Python 面向對象（初級篇）

時間  2019-11-12
標籤 python 面向對象 初級 欄目 Python 简体版
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概述python

  • 面向過程：根據業務邏輯從上到下寫壘代碼
  • 函數式：將某功能代碼封裝到函數中，往後便無需重複編寫，僅調用函數便可
  • 面向對象：對函數進行分類和封裝，讓開發「更快更好更強...」

面向過程編程最易被初學者接受，其每每用一長段代碼來實現指定功能，開發過程當中最多見的操做就是粘貼複製，即：將以前實現的代碼塊複製到現需功能處。程序員

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while True ：
     if cpu利用率 > 90 % :
         #發送郵件提醒
         鏈接郵箱服務器
         發送郵件
         關閉鏈接
 
     if 硬盤使用空間 > 90 % :
         #發送郵件提醒
         鏈接郵箱服務器
         發送郵件
         關閉鏈接
 
     if 內存佔用 > 80 % :
         #發送郵件提醒
         鏈接郵箱服務器
         發送郵件
         關閉鏈接

隨着時間的推移，開始使用了函數式編程，加強代碼的重用性和可讀性，就變成了這樣：數據庫

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def 發送郵件(內容)
     #發送郵件提醒
     鏈接郵箱服務器
     發送郵件
     關閉鏈接
 
while True ：
 
     if cpu利用率 > 90 % :
         發送郵件( 'CPU報警' )
 
     if 硬盤使用空間 > 90 % :
         發送郵件( '硬盤報警' )
 
     if 內存佔用 > 80 % :
         發送郵件( '內存報警' ) 

今天咱們來學習一種新的編程方式：面向對象編程（Object Oriented Programming，OOP，面向對象程序設計）
注：Java和C#來講只支持面向對象編程，而python比較靈活即支持面向對象編程也支持函數式編程編程

建立類和對象

面向對象編程是一種編程方式，此編程方式的落地須要使用 「類」 和 「對象」 來實現，因此，面向對象編程其實就是對 「類」 和 「對象」 的使用。服務器

　　類就是一個模板，模板裏能夠包含多個函數，函數裏實現一些功能ide

　　對象則是根據模板建立的實例，經過實例對象能夠執行類中的函數函數式編程

  • class是關鍵字，表示類
  • 建立對象，類名稱後加括號便可

ps：類中的函數第一個參數必須是self（詳細見：類的三大特性之封裝）
　　 類中定義的函數叫作 「方法」函數

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# 建立類
class Foo:
     
     def Bar( self ):
         print 'Bar'
 
     def Hello( self , name):
         print 'i am %s' % name
 
# 根據類Foo建立對象obj
obj = Foo()
obj.Bar()            #執行Bar方法
obj.Hello( 'wupeiqi' ) #執行Hello方法　

誒，你在這裏是否是有疑問了？使用函數式編程和麪向對象編程方式來執行一個「方法」時函數要比面向對象簡便post

  • 面向對象：【建立對象】【經過對象執行方法】
  • 函數編程：【執行函數】

觀察上述對比答案則是確定的，而後並不是絕對，場景的不一樣適合其的編程方式也不一樣。學習

總結：函數式的應用場景 --> 各個函數之間是獨立且無共用的數據

面向對象三大特性

面向對象的三大特性是指：封裝、繼承和多態。

1、封裝

封裝，顧名思義就是將內容封裝到某個地方，之後再去調用被封裝在某處的內容。

因此，在使用面向對象的封裝特性時，須要：

  • 將內容封裝到某處
  • 從某處調用被封裝的內容

第一步：將內容封裝到某處

 self 是一個形式參數，當執行 obj1 = Foo('wupeiqi', 18 ) 時，self 等於 obj1

                              當執行 obj2 = Foo('alex', 78 ) 時，self 等於 obj2

因此，內容其實被封裝到了對象 obj1 和 obj2 中，每一個對象中都有 name 和 age 屬性，在內存裏相似於下圖來保存。

第二步：從某處調用被封裝的內容

調用被封裝的內容時，有兩種狀況：

  • 經過對象直接調用
  • 經過self間接調用

一、經過對象直接調用被封裝的內容

上圖展現了對象 obj1 和 obj2 在內存中保存的方式，根據保存格式能夠如此調用被封裝的內容：對象.屬性名

二、經過self間接調用被封裝的內容

執行類中的方法時，須要經過self間接調用被封裝的內容

綜上所述，對於面向對象的封裝來講，其實就是使用構造方法將內容封裝到 對象 中，而後經過對象直接或者self間接獲取被封裝的內容。

練習一：在終端輸出以下信息

  • 小明，10歲，男，上山去砍柴
  • 小明，10歲，男，開車去東北
  • 小明，10歲，男，最愛大保健
  • 老李，90歲，男，上山去砍柴
  • 老李，90歲，男，開車去東北
  • 老李，90歲，男，最愛大保健
  • 老張...
def kanchai(name, age, gender):
    print "%s,%s歲,%s,上山去砍柴" %(name, age, gender)


def qudongbei(name, age, gender):
    print "%s,%s歲,%s,開車去東北" %(name, age, gender)


def dabaojian(name, age, gender):
    print "%s,%s歲,%s,最愛大保健" %(name, age, gender)


kanchai('小明', 10, '男')
qudongbei('小明', 10, '男')
dabaojian('小明', 10, '男')


kanchai('老李', 90, '男')
qudongbei('老李', 90, '男')
dabaojian('老李', 90, '男')
函數式編程 
class Foo:
    
    def __init__(self, name, age ,gender):
        self.name = name
        self.age = age
        self.gender = gender

    def kanchai(self):
        print "%s,%s歲,%s,上山去砍柴" %(self.name, self.age, self.gender)

    def qudongbei(self):
        print "%s,%s歲,%s,開車去東北" %(self.name, self.age, self.gender)

    def dabaojian(self):
        print "%s,%s歲,%s,最愛大保健" %(self.name, self.age, self.gender)


xiaoming = Foo('小明', 10, '男')
xiaoming.kanchai()
xiaoming.qudongbei()
xiaoming.dabaojian()

laoli = Foo('老李', 90, '男')
laoli.kanchai()
laoli.qudongbei()
laoli.dabaojian()
面向對象

上述對比能夠看出，若是使用函數式編程，須要在每次執行函數時傳入相同的參數，若是參數多的話，又須要粘貼複製了...  ；而對於面向對象只須要在建立對象時，將全部須要的參數封裝到當前對象中，以後再次使用時，經過self間接去當前對象中取值便可。

 

練習二：遊戲人生程序

一、建立三個遊戲人物，分別是：

  • 蒼井井，女，18，初始戰鬥力1000
  • 東尼木木，男，20，初始戰鬥力1800
  • 波多多，女，19，初始戰鬥力2500

二、遊戲場景，分別：

  • 草叢戰鬥，消耗200戰鬥力
  • 自我修煉，增加100戰鬥力
  • 多人遊戲，消耗500戰鬥力
# -*- coding:utf-8 -*-

# #####################  定義實現功能的類  #####################

class Person:

    def __init__(self, na, gen, age, fig):
        self.name = na
        self.gender = gen
        self.age = age
        self.fight =fig

    def grassland(self):
        """註釋：草叢戰鬥，消耗200戰鬥力"""

        self.fight = self.fight - 200

    def practice(self):
        """註釋：自我修煉，增加100戰鬥力"""
        
        self.fight = self.fight + 200

    def incest(self):
        """註釋：多人遊戲，消耗500戰鬥力"""
        
        self.fight = self.fight - 500

    def detail(self):
        """註釋：當前對象的詳細狀況"""

        temp = "姓名:%s ; 性別:%s ; 年齡:%s ; 戰鬥力:%s"  % (self.name, self.gender, self.age, self.fight)
        print temp

        
# #####################  開始遊戲  #####################

cang = Person('蒼井井', '女', 18, 1000)    # 建立蒼井井角色
dong = Person('東尼木木', '男', 20, 1800)  # 建立東尼木木角色
bo = Person('波多多', '女', 19, 2500)      # 建立波多多角色

cang.incest() #蒼井空參加一次多人遊戲
dong.practice()#東尼木木自我修煉了一次
bo.grassland() #波多多參加一次草叢戰鬥


#輸出當前全部人的詳細狀況
cang.detail()
dong.detail()
bo.detail()


cang.incest() #蒼井空又參加一次多人遊戲
dong.incest() #東尼木木也參加了一個多人遊戲
bo.practice() #波多多自我修煉了一次

#輸出當前全部人的詳細狀況
cang.detail()
dong.detail()
bo.detail()
遊戲人生

2、繼承

繼承，面向對象中的繼承和現實生活中的繼承相同，即：子能夠繼承父的內容。

例如：

　　貓能夠：喵喵叫、吃、喝、拉、撒

　　狗能夠：汪汪叫、吃、喝、拉、撒

若是咱們要分別爲貓和狗建立一個類，那麼就須要爲 貓 和 狗 實現他們全部的功能，以下所示：

class 貓：

    def 喵喵叫(self):
        print '喵喵叫'

    def 吃(self):
        # do something

    def 喝(self):
        # do something

    def 拉(self):
        # do something

    def 撒(self):
        # do something

class 狗：

    def 汪汪叫(self):
        print '喵喵叫'

    def 吃(self):
        # do something

    def 喝(self):
        # do something

    def 拉(self):
        # do something

    def 撒(self):
        # do something
僞代碼

上述代碼不難看出，吃、喝、拉、撒是貓和狗都具備的功能，而咱們卻分別的貓和狗的類中編寫了兩次。若是使用 繼承 的思想，以下實現：

　　動物：吃、喝、拉、撒

　　   貓：喵喵叫（貓繼承動物的功能）

　　   狗：汪汪叫（狗繼承動物的功能）

class 動物:

    def 吃(self):
        # do something

    def 喝(self):
        # do something

    def 拉(self):
        # do something

    def 撒(self):
        # do something

# 在類後面括號中寫入另一個類名，表示當前類繼承另一個類
class 貓(動物)：

    def 喵喵叫(self):
        print '喵喵叫'
        
# 在類後面括號中寫入另一個類名，表示當前類繼承另一個類
class 狗(動物)：

    def 汪汪叫(self):
        print '喵喵叫'
僞代碼  
class Animal:

    def eat(self):
        print "%s 吃 " %self.name

    def drink(self):
        print "%s 喝 " %self.name

    def shit(self):
        print "%s 拉 " %self.name

    def pee(self):
        print "%s 撒 " %self.name


class Cat(Animal):

    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.breed ＝ '貓'

    def cry(self):
        print '喵喵叫'

class Dog(Animal):
    
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.breed ＝ '狗'
        
    def cry(self):
        print '汪汪叫'
        

# ######### 執行 #########

c1 = Cat('小白家的小黑貓')
c1.eat()

c2 = Cat('小黑的小白貓')
c2.drink()

d1 = Dog('胖子家的小瘦狗')
d1.eat()
代碼實例

因此，對於面向對象的繼承來講，其實就是將多個類共有的方法提取到父類中，子類僅需繼承父類而沒必要一一實現每一個方法。

注：除了子類和父類的稱謂，你可能看到過 派生類 和 基類 ，他們與子類和父類只是叫法不一樣而已。

學習了繼承的寫法以後，咱們用代碼來是上述阿貓阿狗的功能：

class Animal:

    def eat(self):
        print "%s 吃 " %self.name

    def drink(self):
        print "%s 喝 " %self.name

    def shit(self):
        print "%s 拉 " %self.name

    def pee(self):
        print "%s 撒 " %self.name


class Cat(Animal):

    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.breed ＝ '貓'

    def cry(self):
        print '喵喵叫'

class Dog(Animal):
    
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.breed ＝ '狗'
        
    def cry(self):
        print '汪汪叫'
        

# ######### 執行 #########

c1 = Cat('小白家的小黑貓')
c1.eat()

c2 = Cat('小黑的小白貓')
c2.drink()

d1 = Dog('胖子家的小瘦狗')
d1.eat()
代碼實例

那麼問題又來了，多繼承呢？

  • 是否能夠繼承多個類
  • 若是繼承的多個類每一個類中都定了相同的函數，那麼那一個會被使用呢？

一、Python的類能夠繼承多個類，Java和C#中則只能繼承一個類

二、Python的類若是繼承了多個類，那麼其尋找方法的方式有兩種，分別是：深度優先和廣度優先

  • 當類是經典類時，多繼承狀況下，會按照深度優先方式查找
  • 當類是新式類時，多繼承狀況下，會按照廣度優先方式查找

經典類和新式類，從字面上能夠看出一個老一個新，新的必然包含了跟多的功能，也是以後推薦的寫法，從寫法上區分的話，若是 當前類或者父類繼承了object類，那麼該類即是新式類，不然即是經典類。

 

class D:

    def bar(self):
        print 'D.bar'


class C(D):

    def bar(self):
        print 'C.bar'


class B(D):

    def bar(self):
        print 'B.bar'


class A(B, C):

    def bar(self):
        print 'A.bar'

a = A()
# 執行bar方法時
# 首先去A類中查找，若是A類中沒有，則繼續去B類中找，若是B類中麼有，則繼續去D類中找，若是D類中麼有，則繼續去C類中找，若是仍是未找到，則報錯
# 因此，查找順序：A --> B --> D --> C
# 在上述查找bar方法的過程當中，一旦找到，則尋找過程當即中斷，便不會再繼續找了
a.bar()
經典類多繼承 
class D(object):

    def bar(self):
        print 'D.bar'


class C(D):

    def bar(self):
        print 'C.bar'


class B(D):

    def bar(self):
        print 'B.bar'


class A(B, C):

    def bar(self):
        print 'A.bar'

a = A()
# 執行bar方法時
# 首先去A類中查找，若是A類中沒有，則繼續去B類中找，若是B類中麼有，則繼續去C類中找，若是C類中麼有，則繼續去D類中找，若是仍是未找到，則報錯
# 因此，查找順序：A --> B --> C --> D
# 在上述查找bar方法的過程當中，一旦找到，則尋找過程當即中斷，便不會再繼續找了
a.bar()
新式類多繼承

經典類：首先去A類中查找，若是A類中沒有，則繼續去B類中找，若是B類中麼有，則繼續去D類中找，若是D類中麼有，則繼續去C類中找，若是仍是未找到，則報錯

新式類：首先去A類中查找，若是A類中沒有，則繼續去B類中找，若是B類中麼有，則繼續去C類中找，若是C類中麼有，則繼續去D類中找，若是仍是未找到，則報錯

注意：在上述查找過程當中，一旦找到，則尋找過程當即中斷，便不會再繼續找了

3、多態 

 Pyhon不支持Java和C#這一類強類型語言中多態的寫法，可是原生多態，其Python崇尚「鴨子類型」。

class F1:
    pass


class S1(F1):

    def show(self):
        print 'S1.show'


class S2(F1):

    def show(self):
        print 'S2.show'


# 因爲在Java或C#中定義函數參數時，必須指定參數的類型
# 爲了讓Func函數既能夠執行S1對象的show方法，又能夠執行S2對象的show方法，因此，定義了一個S1和S2類的父類
# 而實際傳入的參數是：S1對象和S2對象

def Func(F1 obj):
    """Func函數須要接收一個F1類型或者F1子類的類型"""
    
    print obj.show()
    
s1_obj = S1()
Func(s1_obj) # 在Func函數中傳入S1類的對象 s1_obj，執行 S1 的show方法，結果：S1.show

s2_obj = S2()
Func(s2_obj) # 在Func函數中傳入Ss類的對象 ss_obj，執行 Ss 的show方法，結果：S2.show
Python僞代碼實現Java或C#的多態 
class F1:
    pass


class S1(F1):

    def show(self):
        print 'S1.show'


class S2(F1):

    def show(self):
        print 'S2.show'

def Func(obj):
    print obj.show()

s1_obj = S1()
Func(s1_obj) 

s2_obj = S2()
Func(s2_obj)
Python 「鴨子類型」

總結 

以上就是本節對於面向對象初級知識的介紹，總結以下：

  • 面向對象是一種編程方式，此編程方式的實現是基於對 類 和 對象 的使用
  • 類 是一個模板，模板中包裝了多個「函數」供使用
  • 對象，根據模板建立的實例（即：對象），實例用於調用被包裝在類中的函數
  • 面向對象三大特性：封裝、繼承和多態

問答專區

問題一：什麼樣的代碼纔是面向對象？

答：從簡單來講，若是程序中的全部功能都是用 類 和 對象 來實現，那麼就是面向對象編程了。

問題二：函數式編程 和 面向對象 如何選擇？分別在什麼狀況下使用？

答：須知：對於 C# 和 Java 程序員來講不存在這個問題，由於該兩門語言只支持面向對象編程（不支持函數式編程）。而對於 Python 和 PHP 等語言卻同時支持兩種編程方式，且函數式編程能完成的操做，面向對象均可以實現；而面向對象的能完成的操做，函數式編程不行（函數式編程沒法實現面向對象的封裝功能）。

因此，通常在Python開發中，所有使用面向對象 或 面向對象和函數式混合使用

面向對象的應用場景:

  1. 多函數需使用共同的值，如：數據庫的增、刪、改、查操做都須要鏈接數據庫字符串、主機名、用戶名和密碼
    class SqlHelper:

    def __init__(self, host, user, pwd):

        self.host = host
        self.user = user
        self.pwd = pwd

    def 增(self):
        # 使用主機名、用戶名、密碼（self.host 、self.user 、self.pwd）打開數據庫鏈接
        # do something
        # 關閉數據庫鏈接

    def 刪(self):
        # 使用主機名、用戶名、密碼（self.host 、self.user 、self.pwd）打開數據庫鏈接
        # do something
        # 關閉數據庫鏈接

    def 改(self):
        # 使用主機名、用戶名、密碼（self.host 、self.user 、self.pwd）打開數據庫鏈接
        # do something
        # 關閉數據庫鏈接

    def 查(self):
    # 使用主機名、用戶名、密碼（self.host 、self.user 、self.pwd）打開數據庫鏈接
        # do something
        # 關閉數據庫鏈接# do something
    Demo
  2. 須要建立多個事物，每一個事物屬性個數相同，可是值的需求
    如：張3、李4、楊五，他們都有姓名、年齡、血型，但其都是不相同。即：屬性個數相同，但值不相同
    class Person:

    def __init__(self, name ,age ,blood_type):

        self.name = name
        self.age = age
        self.blood_type = blood_type


    def detail(self):
        temp = "i am %s, age %s , blood type %s " % (self.name, self.age, self.blood_type)
        print temp

zhangsan = Person('張三', 18, 'A')
lisi = Person('李四', 73, 'AB')
yangwu = Person('楊五', 84, 'A')
    Demo

問題三：類和對象在內存中是如何保存？

答：類以及類中的方法在內存中只有一份，而根據類建立的每個對象都在內存中須要存一份，大體以下圖：

如上圖所示，根據類建立對象時，對象中除了封裝 name 和 age 的值以外，還會保存一個類對象指針，該值指向當前對象的類。

當經過 obj1 執行 【方法一】 時，過程以下：

  1. 根據當前對象中的 類對象指針 找到類中的方法
  2. 將對象 obj1 看成參數傳給 方法的第一個參數 self 
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