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Python3面向对象

Python从设计之初就已经是一门面向对象的语言,所以在python中对象和类是很常见的。

什么是面向对象编程?

就是把一类具有相同属性和动作的实体抽象成计算机里面的类,也就是对象对模板,把属性和方法封装在一个类中,处理业务的流程就是对象之间的信息传递,把程序中 所有东西当做对象来进行处理。

面向对象对开发者而言非常的形象,也便于理解。下面我们先来简单的了解下面向对象的一些基本特征。


面向对象技术简介

  • 类(Class): 用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。

  • 类变量:类变量在整个实例化的对象中是公用的。类变量定义在类中且在函数体之外。类变量一般不作为实例变量使用。

  • 数据成员:类变量或者实例变量用于处理类及其实例对象的相关的数据。

  • 方法重写:如果从父类继承的方法不能满足子类的需求,可以对其进行改写,这个过程叫方法的覆盖(override),也称为方法的重写。

  • 局部变量:定义在方法中的变量,只作用于当前实例的类。

  • 实例变量:在类的声明中,属性是用变量来表示的。这种变量就称为实例变量,是在类声明的内部但是在类的其他成员方法之外声明的。

  • 继承:即一个派生类(derived class)继承基类(base class)的字段和方法。继承也允许把一个派生类的对象作为一个基类对象对待。例如,有这样一个设计:一个Dog类型的对象派生自Animal类,这是模拟"是一个(is-a)"关系(例图,Dog是一个Animal)。

  • 实例化:创建一个类的实例,类的具体对象。

  • 方法:类中定义的函数。

  • 对象:通过类定义的数据结构实例。对象包括两个数据成员(类变量和实例变量)和方法。

和其它编程语言相比,Python 在尽可能不增加新的语法和语义的情况下加入了类机制。

Python中的类提供了面向对象编程的所有基本功能:类的继承机制允许多个基类,派生类可以覆盖基类中的任何方法,方法中可以调用基类中的同名方法。

对象可以包含任意数量和类型的数据。

类定义

语法格式如下:

class ClassName:
<statement-1>
...
<statement-N>


类实例化后,可以使用其属性,实际上,创建一个类之后,可以通过类名访问其属性。

类对象

类对象支持两种操作:属性引用和实例化。

属性引用使用和 Python 中所有的属性引用一样的标准语法:obj.name

类对象创建后,类命名空间中所有的命名都是有效属性名。所以如果类定义是这样:

#!/usr/bin/python3
class MyClass:
"""一个简单的类实例"""
i = 12345
def f(self):
 return'hello world'

# 实例化类
x = MyClass()
# 访问类的属性和方法
print("MyClass 类的属性 i 为:", x.i)
print("MyClass 类的方法 f 输出为:", x.f())

实例化类:

# 实例化类x = MyClass()# 访问类的属性和方法

以上创建了一个新的类实例并将该对象赋给局部变量 x,x 为空的对象。

执行以上程序输出结果为:

MyClass 类的属性 i 为: 12345
MyClass 类的方法 f 输出为: hello world

很多类都倾向于将对象创建为有初始状态的。因此类可能会定义一个名为 __init__() 的特殊方法(构造方法),像下面这样:

def __init__(self):
self.data = []

类定义了 __init__() 方法的话,类的实例化操作会自动调用 __init__() 方法。所以在下例中,可以这样创建一个新的实例:

x = MyClass()


当然, __init__() 方法可以有参数,参数通过 __init__() 传递到类的实例化操作上。例如:

>>> 
class Complex:...     
def __init__(self, realpart, imagpart):
...         self.r = realpart
...         self.i = imagpart...>>> 
x = Complex(3.0, -4.5)>>> 
x.r, x.i(3.0, -4.5)


类的方法

在类的内部,使用def关键字可以为类定义一个方法,与通常函数定义不一样,类方法必须包含参数self,且为第一个参数:

#!/usr/bin/python3#类定义
class people:#定义基本属性
name = ''
age = 0#定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
__weight = 0#定义构造方法
def __init__(self,n,a,w):
self.name = n
self.age = a
self.__weight = w

def speak(self):
print("%s 说: 我 %d 岁。" %(self.name,self.age))# 实例化类
p = people('yukx',10,30)p.speak()

执行以上程序输出结果为:

yukx 说: 我 10 岁。



继承

Python 同样支持类的继承,如果一种语言不支持继承,类就没有什么意义。派生类的定义如下所示:

class DerivedClassName(BaseClassName1):
<statement-1>
...
<statement-N>


需要注意圆括号中基类的顺序,若是基类中有相同的方法名,而在子类使用时未指定,python从左至右搜索 即方法在子类中未找到时,从左到右查找基类中是否包含方法。

BaseClassName(示例中的基类名)必须与派生类定义在一个作用域内。除了类,还可以用表达式,基类定义在另一个模块中时这一点非常有用:

class DerivedClassName(modname.BaseClassName):


实例

#!/usr/bin/python3

#类定义
class people:
    #定义基本属性
    name = ''
    age = 0
    #定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
    __weight = 0
    #定义构造方法
    def __init__(self,n,a,w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.__weight = w
    def speak(self):
        print("%s 说: 我 %d 岁。" %(self.name,self.age))

#单继承示例
class student(people):
    grade = ''
    def __init__(self,n,a,w,g):
        #调用父类的构函
        people.__init__(self,n,a,w)
        self.grade = g
    #覆写父类的方法
    def speak(self):
        print("%s 说: 我 %d 岁了,我在读 %d 年级"%(self.name,self.age,self.grade))



s = student('ken',10,60,3)
s.speak()


执行以上程序输出结果为:

ken 说: 我 10 岁了,我在读 3 年级



多继承

Python同样有限的支持多继承形式。多继承的类定义形如下例:

class DerivedClassName(Base1, Base2, Base3):
<statement-1>
...
<statement-N>

需要注意圆括号中父类的顺序,若是父类中有相同的方法名,而在子类使用时未指定,python从左至右搜索 即方法在子类中未找到时,从左到右查找父类中是否包含方法。

#!/usr/bin/python3
#类定义
class people:
#定义基本属性
name = ''
age = 0
#定义私有属性,私有属性在类外部无法直接进行访问
__weight = 0
#定义构造方法
def __init__(self,n,a,w):
self.name = n
self.age = a
self.__weight = w
def speak(self):
print("%s 说: 我 %d 岁。" %(self.name,self.age))

#单继承示例
class student(people):
grade = ''
def __init__(self,n,a,w,g):
#调用父类的构函
people.__init__(self,n,a,w)
self.grade = g
#覆写父类的方法
def speak(self):
print("%s 说: 我 %d 岁了,我在读 %d 年级"%(self.name,self.age,self.grade))

#另一个类,多重继承之前的准备
class speaker():
topic = ''
name = ''
def __init__(self,n,t):
self.name = n
self.topic = t
def speak(self):
print("我叫 %s,我是一个演说家,我演讲的主题是 %s"%(self.name,self.topic))

#多重继承
class sample(speaker,student):
a =''
def __init__(self,n,a,w,g,t):
student.__init__(self,n,a,w,g)
speaker.__init__(self,n,t)
test = sample("Tim",25,80,4,"Python")
test.speak() 
#方法名同,默认调用的是在括号中排前地父类的方法

执行以上程序输出结果为:

我叫 Tim,我是一个演说家,我演讲的主题是 Python



方法重写

如果你的父类方法的功能不能满足你的需求,你可以在子类重写你父类的方法,实例如下:

#!/usr/bin/python3
class Parent:        # 定义父类
   def myMethod(self):
     print ('调用父类方法')

class Child(Parent): # 定义子类
   def myMethod(self):
     print ('调用子类方法')
     
c = Child() # 子类实例
c.myMethod()         # 子类调用重写方法

执行以上程序输出结果为:

调用子类方法



类属性与方法

类的私有属性

__private_attrs:两个下划线开头,声明该属性为私有,不能在类地外部被使用或直接访问。在类内部的方法中使用时self.__private_attrs

类的方法

在类地内部,使用def关键字可以为类定义一个方法,与通常函数定义不一样,类方法必须包含参数self,且为第一个参数

类的私有方法

__private_method:两个下划线开头,声明该方法为私有方法,不能在类地外部调用。在类的内部调用 slef.__private_methods

实例如下:

#!/usr/bin/python3
class JustCounter:
__secretCount = 0  # 私有变量
publicCount = 0    # 公开变量
def count(self):
self.__secretCount += 1
self.publicCount += 1
print (self.__secretCount)
counter = JustCounter()
counter.count()
counter.count()
print (counter.publicCount)
print (counter.__secretCount)  # 报错,实例不能访问私有变量

执行以上程序输出结果为:

122Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 16, in <module>
  print (counter.__secretCount)  # 报错,实例不能访问私有变量
  AttributeError: 'JustCounter' object has no attribute '__secretCount'

类的专有方法:

  • __init__ : 构造函数,在生成对象时调用

  • __del__ : 析构函数,释放对象时使用

  • __repr__ : 打印,转换

  • __setitem__ : 按照索引赋值

  • __getitem__: 按照索引获取值

  • __len__: 获得长度

  • __cmp__: 比较运算

  • __call__: 函数调用

  • __add__: 加运算

  • __sub__: 减运算

  • __mul__: 乘运算

  • __div__: 除运算

  • __mod__: 求余运算

  • __pow__: 乘方

运算符重载

Python同样支持运算符重载,我么可以对类的专有方法进行重载,实例如下:

#!/usr/bin/python3class Vector:
   def __init__(self, a, b):
     self.a = a    
     self.b = b
   def __str__(self):  
   return 'Vector (%d, %d)' % (self.a, self.b)
   
   def __add__(self,other):  
   return Vector(self.a + other.a, self.b + other.b)
v1 = Vector(2,10)
v2 = Vector(5,-2)
print (v1 + v2)

以上代码执行结果如下所示:

Vector(7,8)
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