刻意練習Python基礎 ——day 13：類與對象（上）

17天 —— Python基礎刻意練習

Day 01——Task01：變量、運算符與數據類型
Day 02——Task02：條件與循環
Day 03——Task03：列表與元組（上）
Day 04——Task03：列表與元組（下）
Day 05——Task04：字符串與序列
Day 06——Task05：函數與Lambda表達式（上）
Day 07——Task05：函數與Lambda表達式（下）
Day 08——Task06：字典與集合
Day 09——Task07：文件與文件系統（上）
Day 10——Task07：文件與文件系統（下）
Day 11——Task08：異常處理
Day 12——Task09：else 與 with 語句
Day 13——Task10：類與對象（上）
Day 14——Task10：類與對象（下）
Day 15——Task11：魔法方法（上）
Day 16——Task11：魔法方法（下）
Day 17——Task12：模塊
    

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類與對象

1. 面向對象技術簡介

• 類(Class): 用來描述具有相同的屬性和方法的對象的集合。它定義了該集合中每個對象所共有的屬性和方法。對象是類的實例。
• 方法：類中定義的函數。
• 類變量：類變量在整個實例化的對象中是公用的。類變量定義在類中且在函數體之外。類變量通常不作爲實例變量使用。
• 數據成員：類變量或者實例變量用於處理類及其實例對象的相關的數據。
• 方法重寫：如果從父類繼承的方法不能滿足子類的需求，可以對其進行改寫，這個過程叫方法的覆蓋（override），也稱爲方法的重寫。
• 局部變量：定義在方法中的變量，只作用於當前實例的類。
• 實例變量：在類的聲明中，屬性是用變量來表示的。這種變量就稱爲實例變量，是在類聲明的內部但是在類的其他成員方法之外聲明的。
• 繼承：即一個派生類（derived class）繼承基類（base class）的字段和方法。繼承也允許把一個派生類的對象作爲一個基類對象對待。例如，有這樣一個設計：一個Dog類型的對象派生自Animal類，這是模擬"是一個（is-a）"關係（例圖，Dog是一個Animal）。
• 實例化：創建一個類的實例，類的具體對象。
• 對象：通過類定義的數據結構實例。對象包括兩個數據成員（類變量和實例變量）和方法。

  和其它編程語言相比，Python 在儘可能不增加新的語法和語義的情況下加入了類機制。
  Python中的類提供了面向對象編程的所有基本功能：類的繼承機制允許多個基類，派生類可以覆蓋基類中的任何方法，方法中可以調用基類中的同名方法。
  對象可以包含任意數量和類型的數據。

2.類與對象

 2.1.類定義

  語法格式如下：

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

  類實例化後，可以使用其屬性，實際上，創建一個類之後，可以通過類名訪問其屬性。

 2.2.類對象

  類對象支持兩種操作：屬性引用和實例化。

  屬性引用使用和 Python 中所有的屬性引用一樣的標準語法：obj.name。

  類對象創建後，類命名空間中所有的命名都是有效屬性名。所以如果類定義是這樣:

class MyClass:
    """一個簡單的類實例"""
    i = 12345
    def f(self):
        return 'hello world'

x = MyClass()		# 實例化類

print("MyClass 類的屬性 i 爲：", x.i)
print("MyClass 類的方法 f 輸出爲：", x.f())

# MyClass 類的屬性 i 爲： 12345
# MyClass 類的方法 f 輸出爲： hello world

  類有一個名爲 __init__() 的特殊方法（構造方法），該方法在類實例化時會自動調用，像下面這樣：

def __init__(self):
    self.data = []

  類定義了 __init__() 方法，類的實例化操作會自動調用 __init__() 方法。如下實例化類 MyClass，對應的 __init__() 方法就會被調用:

x = MyClass()

  當然， __init__() 方法可以有參數，參數通過 __init__() 傳遞到類的實例化操作上。例如:

class Complex:
    def __init__(self, realpart, imagpart):
        self.r = realpart
        self.i = imagpart
x = Complex(3.0, -4.5)
print(x.r, x.i)   # 輸出結果：3.0 -4.5

  self代表類的實例，而非類。類的方法與普通的函數只有一個特別的區別——它們必須有一個額外的第一個參數名稱, 按照慣例它的名稱是 self。

class Test:
    def prt(self):
        print(self)
        print(self.__class__)
 
t = Test()
t.prt()

# <__main__.Test instance at 0x100771878>
# __main__.Test

  從執行結果可以很明顯的看出，self 代表的是類的實例，代表當前對象的地址，而 self.class 則指向類。

  self 不是 python 關鍵字，我們把他換成 runoob 也是可以正常執行的:

class Test:
    def prt(runoob):
        print(runoob)
        print(runoob.__class__)
 
t = Test()
t.prt()

<__main__.Test instance at 0x100771878>
__main__.Test

 2.3.類的方法

  在類的內部，使用 def 關鍵字來定義一個方法，與一般函數定義不同，類方法必須包含參數 self, 且爲第一個參數，self 代表的是類的實例。

#類定義
class people:
    #定義基本屬性
    name = ''
    age = 0
    #定義私有屬性,私有屬性在類外部無法直接進行訪問
    __weight = 0
    #定義構造方法
    def __init__(self,n,a,w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.__weight = w
    def speak(self):
        print("%s 說: 我 %d 歲。" %(self.name,self.age))
 
# 實例化類
p = people('runoob',10,30)
p.speak()

# runoob 說: 我 10 歲。

 2.4.繼承

  Python 同樣支持類的繼承，如果一種語言不支持繼承，類就沒有什麼意義。派生類的定義如下所示:

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

  需要注意圓括號中基類的順序，若是基類中有相同的方法名，而在子類使用時未指定，python從左至右搜索 即方法在子類中未找到時，從左到右查找基類中是否包含方法。

  BaseClassName（示例中的基類名）必須與派生類定義在一個作用域內。除了類，還可以用表達式，基類定義在另一個模塊中時這一點非常有用:

class DerivedClassName(modname.BaseClassName):

  我們舉一個栗子~

#類定義
class people:
    #定義基本屬性
    name = ''
    age = 0
    #定義私有屬性,私有屬性在類外部無法直接進行訪問
    __weight = 0
    #定義構造方法
    def __init__(self,n,a,w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.__weight = w
    def speak(self):
        print("%s 說: 我 %d 歲。" %(self.name,self.age))
 
#單繼承示例
class student(people):
    grade = ''
    def __init__(self,n,a,w,g):
        #調用父類的構函
        people.__init__(self,n,a,w)
        self.grade = g
    #覆寫父類的方法
    def speak(self):
        print("%s 說: 我 %d 歲了，我在讀 %d 年級"%(self.name,self.age,self.grade))
 
 
 
s = student('ken',10,60,3)
s.speak()
# ken 說: 我 10 歲了，我在讀 3 年級

 2.5.多繼承

  Python同樣有限的支持多繼承形式。多繼承的類定義形如下例:

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

  需要注意圓括號中父類的順序，若是父類中有相同的方法名，而在子類使用時未指定，python從左至右搜索 即方法在子類中未找到時，從左到右查找父類中是否包含方法。

#類定義
class people:
    #定義基本屬性
    name = ''
    age = 0
    #定義私有屬性,私有屬性在類外部無法直接進行訪問
    __weight = 0
    #定義構造方法
    def __init__(self,n,a,w):
        self.name = n
        self.age = a
        self.__weight = w
    def speak(self):
        print("%s 說: 我 %d 歲。" %(self.name,self.age))
 
#單繼承示例
class student(people):
    grade = ''
    def __init__(self,n,a,w,g):
        #調用父類的構函
        people.__init__(self,n,a,w)
        self.grade = g
    #覆寫父類的方法
    def speak(self):
        print("%s 說: 我 %d 歲了，我在讀 %d 年級"%(self.name,self.age,self.grade))
 
#另一個類，多重繼承之前的準備
class speaker():
    topic = ''
    name = ''
    def __init__(self,n,t):
        self.name = n
        self.topic = t
    def speak(self):
        print("我叫 %s，我是一個演說家，我演講的主題是 %s"%(self.name,self.topic))
 
#多重繼承
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，默認調用的是在括號中排前地父類的方法
# 我叫 Tim，我是一個演說家，我演講的主題是 Python

 2.6.方法重寫

  如果你的父類方法的功能不能滿足你的需求，你可以在子類重寫你父類的方法，實例如下：

class Parent:        # 定義父類
   def myMethod(self):
      print ('調用父類方法')
 
class Child(Parent): # 定義子類
   def myMethod(self):
      print ('調用子類方法')
 
c = Child()          # 子類實例
c.myMethod()         # 子類調用重寫方法
super(Child,c).myMethod() #用子類對象調用父類已被覆蓋的方法
super() 函數是用於調用父類(超類)的一個方法。

# 調用子類方法
# 調用父類方法

 2.7.類屬性與方法

  2.7.1.類的私有屬性

• __private_attrs：兩個下劃線開頭，聲明該屬性爲私有，不能在類的外部被使用或直接訪問。在類內部的方法中使用時 self.__private_attrs。
  
  

  2.7.2.類的方法

  在類的內部，使用 def 關鍵字來定義一個方法，與一般函數定義不同，類方法必須包含參數 ‘self’，且爲第一個參數，‘self’ 代表的是類的實例。
  ‘self’ 的名字並不是規定死的，也可以使用 this，但是最好還是按照約定是用 ‘self’。

  2.7.3.類的私有方法

• __private_method：兩個下劃線開頭，聲明該方法爲私有方法，只能在類的內部調用 ，不能在類的外部調用。self.__private_methods。
  
  

  類的私有屬性實例

class JustCounter:
    __secretCount = 0  # 私有變量
    publicCount = 0    # 公開變量
 
    def count(self):
        self.__secretCount += 1
        self.publicCount += 1
        print (self.__secretCount)
 
counter = JustCounter()
counter.count()
counter.count()
print (counter.publicCount)
print (counter.__secretCount)  # 報錯，實例不能訪問私有變量

# 1
# 2
# 2
Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 16, in <module>
    print (counter.__secretCount)  # 報錯，實例不能訪問私有變量
AttributeError: 'JustCounter' object has no attribute '__secretCount'

  類的私有方法實例

class Site:
    def __init__(self, name, url):
        self.name = name       # public
        self.__url = url   # private
 
    def who(self):
        print('name  : ', self.name)
        print('url : ', self.__url)
 
    def __foo(self):          # 私有方法
        print('這是私有方法')
 
    def foo(self):            # 公共方法
        print('這是公共方法')
        self.__foo()
 
x = Site('菜鳥教程', 'www.runoob.com')
x.who()        # 正常輸出
x.foo()        # 正常輸出
x.__foo()      # 報錯

"""
name  :  菜鳥教程
url :  www.runoob.com
這是公共方法
這是私有方法
Traceback (most recent call last):
  File "E:\桌面\新建文本文檔.txt.py", line 20, in <module>
    x.__foo()      # 報錯
AttributeError: 'Site' object has no attribute '__foo'
"""

  2.7.4.類的專有方法

• __init__ : 構造函數，在生成對象時調用
• __del__ : 析構函數，釋放對象時使用
• __repr__ : 打印，轉換
• __setitem__ : 按照索引賦值
• __getitem__: 按照索引獲取值
• __len__: 獲得長度
• __cmp__: 比較運算
• __call__: 函數調用
• __add__: 加運算
• __sub__: 減運算
• __mul__: 乘運算
• __truediv__: 除運算
• __mod__: 求餘運算
• __pow__: 乘方

  2.7.5.運算符重載

  Python同樣支持運算符重載，我們可以對類的專有方法進行重載，實例如下：

class 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)

# Vector(7,8)

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參考資料

• https://www.runoob.com/python3/python3-class.html