Python3 面向对象
封装、继承、多态。
基础
- 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。
- 方法:类中定义的函数。
- 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。类变量通常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,实例变量就是一个用 self 修饰的变量。
- 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。
- 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。
类有一个名为 init() 的特殊方法(构造方法),该方法在类实例化时会自动调用,像下面这样:
def __init__(self):
self.data = []
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:
#!/usr/bin/python3
class Complex:
def __init__(self, realpart, imagpart):
self.r = realpart
self.i = imagpart
x = Complex(3.0, -4.5)
print(x.r, x.i) # 输出结果:3.0 -4.5
self 代表类的实例,而非类
self 代表类的实例,而非类
类的方法与普通的函数只有一个特别的区别——它们必须有一个额外的第一个参数名称, 按照惯例它的名称是 self。
class MyClass:
def __init__(self, value):
self.value = value
def display_value(self):
print(self.value)
# 创建一个类的实例
obj = MyClass(42)
# 调用实例的方法
obj.display_value() # 输出 42
在类的内部,使用 def 关键字来定义一个方法,与一般函数定义不同,类方法必须包含参数 self, 且为第一个参数,self 代表的是类的实例。
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:
子类(派生类 DerivedClassName)会继承父类(基类 BaseClassName)的属性和方法。
BaseClassName(实例中的基类名)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):
#!/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()
Python同样有限的支持多继承形式。
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参数位置排前父类的方法
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
super(Child,c).myMethod() #用子类对象调用父类已被覆盖的方法
super() 函数是用于调用父类(超类)的一个方法。
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,不能在类的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
在类的内部,使用 def 关键字来定义一个方法,与一般函数定义不同,类方法必须包含参数 self,且为第一个参数,self 代表的是类的实例。
self 的名字并不是规定死的,也可以使用 this,但是最好还是按照约定使用 self。
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,只能在类的内部调用 ,不能在类的外部调用。self.__private_methods。
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
- truediv: 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,我们可以对类的专有方法进行重载
命名空间和作用域
命名空间
命名空间(Namespace)是从名称到对象的映射,大部分的命名空间都是通过 Python 字典来实现的。
命名空间提供了在项目中避免名字冲突的一种方法。各个命名空间是独立的,没有任何关系的,所以一个命名空间中不能有重名,但不同的命名空间是可以重名而没有任何影响。
我们举一个计算机系统中的例子,一个文件夹(目录)中可以包含多个文件夹,每个文件夹中不能有相同的文件名,但不同文件夹中的文件可以重名。
一般有三种命名空间:
- 内置名称(built-in names), Python 语言内置的名称,比如函数名 abs、char 和异常名称 BaseException、Exception 等等。
- 全局名称(global names),模块中定义的名称,记录了模块的变量,包括函数、类、其它导入的模块、模块级的变量和常量。
- 局部名称(local names),函数中定义的名称,记录了函数的变量,包括函数的参数和局部定义的变量。(类中定义的也是)
假设我们要使用变量 runoob,则 Python 的查找顺序为:局部的命名空间 -> 全局命名空间 -> 内置命名空间。
命名空间的生命周期:
命名空间的生命周期取决于对象的作用域,如果对象执行完成,则该命名空间的生命周期就结束。
因此,我们无法从外部命名空间访问内部命名空间的对象。
作用域
作用域就是一个 Python 程序可以直接访问命名空间的正文区域。
- L(Local):最内层,包含局部变量,比如一个函数/方法内部。
- E(Enclosing):包含了非局部(non-local)也非全局(non-global)的变量。比如两个嵌套函数,一个函数(或类) A 里面又包含了一个函数 B ,那么对于 B 中的名称来说 A 中的作用域就为 nonlocal。
- G(Global):当前脚本的最外层,比如当前模块的全局变量。
- B(Built-in): 包含了内建的变量/关键字等,最后被搜索。
global 和 nonlocal关键字
当内部作用域想修改外部作用域的变量时,就要用到 global 和 nonlocal 关键字了。
#!/usr/bin/python3
num = 1
def fun1():
global num # 需要使用 global 关键字声明
print(num)
num = 123
print(num)
fun1()
print(num)
如果要修改嵌套作用域(enclosing 作用域,外层非全局作用域)中的变量则需要 nonlocal 关键字了,如下实例:
#!/usr/bin/python3
def outer():
num = 10
def inner():
nonlocal num # nonlocal关键字声明
num = 100
print(num)
inner()
print(num)
outer()
标准库概览
os 模块:os 模块提供了许多与操作系统交互的函数,例如创建、移动和删除文件和目录,以及访问环境变量等。
sys 模块:sys 模块提供了与 Python 解释器和系统相关的功能,例如解释器的版本和路径,以及与 stdin、stdout 和 stderr 相关的信息。
time 模块:time 模块提供了处理时间的函数,例如获取当前时间、格式化日期和时间、计时等。
datetime 模块:datetime 模块提供了更高级的日期和时间处理函数,例如处理时区、计算时间差、计算日期差等。
random 模块:random 模块提供了生成随机数的函数,例如生成随机整数、浮点数、序列等。
math 模块:math 模块提供了数学函数,例如三角函数、对数函数、指数函数、常数等。
re 模块:**re 模块提供了正则表达式处理函数,**可以用于文本搜索、替换、分割等。
json 模块:json 模块提供了 JSON 编码和解码函数,可以将 Python 对象转换为 JSON 格式,并从 JSON 格式中解析出 Python 对象。
urllib 模块:urllib 模块提供了访问网页和处理 URL 的功能,包括下载文件、发送 POST 请求、处理 cookies 等。
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操作系统接口
-
文件通配符
glob 模块提供了一个函数用于从目录通配符搜索中生成文件列表:
>>> import glob
>>> glob.glob('*.py')
['primes.py', 'random.py', 'quote.py']
- 命令行参数
>>> import sys
>>> print(sys.argv)
['demo.py', 'one', 'two', 'three']
-
错误输出重定向和程序终止
-
数据压缩
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性能度量
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测试模块