Python 基礎入門 - 5 面向對象基礎
Python 基礎入門前四篇：html
第五篇主要介紹 Python 的面向對象基礎知識，也就是類的介紹，包括類方法和屬性、構造方法、方法重寫、繼承等，最後給出兩道簡單的練習題。python
5.面向對象
5.1 簡介
先簡單介紹一些名詞概念。git
- 類：用來描述具備相同的屬性和方法的對象的集合。它定義了該集合中每一個對象所共有的屬性和方法。對象是類的實例。
- 類方法：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以外。類變量一般不做爲實例變量使用。
- 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：若是從父類繼承的方法不能知足子類的需求，能夠對其進行改寫，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，只做用於當前實例的類。
- 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，是在類聲明的內部可是在類的其餘成員方法以外聲明的。
- 繼承：即一個派生類（derived class）繼承基類（base class）的字段和方法。繼承也容許把一個派生類的對象做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：建立一個類的實例，類的具體對象。
- 對象：經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。
Python中的類提供了面向對象編程的全部基本功能：類的繼承機制容許多個基類，派生類能夠覆蓋基類中的任何方法，方法中能夠調用基類中的同名方法。github
對象能夠包含任意數量和類型的數據。編程
5.2 類定義
下面是簡單定義一個類：bash
# 定義一個動物類別
class Animal(object):
# 類變量
eat = True
def __init__(self, name, gender):
self.name = name
self.gender = gender
# 類方法
def run(self):
return 'Animal run!'
# 實例化類
anm = Animal('animal', 'male')
# 訪問類的屬性和方法
print("Animal 類的屬性 eat 爲：", anm.eat)
print("Animal 類的方法 run 輸出爲：", anm.run())
複製代碼
輸出結果：微信
Animal 類的屬性 eat 爲： True
Animal 類的方法 run 輸出爲： Animal run!
複製代碼
上述是一個簡單的類的定義，一般一個類須要有關鍵字 class ，而後接一個類的名字，而後若是是 python2.7 是須要如例子所示加上圓括號和 object ，但在 python3 版本中，其實能夠直接以下所示：數據結構
class Animal:
複製代碼
構造方法和特殊參數 self 的表示
而後 __init__ 是構造方法，即在進行類實例化的時候會調用該方法，也就是 anm = Animal('animal', 'male')。python2.7
此外，對於類的方法，第一個參數也是必須帶上的參數，按照慣例名稱是 self ，它表明的是類的實例，也就是指向實例自己的引用，讓實例自己能夠訪問類中的屬性和方法。以下代碼所示：機器學習
class Test:
def prt(self):
print(self)
print(self.__class__)
t = Test()
t.prt()
複製代碼
輸出結果：
<__main__.Test object at 0x000002A262E2BA20>
<class '__main__.Test'>
複製代碼
能夠看到 print(self) 的結果是輸出當前對象的地址，而 self.__class__ 表示的就是類。
剛剛說了 self 只是慣例取的名稱，換成其餘名稱也能夠，以下所示：
# 不用 self 名稱
class Test2:
def prt(sss):
print(sss)
print(sss.__class__)
t2 = Test2()
t2.prt()
複製代碼
輸出結果是同樣的，類實例的地址改變了而已。
<__main__.Test2 object at 0x000001FB7644BBA8>
<class '__main__.Test2'>
複製代碼
類方法
類方法和構造方法同樣，首先是關鍵字 def ，接着就是參數第一個必須是 self ，表示類實例的參數。
#類定義
class people:
#定義基本屬性
name = ''
age = 0
#定義私有屬性,私有屬性在類外部沒法直接進行訪問
__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()
複製代碼
輸出結果
runoob 說: 我 10 歲。
複製代碼
5.3 繼承
繼承的語法定義以下：
class DerivedClassName(BaseClassName1,BaseClassName2,...):
<statement-1>
.
.
.
<statement-N>
複製代碼
須要注意：
- 圓括號中基類的順序，當基類含有相同方法名，子類沒有指定(即相似
BaseClass1.method1()），python 會從左到右搜索繼承的基類是否包含該方法； - 基類和子類必須定義在一個做用域內；
下面給出一個代碼例子，基類定義仍是上一節中的 people 類別，此次定義一個子類 student
# 單繼承示例
class student(people):
grade = ''
def __init__(self, n, a, w, g):
# 調用父類的構造方法
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()
複製代碼
輸出結果
ken 說: 我 10 歲了，我在讀 3 年級
複製代碼
這是一個單繼承，即繼承一個基類的示例，子類的構造方法必須先調用基類(父類)的構造方法：
# 調用父類的構造方法
people.__init__(self, n, a, w)
複製代碼
另外一種調用基類的構造方法，利用 super() 函數：
super.__init__(self, n, a, w)
複製代碼
方法重寫
上述例子還重寫了基類的方法 speak()。
方法重寫是在基類的方法沒法知足子類的需求時，在子類重寫父類的方法。
多繼承
python 也支持多繼承，下面是一個例子，繼續沿用剛剛定義的一個類 student ，而後再從新定義一個基類 speaker
#另外一個類，多重繼承以前的準備
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
複製代碼
輸出結果：
我叫 Tim，我是一個演說家，我演講的主題是 Python
複製代碼
而若是想指定任意父類的方法，能夠添加下面這段代碼：
# 顯示調用 student 父類的 speak 方法
def speak(self):
super(student, self).speak()
複製代碼
上面介紹過了， super() 函數是調用父類的一個方法，能夠直接 super().method() ，但若是是多繼承而且指定父類的話，就如上述所示，添加父類名字以及 self 來表示類實例。
另外，python2.7 調用 super() 方法，也須要傳入父類名字和 self 兩個參數。
5.4 類屬性與方法
屬性和方法的訪問權限，便可見性，有三種，公開、受保護以及私有，私有方法和私有屬性以下定義：
-
類的私有屬性：兩個下劃線開頭，聲明該屬性私有，不能在類的外部被使用或直接訪問，而在類內部的方法中使用時：
self.__private_attrs -
類的私有方法：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。
而若是是受保護的屬性或者方法，則是一個下劃線開頭，例如 _protected_attr 。
下面是一個簡單的示例：
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)
self.__count()
def __count(self):
print('私有方法')
counter = JustCounter()
counter.count()
counter.count()
print(counter.publicCount)
print(counter.__secretCount) # 報錯，實例不能訪問私有變量
print(counter.__count())
複製代碼
輸出結果
1
私有方法
2
私有方法
2
複製代碼
調用私有屬性會報錯：
AttributeError: 'JustCounter' object has no attribute '__secretCount'
複製代碼
調用私有方法會報錯：
AttributeError: 'JustCounter' object has no attribute '__count'
複製代碼
類的屬性不只能夠是變量，也能夠是類實例做爲一個屬性，例子以下所示：
class TimeCounter:
def __init__(self):
print('timer')
class JustCounter:
__secretCount = 0 # 私有變量
publicCount = 0 # 公開變量
def __init__(self):
self.timer = TimeCounter()
def count(self):
self.__secretCount += 1
self.publicCount += 1
print(self.__secretCount)
self.__count()
def __count(self):
print('私有方法')
counter = JustCounter()
counter.count()
counter.count()
print(counter.publicCount)
複製代碼
一樣繼續採用 JustCounter 類，只是新定義 TimeCounter ，並在 JustCounter 調用構造方法，實例化一個 TimeCounter 類，輸出結果：
timer
1
私有方法
2
私有方法
2
複製代碼
5.5 練習
最後是來自 Python-100-Days--Day08面向對象基礎 的兩道練習題：
定義一個簡單的數字時鐘
這個例子將採用受保護的屬性，即屬性名字以單下劃線開頭，因此初始化的構造方法以下：
from time import sleep
class Clock(object):
"""數字時鐘"""
def __init__(self, hour=0, minute=0, second=0):
''' 初始化三個基本屬性，時，分，秒 :param hour: :param minute: :param second: '''
self._hour = hour
self._minute = minute
self._second = second
複製代碼
而後是模擬時鐘的運行，這裏只須要注意時鐘運行過程邊界問題，即秒和分都是每到 60 須要置零，並讓分或者時加 1，而時是每隔 24 須要進行這樣的操做
def run(self):
''' 模擬時鐘的運行 :return: '''
self._second += 1
if self._second == 60:
self._second = 0
self._minute += 1
if self._minute == 60:
self._minute = 0
self._hour += 1
if self._hour == 24:
self._hour = 0
複製代碼
最後是顯示時間，須要注意時、分和秒三個屬性都是整數，若是採用 % 進行格式化，須要調用 str() 方法顯示將它們從整數變成字符串類型，而若是用 format() 方法，就不須要。
def show(self):
''' 顯示時間 :return: '''
print("{:02d}:{:02d}:{:02d}".format(self._hour, self._minute, self._second))
複製代碼
簡單的運用例子，這裏調用 time.sleep() 方法，每顯示一次時間休眠一秒，而後運行，設置循環次數是 5 次。
# 簡單時鐘例子
clock = Clock(23, 59, 57)
i = 0
while i < 5:
clock.show()
sleep(1)
clock.run()
i += 1
複製代碼
輸出結果：
23:59:57
23:59:58
23:59:59
00:00:00
00:00:01
複製代碼
定義一個類描述點之間的移動和距離
第二個練習是定義一個類，描述平面上點之間的移動和距離計算
首先是基本的構造方法定義，這裏做爲平面上的點，須要定義的屬性就是點的橫縱座標：
# 定義描述平面上點之間的移動和計算距離的類
class Point(object):
def __init__(self, x=0, y=0):
''' 初始的座標 :param x:橫座標 :param y:縱座標 '''
self._x = x
self._y = y
複製代碼
接着，點的移動，能夠有兩種實現，第一種直接說明目標點的座標：
def move_to(self, new_x, new_y):
''' 移動到新的座標 :param new_x:新的橫座標 :param new_y:新的縱座標 :return: '''
self._x = new_x
self._y = new_y
複製代碼
第二種則是隻告訴分別在橫、縱兩個方向移動的距離：
def move_by(self, dx, dy):
''' 移動指定的增量 :param dx:橫座標的增量 :param dy:縱座標的增量 :return: '''
self._x += dx
self._y += dy
複製代碼
而後計算點之間的距離方法，這裏就須要用到剛剛從 math 庫導入的方法 sqrt ，即求取平方根：
def distance(self, other):
''' 計算與另外一個點的距離 :param other: :return: '''
x_dist = self._x - other._x
y_dist = self._y - other._y
return sqrt(x_dist ** 2 + y_dist ** 2)
複製代碼
最後固然就是打印當前點的座標信息了：
def __str__(self):
''' 顯示當前點座標 :return: '''
return '({},{})'.format(self._x, self._y)
複製代碼
簡單的應用例子
p1 = Point(10, 20)
p2 = Point(30, 5)
print('point1:', p1)
print('point2:', p2)
p1.move_to(15, 25)
print('after move to (15, 25), point1:', p1)
p1.move_by(20, 10)
print('move by (20, 10), point1:', p1)
dist = p1.distance(p2)
print('distance between p1 and p2: ', dist)
複製代碼
輸出結果：
point1: (10,20)
point2: (30,5)
after move to (15, 25), point1: (15,25)
move by (20, 10), point1: (35,35)
distance between p1 and p2: 30.4138126514911
複製代碼
參考：
- 《Python 編程從入門到實踐》
- Python3 面向對象
- Python-100-Days--Day08面向對象基礎
小結
本文簡單介紹 Python 面向對象的基礎內容，主要是類的定義、方法和屬性介紹，繼承和方法重寫，這些是比較基礎的內容，後續計劃的進階內容關於面向對象部分，還會繼續介紹如多態、裝飾器等內容。
此外，本文的代碼都上傳到個人 github 上了：
歡迎關注個人微信公衆號--機器學習與計算機視覺，或者掃描下方的二維碼，你們一塊兒交流，學習和進步！
- 1. 面向對象基礎5
- 2. Python面向對象基礎
- 3. python面向對象基礎
- 4. python基礎 面向對象
- 5. python——面向對象基礎
- 6. python基礎--面向對象
- 7. Python基礎---面向對象
- 8. Python基礎-面向對象
- 9. $python面向對象基礎
- 10. Python基礎--面向對象
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每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
- 1. 面向對象基礎5
- 2. Python面向對象基礎
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- 4. python基礎 面向對象
- 5. python——面向對象基礎
- 6. python基礎--面向對象
- 7. Python基礎---面向對象
- 8. Python基礎-面向對象
- 9. $python面向對象基礎
- 10. Python基礎--面向對象