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  • Python之面向对象

      Python之面向对象  

      面向对象编程是一种编程方式,此编程方式是需要使用 “类” 和 “对象” 来实现的。

      所以,面向对象编程其实就是对 “类” 和 “对象” 的使用。

      类就是一个模板,模板里可以包含多个函数,函数里实现一些功能

      对象则是根据模板创建的实例,通过实例对象可以执行类中的函数

     

    • class是关键字,表示类
    • 创建对象,类名称后加括号即可

    ps:类中的函数第一个参数必须是self(详细见:类的三大特性之封装)
       类中定义的函数叫做 “方法”

    # 创建类
    class Foo:
         
        def Bar(self):
            print 'Bar'
     
        def Hello(self, name):
            print 'i am %s' %name
     
    # 根据类Foo创建对象obj
    obj = Foo()
    obj.Bar()            #执行Bar方法
    obj.Hello('wupeiqi') #执行Hello方法 

    面向对象三大特性:

      面向对象的三大特性是指:封装、继承和多态。

    一、封装

    封装,顾名思义就是将内容封装到某个地方,以后再去调用被封装在某处的内容。

    所以,在使用面向对象的封装特性时,需要:

    • 将内容封装到某处
    • 从某处调用被封装的内容

    第一步:将内容封装到某处

     self 是一个形式参数,当执行 obj1 = Foo('wupeiqi', 18 ) 时,self 等于 obj1

                                  当执行 obj2 = Foo('alex', 78 ) 时,self 等于 obj2

    所以,内容其实被封装到了对象 obj1 和 obj2 中,每个对象中都有 name 和 age 属性,在内存里类似于下图来保存。

    第二步:从某处调用被封装的内容

    调用被封装的内容时,有两种情况:

    • 通过对象直接调用
    • 通过self间接调用

    1、通过对象直接调用被封装的内容

    上图展示了对象 obj1 和 obj2 在内存中保存的方式,根据保存格式可以如此调用被封装的内容:对象.属性名

    class Foo:
     
        def __init__(self, name, age):
            self.name = name
            self.age = age
     
    obj1 = Foo('wang', 18)
    print obj1.name    # 直接调用obj1对象的name属性
    print obj1.age     # 直接调用obj1对象的age属性
     
    obj2 = Foo('george', 73)
    print obj2.name    # 直接调用obj2对象的name属性
    print obj2.age     # 直接调用obj2对象的age属性

    2、通过self间接调用被封装的内容

    执行类中的方法时,需要通过self间接调用被封装的内容

    class Foo:
      
        def __init__(self, name, age):
            self.name = name
            self.age = age
      
        def detail(self):
            print self.name
            print self.age
      
    obj1 = Foo('wang', 18)
    obj1.detail()  # Python默认会将obj1传给self参数,即:obj1.detail(obj1),所以,此时方法内部的 self = obj1,即:self.name 是 wang ;self.age 是 18
      
    obj2 = Foo('george', 73)
    obj2.detail()  # Python默认会将obj2传给self参数,即:obj1.detail(obj2),所以,此时方法内部的 self = obj2,即:self.name 是 george ; self.age 是 78

    综上所述,对于面向对象的封装来说,其实就是使用构造方法将内容封装到 对象 中,然后通过对象直接或者self间接获取被封装的内容。

    练习一:在终端输出如下信息

    • 小明,10岁,男,上山去砍柴
    • 小明,10岁,男,开车去东北
    • 小明,10岁,男,最爱大保健
    • 老李,90岁,男,上山去砍柴
    • 老李,90岁,男,开车去东北
    • 老李,90岁,男,最爱大保健
    • 老张...

    函数式编程结果:

    def kanchai(name, age, gender):
        print ("%s,%s岁,%s,上山去砍柴" %(name, age, gender))
    
    
    def qudongbei(name, age, gender):
        print ("%s,%s岁,%s,开车去东北" %(name, age, gender))
    
    
    def dabaojian(name, age, gender):
        print ("%s,%s岁,%s,最爱大保健" %(name, age, gender))
    
    
    kanchai('小明', 10, '')
    qudongbei('小明', 10, '')
    dabaojian('小明', 10, '')
    
    
    kanchai('老李', 90, '')
    qudongbei('老李', 90, '')
    dabaojian('老李', 90, '')

    面向对象结果:

    class Foo:
        
        def __init__(self, name, age ,gender):
            self.name = name
            self.age = age
            self.gender = gender
    
        def kanchai(self):
            print ("%s,%s岁,%s,上山去砍柴" %(self.name, self.age, self.gender))
    
        def qudongbei(self):
            print ("%s,%s岁,%s,开车去东北" %(self.name, self.age, self.gender))
    
        def dabaojian(self):
            print ("%s,%s岁,%s,最爱大保健" %(self.name, self.age, self.gender))
    
    
    xiaoming = Foo('小明', 10, '')
    xiaoming.kanchai()
    xiaoming.qudongbei()
    xiaoming.dabaojian()
    
    laoli = Foo('老李', 90, '')
    laoli.kanchai()
    laoli.qudongbei()
    laoli.dabaojian()

    练习二:游戏人生程序

    1、创建三个游戏人物,分别是:

    • 苍井井,女,18,初始战斗力1000
    • 东尼木木,男,20,初始战斗力1800
    • 波多多,女,19,初始战斗力2500

    2、游戏场景,分别:

    • 草丛战斗,消耗200战斗力
    • 自我修炼,增长100战斗力
    • 多人游戏,消耗500战斗力

    结果:

    # -*- coding:utf-8 -*-
    
    # #####################  定义实现功能的类  #####################
    
    class Person:
    
        def __init__(self, na, gen, age, fig):
            self.name = na
            self.gender = gen
            self.age = age
            self.fight =fig
    
        def grassland(self):
            """注释:草丛战斗,消耗200战斗力"""
    
            self.fight = self.fight - 200
    
        def practice(self):
            """注释:自我修炼,增长100战斗力"""
            
            self.fight = self.fight + 200
    
        def incest(self):
            """注释:多人游戏,消耗500战斗力"""
            
            self.fight = self.fight - 500
    
        def detail(self):
            """注释:当前对象的详细情况"""
    
            temp = "姓名:%s ; 性别:%s ; 年龄:%s ; 战斗力:%s"  % (self.name, self.gender, self.age, self.fight)
            print temp
    
            
    # #####################  开始游戏  #####################
    
    cang = Person('苍井井', '', 18, 1000)    # 创建苍井井角色
    dong = Person('东尼木木', '', 20, 1800)  # 创建东尼木木角色
    bo = Person('波多多', '', 19, 2500)      # 创建波多多角色
    
    cang.incest() #苍井空参加一次多人游戏
    dong.practice()#东尼木木自我修炼了一次
    bo.grassland() #波多多参加一次草丛战斗
    
    
    #输出当前所有人的详细情况
    cang.detail()
    dong.detail()
    bo.detail()
    
    
    cang.incest() #苍井空又参加一次多人游戏
    dong.incest() #东尼木木也参加了一个多人游戏
    bo.practice() #波多多自我修炼了一次
    
    #输出当前所有人的详细情况
    cang.detail()
    dong.detail()
    bo.detail()

    二、继承

    继承,面向对象中的继承和现实生活中的继承相同,即:子可以继承父的内容。

    例如:

      猫可以:喵喵叫、吃、喝、拉、撒

      狗可以:汪汪叫、吃、喝、拉、撒

    如果我们要分别为猫和狗创建一个类,那么就需要为 猫 和 狗 实现他们所有的功能,如下所示:

    class 猫:
    
        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
    伪代码

    上述代码不难看出,吃、喝、拉、撒是猫和狗都具有的功能,而我们却分别的猫和狗的类中编写了两次。如果使用 继承 的思想,如下实现:

      动物:吃、喝、拉、撒

         猫:喵喵叫(猫继承动物的功能)

         狗:汪汪叫(狗继承动物的功能)

    class 动物:
    
        def 吃(self):
            # do something
    
        def 喝(self):
            # do something
    
        def 拉(self):
            # do something
    
        def 撒(self):
            # do something
    
    # 在类后面括号中写入另外一个类名,表示当前类继承另外一个类
    class 猫(动物):
    
        def 喵喵叫(self):
            print '喵喵叫'
            
    # 在类后面括号中写入另外一个类名,表示当前类继承另外一个类
    class 狗(动物):
    
        def 汪汪叫(self):
            print '喵喵叫'
    伪代码
     1 class Animal:
     2 
     3     def eat(self):
     4         print "%s 吃 " %self.name
     5 
     6     def drink(self):
     7         print "%s 喝 " %self.name
     8 
     9     def shit(self):
    10         print "%s 拉 " %self.name
    11 
    12     def pee(self):
    13         print "%s 撒 " %self.name
    14 
    15 
    16 class Cat(Animal):
    17 
    18     def __init__(self, name):
    19         self.name = name
    20         self.breed = ''
    21 
    22     def cry(self):
    23         print '喵喵叫'
    24 
    25 class Dog(Animal):
    26     
    27     def __init__(self, name):
    28         self.name = name
    29         self.breed = ''
    30         
    31     def cry(self):
    32         print '汪汪叫'
    33         
    34 
    35 # ######### 执行 #########
    36 
    37 c1 = Cat('小白家的小黑猫')
    38 c1.eat()
    39 
    40 c2 = Cat('小黑的小白猫')
    41 c2.drink()
    42 
    43 d1 = Dog('胖子家的小瘦狗')
    44 d1.eat()
    代码实现

    所以,对于面向对象的继承来说,其实就是将多个类共有的方法提取到父类中,子类仅需继承父类而不必一一实现每个方法。

    注:除了子类和父类的称谓,你可能看到过 派生类 和 基类 ,他们与子类和父类只是叫法不同而已。

    学习了继承的写法之后,我们用代码来是上述阿猫阿狗的功能:

    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 = ''
    
        def cry(self):
            print '喵喵叫'
    
    class Dog(Animal):
        
        def __init__(self, name):
            self.name = name
            self.breed = ''
            
        def cry(self):
            print '汪汪叫'
            
    
    # ######### 执行 #########
    
    c1 = Cat('小白家的小黑猫')
    c1.eat()
    
    c2 = Cat('小黑的小白猫')
    c2.drink()
    
    d1 = Dog('胖子家的小瘦狗')
    d1.eat()
    代码实例

    那么问题又来了,多继承呢?

    • 是否可以继承多个类
    • 如果继承的多个类每个类中都定了相同的函数,那么那一个会被使用呢?

    1、Python的类可以继承多个类,Java和C#中则只能继承一个类

    2、Python的类如果继承了多个类,那么其寻找方法的方式有两种,分别是:深度优先广度优先

    • 当类是经典类时,多继承情况下,会按照深度优先方式查找
    • 当类是新式类时,多继承情况下,会按照广度优先方式查找

    经典类和新式类,从字面上可以看出一个老一个新,新的必然包含了跟多的功能,也是之后推荐的写法,从写法上区分的话,如果 当前类或者父类继承了object类,那么该类便是新式类,否则便是经典类。

     1 class D:
     2 
     3     def bar(self):
     4         print 'D.bar'
     5 
     6 
     7 class C(D):
     8 
     9     def bar(self):
    10         print 'C.bar'
    11 
    12 
    13 class B(D):
    14 
    15     def bar(self):
    16         print 'B.bar'
    17 
    18 
    19 class A(B, C):
    20 
    21     def bar(self):
    22         print 'A.bar'
    23 
    24 a = A()
    25 # 执行bar方法时
    26 # 首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去D类中找,如果D类中么有,则继续去C类中找,如果还是未找到,则报错
    27 # 所以,查找顺序:A --> B --> D --> C
    28 # 在上述查找bar方法的过程中,一旦找到,则寻找过程立即中断,便不会再继续找了
    29 a.bar()
    经典类多继承
     1 class D(object):
     2 
     3     def bar(self):
     4         print 'D.bar'
     5 
     6 
     7 class C(D):
     8 
     9     def bar(self):
    10         print 'C.bar'
    11 
    12 
    13 class B(D):
    14 
    15     def bar(self):
    16         print 'B.bar'
    17 
    18 
    19 class A(B, C):
    20 
    21     def bar(self):
    22         print 'A.bar'
    23 
    24 a = A()
    25 # 执行bar方法时
    26 # 首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去C类中找,如果C类中么有,则继续去D类中找,如果还是未找到,则报错
    27 # 所以,查找顺序:A --> B --> C --> D
    28 # 在上述查找bar方法的过程中,一旦找到,则寻找过程立即中断,便不会再继续找了
    29 a.bar()
    新式类多继承

    经典类:首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去D类中找,如果D类中么有,则继续去C类中找,如果还是未找到,则报错

    新式类:首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去C类中找,如果C类中么有,则继续去D类中找,如果还是未找到,则报错

    注意:在上述查找过程中,一旦找到,则寻找过程立即中断,便不会再继续找了

    三、多态 

     Python不支持Java和C#这一类强类型语言中多态的写法,但是原生多态,其Python崇尚“鸭子类型”。

     1 class F1:
     2     pass
     3 
     4 
     5 class S1(F1):
     6 
     7     def show(self):
     8         print 'S1.show'
     9 
    10 
    11 class S2(F1):
    12 
    13     def show(self):
    14         print 'S2.show'
    15 
    16 
    17 # 由于在Java或C#中定义函数参数时,必须指定参数的类型
    18 # 为了让Func函数既可以执行S1对象的show方法,又可以执行S2对象的show方法,所以,定义了一个S1和S2类的父类
    19 # 而实际传入的参数是:S1对象和S2对象
    20 
    21 def Func(F1 obj):
    22     """Func函数需要接收一个F1类型或者F1子类的类型"""
    23     
    24     print obj.show()
    25     
    26 s1_obj = S1()
    27 Func(s1_obj) # 在Func函数中传入S1类的对象 s1_obj,执行 S1 的show方法,结果:S1.show
    28 
    29 s2_obj = S2()
    30 Func(s2_obj) # 在Func函数中传入Ss类的对象 ss_obj,执行 Ss 的show方法,结果:S2.show
    31 
    32 Python伪代码实现Java或C#的多态
    Python伪代码实现Java或C#的多态
     1 class F1:
     2     pass
     3 
     4 
     5 class S1(F1):
     6 
     7     def show(self):
     8         print 'S1.show'
     9 
    10 
    11 class S2(F1):
    12 
    13     def show(self):
    14         print 'S2.show'
    15 
    16 def Func(obj):
    17     print obj.show()
    18 
    19 s1_obj = S1()
    20 Func(s1_obj) 
    21 
    22 s2_obj = S2()
    23 Func(s2_obj) 
    24 
    25 Python “鸭子类型”
    Python “鸭子类型”
    • 面向对象是一种编程方式,此编程方式的实现是基于对  和 对象 的使用
    • 类 是一个模板,模板中包装了多个“函数”供使用
    • 对象,根据模板创建的实例(即:对象),实例用于调用被包装在类中的函数
    • 面向对象三大特性:封装、继承和多态

    函数式编程 和 面向对象 如何选择?分别在什么情况下使用?

    答:须知:对于 C# 和 Java 程序员来说不存在这个问题,因为该两门语言只支持面向对象编程(不支持函数式编程)。而对于 Python 和 PHP 等语言却同时支持两种编程方式,且函数式编程能完成的操作,面向对象都可以实现;而面向对象的能完成的操作,函数式编程不行(函数式编程无法实现面向对象的封装功能)。

    所以,一般在Python开发中,全部使用面向对象 或 面向对象和函数式混合使用

    面向对象的应用场景:

    1. 多函数需使用共同的值,如:数据库的增、删、改、查操作都需要连接数据库字符串、主机名、用户名和密码
     1 class SqlHelper:
     2 
     3     def __init__(self, host, user, pwd):
     4 
     5         self.host = host
     6         self.user = user
     7         self.pwd = pwd
     8 
     9     def 增(self):
    10         # 使用主机名、用户名、密码(self.host 、self.user 、self.pwd)打开数据库连接
    11         # do something
    12         # 关闭数据库连接
    13 
    14     def 删(self):
    15         # 使用主机名、用户名、密码(self.host 、self.user 、self.pwd)打开数据库连接
    16         # do something
    17         # 关闭数据库连接
    18 
    19     def 改(self):
    20         # 使用主机名、用户名、密码(self.host 、self.user 、self.pwd)打开数据库连接
    21         # do something
    22         # 关闭数据库连接
    23 
    24     def 查(self):
    25     # 使用主机名、用户名、密码(self.host 、self.user 、self.pwd)打开数据库连接
    26         # do something
    27         # 关闭数据库连接# do something
    28 
    29 Demo
    Demo

      2.需要创建多个事物,每个事物属性个数相同,但是值的需求
      如:张三、李四、杨五,他们都有姓名、年龄、血型,但其都是不相同。即:属性个数相同,但值不相同

     1 class Person:
     2 
     3     def __init__(self, name ,age ,blood_type):
     4 
     5         self.name = name
     6         self.age = age
     7         self.blood_type = blood_type
     8 
     9 
    10     def detail(self):
    11         temp = "i am %s, age %s , blood type %s " % (self.name, self.age, self.blood_type)
    12         print temp
    13 
    14 zhangsan = Person('张三', 18, 'A')
    15 lisi = Person('李四', 73, 'AB')
    16 yangwu = Person('杨五', 84, 'A')
    17 
    18 Demo
    Demo

    类和对象在内存中是如何保存?

    答:类以及类中的方法在内存中只有一份,而根据类创建的每一个对象都在内存中需要存一份,大致如下图:

    如上图所示,根据类创建对象时,对象中除了封装 name 和 age 的值之外,还会保存一个类对象指针,该值指向当前对象的类。

    当通过 obj1 执行 【方法一】 时,过程如下:

    1. 根据当前对象中的 类对象指针 找到类中的方法
    2. 将对象 obj1 当作参数传给 方法的第一个参数 self 
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