承是用来实现代码复用和设计复用的机制，是面向对象程序设计的重要特性之一。设计一个新类时，如果可以继承一个已有的设计良好的类然后进行二次开发，会大幅减少开发工作量。

3.多态

一般是指父类的一个方法在不同派生类对象中具有不同表现和行为。派生类在继承了父类的行为和属性之后，还可能增加某些特定的行为和属性，也可能会对继承父类的行为进行一定的改变，这些都是多态的表现形式。

二、类与对象

1.类的定义

使用class关键字来声明一个类，基本格式如下：

class 类名：

        "类体说明"    #类的功能等进行说明

         类成员

         方法成员

类是由3部分组成的：

类的名称：用关键字class声明类，类名首字母一般大写，比如Dog。

类的数据属性：用来存储特征的值(体现对象的特征)，简称为成员。如：名字、年龄。

类的方法属性：用来对成员进行操作(体现对象的行为)，简称为方法。如：学习、睡觉。

类体说明：对类的功能等进行说明。

2.对象的创建和使用

使用类中定义的成员和方法，必须对类实例化，即创建类的对象，根据类创建实例对象的语法格式如下：

实例名(对象名) = 类名([参数列表] ) 

访问实例成员，可以通过如下方式：

实例名 .成员 、 实例名 .方法() ，其中“.”叫做成员运算符。

要想给实例添加成员，可以通过如下方式：

实例名.新的成员名 = 值

举例

代码

#定义类.
class Car:
  #定义构造方法.
  def __init__(self,name):
    self.name = name
  #定义方法.
  def getName(self):
    return self.name
#创建对象.
c1 = Car("迈巴赫")
print("这辆汽车的名字:",c1.getName())

执行结果

​

3.类的成员

1.数据成员

用来存储特征值（体现实例对象的特征）。

2.方法成员

用来对数据成员进行操作（体现实例对象的行为）。

3.成员类型

按照归属于类还是实例对象，类的数据成员可分为两种：

1.类成员

• 定义在类体中，且在类的所有方法之外的数据成员，类成员属于类本身，一般通过类名.成员名调用，不建议使用“实例名.成员”名调用。

2.实例成员

• 在类的某个方法中定义的数据成员为实例成员。
• 实例成员只能通过实例名.成员名被实例对象调用。
• 实例成员一般在构造方法__init__()中创建，也可以在其他方法中创建。

按照能否在类的外面直接访问，类的成员可分为两种：

1.公有成员

• 公有成员不以下划线开头，在类的内部可以访问，在类的外部也可以访问

2.私有成员

•  在类的外部不能直接访问，只能在类的内部访问，或在类的外面通过对象的公有方法访问（不提倡）
• _xxx：受保护成员(Protected)，成员名以单下划线开始，类和派生类可以访问这些成员，在类的外面一般不建议直接访问。
• __xxx：私有成员(Private)，成员名以双下划线开始，不能以两个或更多下划线结束，只有类自己可以访问，子类不能直接访问到这个成员，但在外部可以通过“对象名._类名__xxx”这样的特殊方式来访问。

3.内置成员

 所有的类(无论是系统内置的类还是自定义类)都有一组特殊的成员，其前后各有两个下划线类似："__xxx__"，常见的内置成员如下：

• __name__：类的名字，用字符串表示。
• __doc__：类的文档字符串。
• __bases__：由所有父类组成的元组。
• __dict__：由类的成员组成的字典。
• __module__：类所属模块。

注意事项

1.当用对象名调用类成员时， “对象.类成员”只是“类.类成员”的一份拷贝。当修改“对象.类成员”时， “类.类成员”的值不变。

2.当类成员和实例成员同名时：在类的方法内和类的外面，“类名.类成员”调用的是类成员；在类的方法中“self.实例成员” 或在类的外面“对象名.实例成员” 调用的是实例成员。(在类的方法内，和实例成员同名的类成员被屏蔽）

3.定义在类的方法中且不以self为前缀的变量是该方法的局部变量，不能在方法外使用，也不能在类的外面调用。

4.类的方法

1.方法类型

类的方法大致可分为如下四种类型：

• 公有方法：公有方法的名字不以下画线开头，可以在类的外面通过类名或对象名调用。
• 私有方法：私有方法以2个或更多下画线开头，可以在类的方法中通过self调用，不能在类的外面直接调用。
• 静态方法和类方法：静态方法和类方法成员可以通过类名和对象名调用，但不能直接访问属于对象的成员，只能访问属于类的成员，不属于任何对象。相比类方法，静态方法的开销更小。类方法一般以cls作为第一个参数表示该类自身，在调用类方法时不需要为该参数传递值。（静态方法使用装饰器＠staticmethod声明     类方法使用装饰器＠classmethod声明。）
• 抽象方法：抽象方法一般定义在抽象类中并要求派生类对抽象方法进行实现。

2.属性

一种特殊形式的方法，结合了成员和方法的各自优点，既可以通过属性访问类中的成员，也可以在访问前对用户为成员提供数据的合法性进行检测，还可以设置成员的访问机制。属性通常包括get()方法和set()方法。前者用于获取成员的值，后者用于设置成员的值。

3.特殊方法

类有大量的特殊方法，其中比较常见的是构造方法__init__()和析构方法__del__()

构造方法__init__()

当创建类的实例的时候，系统会自动调用构造方法，用来为类中的成员设置初始值或进行必要的初始化工作，在类实例化时被自动调用和执行。

析构方法__del__()

当删除一个实例对象来释放其所占用资源的时候，Python解释器默认会调用__del__( )方法。

1.构造方法和析构方法都可以由用户自己定义，如果用户没定义，系统会提供默认的构造方法和析构方法。

2.默认的析构方法__del__( )会进行必要的清理工作。

5.类的继承

• 子类或派生类：在继承关系中，已有的、设计好的类称为父类或基类，新设计的类称为子类或派生类。
• 派生类可以继承父类的公有成员，但是不能继承父类私有成员。如果需要在派生类中调用基类的方法，可以使用内置函数super()或者通过“基类名.方法名()”的方式来实现这一目的。
• Python支持多继承，如果父类中有相同的方法名，而在子类中使用时没有指定父类名，则Python解释器将从左向右按顺序进行搜索。

1.创建派生类

创建派生类的一般格式：

class 派生类名字(父类1,父类2, ...):

        类体

2.举例

代码

#定义People类.
class People:
  #定义构造方法.
  def __init__(self,n,a):
    self.name = n
    self.age = a
  #定义公有方法.
  def speak(self):
    print("我是%s，今年%d岁." % (self.name,self.age))
#定义Student类，继承类People.
class Student(People):
  def __init__(self,n,a,g):
    People.__init__(self,n,a)                 #调用父类的构造方法.
    self.grade = g
  #重写父类的方法.
  def speak(self):
    print("我是%s，今年%d岁，读%d年级." % (self.name,self.age,self.grade))
if __name__ == '__main__':
  #创建Student类的对象.
  s = Student('孔融',10,4)
  s.speak()       		                         #调用Student类中的speak()方法.
  super(Student,s).speak()                    #调用父类People的speak()方法.

运行结果

注意事项

• 派生类可以只继承一个父类（单继承）
• 派生类也可以继承多个父类（多继承）
• 派生类调用父类方法，可用super.方法名()或父类名.方法名()
• 派生类可以继承父类的成员和方法，也可以定义自己的成员和方法。
•  如果父类方法不能满足要求，派生类也可以重写父类的方法。

6.类的多态

一般是指父类的一个方法在不同派生类对象中具有不同表现和行为。

举例

代码

#定义类Animal.
class Animal():
  #定义方法.
  def getInfo(self):
    return "I am an animal."
#定义类Lion，继承类Animal.
class Lion(Animal):
  #重写父类Animal的方法getInfo().
  def getInfo(self):
    return "I am a lion."
#定义类Tiger，继承类Animal.
class Tiger(Animal):
  #重写父类Animal的方法getInfo().
  def getInfo(self):
    return "I am a tiger."
#定义类Leopard，继承类Animal.
class Leopard(Animal):
  #重写父类Animal的方法getInfo().
  def getInfo(self):
    return "I am a leopard."
if __name__ == '__main__':
  #创建各个类的对象列表objectList.
  objectList = [item() for item in (Animal,Lion,Tiger,Leopard)]
  #不同对象调用同一方法getInfo().
  for object in objectList:
    print(object.getInfo())

执行结果

7.抽象类和抽象方法

Python中一般使用抽象基类(Abstract Base Class，ABC)来实现抽象类。

1.特点

抽象类中通常包含抽象方法(没有实现功能)，该类不能被实例化，只能被继承，且派生类必须实现抽象类中的抽象方法。

2.举例

代码

import abc
#定义抽象类.
class People(metaclass=abc.ABCMeta):
  #定义抽象方法.
  @abc.abstractmethod
  def working(self):
    pass
#定义抽象类People的派生类.
class Chinese(People):
  #实现抽象类的抽象方法working().
  def working(self):
    print("学习汉语…")
#创建Chinese类的对象.
c1 = Chinese()
c1.working()

执行结果

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