python学习之旅(九)
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一.什么是面向对象

万物皆对象

• 现实世界的事物都有属性和行为,可在程序中抽离为类来描述现实世界的事物属性和行为。
  

• 使用类充当程序内现实事物的“设计图纸”，基于图纸(类)生产实体（对象），由对象做具体的工作，称之为：面向对象编程

• 在现实世界中，生产事物：先设计图纸，完成功能属性分析，再批量制造
  

• 在程序中，通过类作为事物的设计图纸，记录事物的属性和行为
  

• 基于类(设计图纸)构建(生产)闹钟对象
  

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二.类与对象

使用类封装属性，基于类创建出一个个的对象来使用

(1) 基本语法

# 创建类
class 类名称:
    类的属性(成员变量)
    
    类的行为(成员方法)
    
# 基于类创建对象
对象名 = 类名称()

# 调用
对象名.成员变量
对象名.成员方法()

• class:关键字,表示要定义类了
• 类的属性:定义在类中的变量(成员变量) -> 事物的属性
• 类的行为:定义在类中的函数(成员方法) -> 事物的行为

(2) 使用示例

• 设计表格即设计类(class)：

class Student:
    name = None  # 姓名
    sex = None  # 性别
    country = None  # 国籍
    native_place = None  # 籍贯
    age = None  # 年龄

• 打印表格即创建对象：

stu_1 = Student()  # 一张
stu_2 = Student()  # 两张
stu_3 = Student()  # 三张

• 填写表格即使用对象(为属性赋值):

stu_1 = "李白"
stu_2 = "观止"
stu_3 = "罗辑"

• 概览:
  

(3) 成员变量和成员方法

(3.1) 成员变量

• 定义在类内部的变量称之为成员变量，用法与正常变量一致。

(3.2) 成员方法

定义在类内部的函数称之为方法，与函数存在细微区别。

# 函数
# 形参可以为0-N个
def 函数名(形参1,形参2,..,形参N):
    函数体

# 方法
# 形参可以为0-N个
# self关键字必须填写
def 方法名(self,形参1,形参2,..,形参N):
    方法体

• self关键字在成员方法定义的时候必须填写，表示类对象自身
• 在方法内部，想要访问类的成员变量，必须使用self

class Student:
    name = None  
    
    # 调用say_hi1时正常打印
    def say_hi1(self):
        print(f"大家好，我叫{self.name}") 
    
    # 调用say_hi2时报错，'name' is not defined
    def say_hi2(self):
        print(f"大家好，我叫{name}") 

• 当我们使用对象调用方法的时，self会自动被python传入,尽管在参数列表中，但是传参的时候可以忽略它。

# 定义
class Student:
    name = None

    def say_hi(self, msg):
        print(f"大家好，我是{msg}")

# 创建
stu_1 = Student()
# 通过对象名调用
stu_1.say_hi("练习两年半的偶像实习生")
# 打印 大家好，我是练习两年半的偶像实习生

(4) 构造方法

通过传参的形式快速对属性赋值

• 正常情况下,为对象的属性赋值需要依次进行

# 定义类
class Student:
    name = None  # 姓名
    sex = None  # 性别
    age = None  # 年龄

# 创建对象
stu_1 = Student()
# 为对象赋值
stu_1.name = "李白"
stu_1.sex = "男"
stu_1.age = 1000

• 在类可以使用：__init__()方法，即构造方法,快速为对象赋值。

# 定义类
class Student:
    name = None  # 姓名
    sex = None  # 性别
    age = None  # 年龄

    def __init__(self, name, sex, age):
        self.name = name
        self.sex = sex
        self.age = age

# 创建对象并赋值
stu_1 = Student("李白", "男", 1000)

# 简化形式：可以省略成员属性定义,但仍可调用
class Student:

    def __init__(self, name, sex, age):
        self.name = name  # 姓名
        self.sex = sex  # 性别
        self.age = age  # 年龄

# 创建对象并赋值
stu_1 = Student("李白", "男", 1000)

• 在创建类对象（构造类）的时候，会自动执行，将传入参数自动传递给__init__方法使用。

• 构造方法也是成员方法，定义时也需要在参数列表中提供：self

• 变量定义在构造方法内部，如果要成为成员变量，需要用self来表示，例如self.name

• 使用了构造方法，创建对象时必须传参否则会报错
  

(5) 魔术方法

Python类内置的类方法，各自有各自特殊的功能

• 魔术方法非常多，我们学习几个常用的即可。

方法	功能
__init__	构造方法，可用于创建类对象的时候设置初始化行为
__str__	字符串方法，用于实现类对象转字符串的行为
__lt__	用于2个类对象进行小于(<)或大于(>)比较
__le__	用于2个类对象进行小于等于(<=)或大于等于(>=)比较
__eq__	用于2个类对象进行相等(==)比较

(5.1)__str__方法

• 当直接打印类对象时，打印的是对象的内存地址，用处不大。

class Student:

    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 姓名
        self.age = age  # 年龄

stu_1 = Student("李白", 1000)
print(stu_1)
# 打印 <__main__.Student object at 0x0000024D8C6195D0>

• 我们可以通过__str__方法，自定义控制打印类对象时输出的内容。

class Student:

    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 姓名
        self.age = age  # 年龄
        
	# 自定义打印输出内容
    def __str__(self):
        return f"Student对象,name={self.name},age={self.age}"

stu_1 = Student("李白", 1000)
print(stu_1)
# 打印 Student对象,name=李白,age=1000

(5.2)__lt__方法

• 直接对2个对象进行比较是不可以的，会报错。

class Student:

    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 姓名
        self.age = age  # 年龄


stu_1 = Student("李白", 1000)
stu_2 = Student("罗辑", 300)
print(stu_1 > stu_2) # 报错

• 在类中实现__lt__方法即可完成：小于符号 和 大于符号 2种比较

class Student:

    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 姓名
        self.age = age  # 年龄

    def __lt__(self, other):
        return self.age < other.age


stu_1 = Student("李白", 1000)
stu_2 = Student("罗辑", 300)
print(stu_1 > stu_2) # 打印 True

(5.3) __le__方法

• 在类中实现__le__方法即可完成：小于等于符号 和 大于等于符号 2种比较，否则会报错

class Student:

    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 姓名
        self.age = age  # 年龄

    def __le__(self, other):
        return self.age <= other.age


stu_1 = Student("李白", 1000)
stu_2 = Student("罗辑", 1000)
print(stu_1 <= stu_2)  # True
print(stu_1 >= stu_2)  # True

(5.4) __eq__方法

• 不实现__eq__方法，对象之间可以比较，但是是比较内存地址，但是不同对象==比较一定是False结果。

class Student:

    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 姓名
        self.age = age  # 年龄


stu_1 = Student("李白", 1000)
stu_2 = Student("李白", 666)
print(stu_1 == stu_2)  # False

• 实现了__eq__方法，就可以按照自己的想法来决定2个对象是否相等了。

class Student:

    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 姓名
        self.age = age  # 年龄
	# 自定义比较规则
    def __eq__(self, other):
        return self.name == self.name


stu_1 = Student("李白", 1000)
stu_2 = Student("李白", 666)
print(stu_1 == stu_2)  # True

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三.三大特性

面向对象包含3大主要特性：封装,继承,多态

(1) 封装

将现实世界事物的属性和行为在类中描述为成员变量和成员方法,完成程序对现实世界事物的描述

• 现实世界中的事物，有属性和行为。但是不代表这些属性和行为都是开放给用户使用的
  

(1.1) 私有成员

在类中提供仅供内部使用的属性和方法，无法被对象调用

• 基本语法：
  • 私有成员变量：变量名以__开头（2个下划线）
  • 私有成员方法：方法名以__开头（2个下划线）

class Student:
    name = None  # 普通成员变量
    __age = None  # 私有成员变量
    
    # 普通成员方法
    def say_hi(self):
        print("你好")

    # 私有成员方法
    def __DNA(self):
        print("DNA数量")

• 仅在成员内部可以使用

class Student:
    name = None  # 普通成员变量
    __age = 16  # 私有成员变量

    # 普通成员方法
    def show(self): 
        self.__check()  # 在类中使用私有成员变量
        if self.__age > 18: # 在类中使用私有成员变量
            print("成年人")
        else:
            print("未成年")

    # 私有成员方法
    def __check(self):
        print("自检")

(2) 继承

一个类继承另外一个类的所有成员变量和成员方法(不含私有)

(2.1) 单继承

• 基本语法:

class 类名(父类名):
    类内容体

• 基本使用:

# 待继承的类
class Phone:
    producer = "apple"  # 厂商

    def call_by_4g(self):
        print("4g通话")

# 继承Phone
class Phone2022(Phone):
    face_id = True  # 面部识别

    def call_by_5g(self):
        print("2022最新5G通话")
# 创建对象
phone = Phone2022()
# 使用
print(phone.producer) # 可调用 继承自Phone的成员变量
print(phone.face_id) # 可调用 自身的成员变量
phone.call_by_4g() # 可调用 继承自Phone的成员方法
phone.call_by_5g() # 可调用 自身的成员方法

(2.2) 多继承

• 一个类也可以继承多个类
• 多个父类中，如果有同名的成员，默认以继承顺序（从左到右）为优先级。即:后继承的被先继承的覆盖
• 基本语法:

class 类名(父类1,父类2,...,父类N):
    类内容体

• 使用示例:

class Phone:
    producer = "apple"  # 厂商

class Camera:
    producer = "suoni"  # 厂商

class Phone2022(Phone, Camera):
    face_id = True  # 面部识别

    def call_by_5g(self):
        print("2022最新5G通话")

phone = Phone2022()

print(phone.producer)  # 打印结果为apple而非suoni

(2.3) 复写

• 子类继承父类的成员属性和成员方法后，如果对其“不满意”，那么可以进行复写。即：在子类中重新定义同名的属性或方法。

• 一旦复写父类成员，那么类对象调用成员的时候，就会调用复写后的新成员

class Phone2021:
    producer = "apple"  # 厂商

    def call_by_5g(self):
        print("2021版5G通话")


class Phone2022(Phone2021):
    face_id = True  # 面部识别

    def call_by_5g(self):
        print("2022升级版5G通话")


phone = Phone2022()

phone.call_by_5g()  # 打印 2022升级版5G通话

• 如果需要使用被复写的父类的成员,只能在子类内通过如下方式调用父类的同名成员:

  • 方式一：使用父类名调用

  使用成员变量：父类名.成员变量
  使用成员方法：父类名.成员方法(self)
  

  • 方式二：使用super()调用

  使用成员变量：super().成员变量
  使用成员方法：super().成员方法()
  

  • 使用示例：

  class Phone2021:
      producer = "apple"  # 厂商
  
      def call_by_5g(self):
          print("2021版5G通话")
  
  
  class Phone2022(Phone2021):
      face_id = True  # 面部识别
  
      def call_by_5g(self):
          # 方式一调用
          print(Phone2021.producer)  # 打印 apple
          Phone2021.call_by_5g(self)# 打印 2021版5G通话
          # 方式二调用
          print(super().producer)# 打印 apple
          super().call_by_5g()# 打印 2021版5G通话
  

(3) 多态

多种状态，即完成某个行为时，使用不同的对象会得到不同的状态

• 多态常作用在继承关系上，函数(方法)形参声明接收父类对象，实际传入父类的子类对象进行工作，即

  • 以父类做定义声明

  • 以子类做实际工作

  • 用以获得同一行为, 不同状态
    

(3.1) 抽象类(接口)

抽象类就好比定义一个标准，包含了一些抽象的方法，要求子类必须实现

• 抽象类：包含抽象方法的类

• 抽象方法：没有具体实现的方法（只含pass）称之为抽象方法

• pass是占位语句，用来保证函数（方法）或类定义的完整性，表示无内容，空的意思
  

• 多用于做顶层设计（设计标准），以便子类做具体实现。是对子类的一种软性约束，要求子类必须复写（实现）父类的一些方法

  并配合多态使用，获得不同的工作状态。