深度之眼-Python學習筆記——第七章 類-面向對象的編程

第七章 類——面向對象的編程

引子

Why：面向對象更符合人類對客觀世界的抽象和理解

• 一切皆對象
  一隻小狗，一把椅子，一張信用卡，一條巧克力。。。

• 一切對象，都有自己內在的屬性
  狗狗的品種、椅子的質地、信用卡的額度、巧克力的口味。。。

• 一切行爲，皆是對象的行爲
  狗狗蹲下、椅子移動位置、刷信用卡、巧克力融化了。。。

How：類是對象的載體

不同年齡、膚色、品質的貓，每一隻都是一個對象

他們有一個共同的特徵：都是貓

我們可以把一類對象的公共特徵抽象出來，創建通用的類

# 創建類
class Cat():
    """模擬貓"""
    
    def __init__(self, name):
        """初始化屬性"""
        self.name = name
    
    def jump(self):
        """模擬貓跳躍"""
        print(self.name + " is jumping") 

# 用類創建實例
my_cat = Cat("Loser")
your_cat = Cat("Lucky")

# 調用屬性
print(my_cat.name)
print(your_cat.name)

Loser
Lucky

# 調用方法
my_cat.jump()
your_cat.jump()

Loser is jumping
Lucky is jumping

7.1 類的定義

三要素：類名、屬性、方法

7.1.1 類的命名

• 要有實際意義

• 駝峯命名法——組成的單詞首字母大寫
  Dog、 CreditCard、 ElectricCar

# class 類名：
"""類前最好空兩行"""

class Car():
    """對該類的簡單介紹"""
    pass

"""類後最好也空兩行"""

7.1.2 類的屬性

# def __init__(self,要傳遞的參數)  初始化類的屬性

class Car():
    """模擬汽車"""
    
    def __init__(self, brand, model, year):
        """初始化汽車屬性"""               # 相當於類內部的變量
        self.brand = brand                 # 汽車的品牌
        self.model = model                 # 汽車的型號
        self.year = year                   # 汽車出廠年份
        self.mileage = 0                   # 新車總里程初始化爲0        

7.1.3 類的方法

# 相對於類內部定義的函數

class Car():
    """模擬汽車"""
    
    def __init__(self, brand, model, year):
        """初始化汽車屬性"""               # 相當於類內部的變量
        self.brand = brand                 # 汽車的品牌
        self.model = model                 # 汽車的型號
        self.year = year                   # 汽車出廠年份
        self.mileage = 0                   # 新車總里程初始化爲0  
        
    def get_main_information(self):        # self不能省
        """獲取汽車主要信息"""
        print("品牌：{}   型號：{}   出廠年份：{}".format(self.brand, self.model, self.year))
    
    def get_mileage(self):
        """獲取總里程"""
        return "行車總里程：{}公里".format(self.mileage)

My_Car = Car("Audi","sb",2019)

print(My_Car.get_mileage())

行車總里程：0公里

7.2 創建實例

7.2.1 實例的創建

將實例賦值給對象，實例化過程中，傳入相應的參數
v = 類名（必要的初始化參數）

my_new_car = Car("Audi", "A6", 2018)

7.2.2 訪問屬性

實例名.屬性名

print(my_new_car.brand)
print(my_new_car.model)
print(my_new_car.year)

Audi
A6
2018

7.2.3 調用方法

class Car():
    """模擬汽車"""
    
    def __init__(self, brand, model, year):
        """初始化汽車屬性"""               # 相當於類內部的變量
        self.brand = brand                 # 汽車的品牌
        self.model = model                 # 汽車的型號
        self.year = year                   # 汽車出廠年份
        self.mileage = 0                   # 新車總里程初始化爲0  
        
    def get_main_information(self):        # self不能省
        """獲取汽車主要信息"""
        print("品牌：{}   型號：{}   出廠年份：{}".format(self.brand, self.model, self.year))
    
    def get_mileage(self):
        """獲取總里程數"""
        return "行車總里程：{}公里".format(self.mileage)

實例名.方法名(必要的參數)

my_new_car = Car("Audi", "A6", 2018)
my_new_car.get_main_information()

品牌：Audi   型號：A6   出廠年份：2018

mileage = my_new_car.get_mileage()
print(mileage)

行車總里程：0公里

7.2.4 修改屬性

1、直接修改

my_old_car = Car("BYD", "宋", 2016)

先訪問，後修改

print(my_old_car.mileage)
my_old_car.mileage = 12000
print(my_old_car.mileage)

0
12000

print(my_old_car.get_mileage())

行車總里程：12000公里

2、通過方法修改屬性

class Car():
    """模擬汽車"""
    
    def __init__(self, brand, model, year):
        """初始化汽車屬性"""               # 相當於類內部的變量
        self.brand = brand                 # 汽車的品牌
        self.model = model                 # 汽車的型號
        self.year = year                   # 汽車出廠年份
        self.mileage = 0                   # 新車總里程初始化爲0  
        
    def get_main_information(self):        # self不能省
        """獲取汽車主要信息"""
        print("品牌：{}   型號：{}   出廠年份：{}".format(self.brand, self.model, self.year))
    
    def get_mileage(self):
        """獲取總里程數"""
        return "行車總里程：{}公里".format(self.mileage)
    
    def set_mileage(self, distance):
        """設置總里程數"""
        self.mileage = distance

my_old_car = Car("BYD", "宋", 2016)
print(my_old_car.get_mileage())
my_old_car.set_mileage(8000)
print(my_old_car.get_mileage())

行車總里程：0公里
品牌：BYD   型號：宋   出廠年份：2016
行車總里程：8000公里

3、繼續拓展

• 禁止設置負里程

class Car():
    """模擬汽車"""
    
    def __init__(self, brand, model, year):
        """初始化汽車屬性"""               # 相當於類內部的變量
        self.brand = brand                 # 汽車的品牌
        self.model = model                 # 汽車的型號
        self.year = year                   # 汽車出廠年份
        self.mileage = 0                   # 新車總里程初始化爲0  
        
    def get_main_information(self):        # self不能省
        """獲取汽車主要信息"""
        print("品牌：{}   型號：{}   出廠年份：{}".format(self.brand, self.model, self.year))
    
    def get_mileage(self):
        """獲取總里程數"""
        print("行車總里程：{}公里".format(self.mileage)) 
    
    def set_mileage(self, distance):
        """設置總里程數"""
        if distance >= 0:
            self.mileage = distance
        else:
            print("里程數不能爲負！")
    
    def increment_mileage(self, distance):
        """總里程數累計"""
        if distance >= 0:
            self.mileage += distance
        else:
            print("新增里程數不能爲負！") 
            

my_old_car = Car("BYD", "宋", 2016)
my_old_car.get_mileage()
my_old_car.set_mileage(-8000)
my_old_car.get_mileage()

行車總里程：0公里
里程數不能爲負！
行車總里程：0公里

• 將每次的里程數累加

my_old_car.get_mileage()
my_old_car.set_mileage(8000)
my_old_car.get_mileage()
my_old_car.increment_mileage(500)
my_old_car.get_mileage()

行車總里程：0公里
行車總里程：8000公里
行車總里程：8500公里

小結

my_new_car = Car("Audi", "A6", 2018)
my_cars = [my_new_car, my_old_car]

• 包含的信息量可以是極大的，可以創建無窮多的實例
• 高度的擬人（物）化，符合人類對客觀世界的抽象和理解

7.3 類的繼承

引子

看一下人在生物界的分支鏈

生物——動物界——脊索動物門——哺乳動物綱——靈長目——人科——人屬——智人種

公共特徵逐漸增加的過程

【問題】

假設二元系統： 人屬 = {A人種， B人種， C人種。。。。}
爲每一個人種構造一個類

方案一：
各自獨立，分別構造各自人種的類

方案二：
1、將各人種公共特徵提取出來，建立人屬的類；
2、各人種繼承上一級（人屬）的公共特徵，然後添加自身特殊特徵，構建各自人種的類。

通常，我們選擇方案二，因爲這樣避免了過多的重複勞動

所謂繼承，就是低層抽象繼承高層抽象的過程

7.3.1 簡單的繼承

父類

class Car():
    """模擬汽車"""
    
    def __init__(self, brand, model, year):
        """初始化汽車屬性"""               # 相當於類內部的變量
        self.brand = brand                 # 汽車的品牌
        self.model = model                 # 汽車的型號
        self.year = year                   # 汽車出廠年份
        self.mileage = 0                   # 新車總里程初始化爲0
        
        
    def get_main_information(self):        # self不能省
        """獲取汽車主要信息"""
        print("品牌：{}   型號：{}   出廠年份：{}".format(self.brand, self.model, self.year))
    
    def get_mileage(self):
        """獲取總里程數"""
        print("行車總里程：{}公里".format(self.mileage)) 
    
    def set_mileage(self, distance):
        """設置總里程數"""
        if distance >= 0:
            self.mileage = distance
        else:
            print("里程數不能爲負！")
    
    def increment_mileage(self, distance):
        """總里程數累計"""
        if distance >= 0:
            self.mileage += distance
        else:
            print("新增里程數不能爲負！")

子類

class 子類名（父類名）：

• 新建一個電動汽車的類

class ElectricCar(Car):
    """模擬電動汽車"""
    
    def __init__(self, brand, model, year):
        """初始化電動汽車屬性"""
        super().__init__(brand, model,year)  # 聲明繼承父類的屬性

A = ElectricCar("au","23",90)

• 自動繼承父類的所有方法

my_electric_car = ElectricCar("NextWeek", "FF91", 2046)
my_electric_car.get_main_information()

'品牌：NextWeek   型號：FF91   出廠年份：2046'

7.3.2 給子類添加屬性和方法

class ElectricCar(Car):
    """模擬電動汽車"""
    
    def __init__(self, brand, model, year, bettery_size):
        """初始化電動汽車屬性"""
        super().__init__(brand, model, year)    # 聲明繼承父類的屬性
        self.bettery_size = bettery_size        # 電池容量
        self.electric_quantity = bettery_size   # 電池剩餘電量
        self.electric2distance_ratio = 5        # 電量距離換算係數 5公里/kW.h
        self.remainder_range = self.electric_quantity*self.electric2distance_ratio # 剩餘可行駛里程
    
    def get_electric_quantit(self):
        """查看當前電池電量"""
        print("當前電池剩餘電量：{} kW.h".format(self.electric_quantity))
        
    def set_electric_quantity(self, electric_quantity):
        """設置電池剩餘電量，重新計算電量可支撐行駛里程"""
        if electric_quantity >= 0 and electric_quantity <= self.bettery_size:
            self.electric_quantity = electric_quantity
            self.remainder_range = self.electric_quantity*self.electric2distance_ratio
        else:
            print("電量未設置在合理範圍！")
    
    def get_remainder_range(self):
        """查看剩餘可行駛里程"""
        print("當前電量還可以繼續駕駛 {} 公里".format(self.remainder_range))              

my_electric_car = ElectricCar("NextWeek", "FF91", 2046, 70)
my_electric_car.get_electric_quantit()            # 獲取當前電池電量
my_electric_car.get_remainder_range()             # 獲取當前剩餘可行駛里程

當前電池剩餘電量：70 kW.h
當前電量還可以繼續駕駛 350 公里

my_electric_car.set_electric_quantity(50)         # 重設電池電量
my_electric_car.get_electric_quantit()            # 獲取當前電池電量
my_electric_car.get_remainder_range()             # 獲取當前剩餘可行駛里程

當前電池剩餘電量：50 kW.h
當前電量還可以繼續駕駛 250 公里

7.3.3 重寫父類的方法——多態

class ElectricCar(Car):
    """模擬電動汽車"""
    
    def __init__(self, brand, model, year, bettery_size):
        """初始化電動汽車屬性"""
        super().__init__(brand, model, year)    # 聲明繼承父類的屬性
        self.bettery_size = bettery_size        # 電池容量
        self.electric_quantity = bettery_size   # 電池剩餘電量
        self.electric2distance_ratio = 5        # 電量距離換算係數 5公里/kW.h
        self.remainder_range = self.electric_quantity*self.electric2distance_ratio # 剩餘可行駛里程
    
    def get_main_information(self):        # 重寫父類方法
        """獲取汽車主要信息"""
        print("品牌：{}   型號：{}   出廠年份：{}   續航里程：{} 公里"
              .format(self.brand, self.model, self.year, self.bettery_size*self.electric2distance_ratio))
    
    def get_electric_quantit(self):
        """查看當前電池電量，重新計算電量可支撐行駛里程"""
        print("當前電池剩餘電量：{} kW.h".format(self.electric_quantity))
        
    def set_electric_quantity(self, electric_quantity):
        """設置電池剩餘電量"""
        if electric_quantity >= 0 and electric_quantity <= self.bettery_size:
            self.electric_quantity = electric_quantity
            self.remainder_range = self.electric_quantity*self.electric2distance_ratio
        else:
            print("電量未設置在合理範圍！")
    
    def get_remainder_range(self):
        """查看剩餘可行駛里程"""
        print("當前電量還可以繼續駕駛 {} 公里".format(self.remainder_range))

my_electric_car = ElectricCar("NextWeek", "FF91", 2046, 70)
my_electric_car.get_main_information()

品牌：NextWeek   型號：FF91   出廠年份：2046   續航里程：350 公里

7.3.4 用在類中的實例

把電池抽象成一個對象
邏輯更加清晰

class Bettery():
    """模擬電動汽車的電池"""
    
    def __init__(self, bettery_size = 70):
        self.bettery_size = bettery_size        # 電池容量
        self.electric_quantity = bettery_size   # 電池剩餘電量
        self.electric2distance_ratio = 5        # 電量距離換算係數 5公里/kW.h
        self.remainder_range = self.electric_quantity*self.electric2distance_ratio # 剩餘可行駛里程

    def get_electric_quantit(self):
        """查看當前電池電量"""
        print("當前電池剩餘電量：{} kW.h".format(self.electric_quantity))
        
    def set_electric_quantity(self, electric_quantity):
        """設置電池剩餘電量，計重新算電量可支撐行駛里程"""
        if electric_quantity >= 0 and electric_quantity <= self.bettery_size:
            self.electric_quantity = electric_quantity
            self.remainder_range = self.electric_quantity*self.electric2distance_ratio
        else:
            print("電量未設置在合理範圍！")
    
    def get_remainder_range(self):
        """查看剩餘可行駛里程"""
        print("當前電量還可以繼續駕駛 {} 公里".format(self.remainder_range))

class ElectricCar(Car):
    """模擬電動汽車"""
    
    def __init__(self, brand, model, year, bettery_size):
        """初始化電動汽車屬性"""
        super().__init__(brand, model, year)    # 聲明繼承父類的屬性
        self.bettery = Bettery(bettery_size)    # 電池
    
    def get_main_information(self):        # 重寫父類方法
        """獲取汽車主要信息"""
        print("品牌：{}   型號：{}   出廠年份：{}   續航里程：{} 公里"
              .format(self.brand, self.model, self.year, 
              self.bettery.bettery_size*self.bettery.electric2distance_ratio))

my_electric_car = ElectricCar("NextWeek", "FF91", 2046, 70)
my_electric_car.get_main_information()                  # 獲取車輛主要信息

品牌：NextWeek   型號：FF91   出廠年份：2046   續航里程：350 公里

my_electric_car.bettery.get_electric_quantit()          # 獲取當前電池電量

當前電池剩餘電量：70 kW.h

my_electric_car.bettery.set_electric_quantity(50)       # 重設電池電量

my_electric_car.bettery.get_electric_quantit()          # 獲取當前電池電量    

當前電池剩餘電量：50 kW.h

my_electric_car.bettery.get_remainder_range()           # 獲取當前剩餘可行駛里程

當前電量還可以繼續駕駛 250 公里