python3之类和对象

一、面对对象(OOP)的三大特征

1 多态

无需知道对象是什么类型就能对它执行操作
不同类型的对象执行相同的操作,操作结果随着对象的类型而异
多态是方法的多态,属性没有多态

示例

def add(x,y):
    return x+y

sum1=add(2,3)
sum2=add('aaa','bbb')
print(sum1)
print(sum2)

数值返回两数字的和,字符串返回两个字符串拼接后字符串

2 封装

将对象的状态信息隐藏在对象内部,只对外提供必要的方法,不允许外部直接访问对象内部信息
向外部隐藏不必要的细节
无需知道对象的构造就能对它执行操作
通过私有属性、私有方法的方式实现封装,即属性、方法前面加上双下划线("__")

3 继承

创建一个与已有类相似的类,但是比原有类多了一些方法
新创建的类被称为子类(派生类),原有的类被称为父类(基类、超类)
子类可以继承父类,一个子类可以有多个父类

二、面对对象(OOP)术语简介

类(Class)
具有相同的属性或方法的对象的集合
定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法

属性
类中定义的所有变量和方法,包括类变量和方法,实例变量

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

类变量
类的所有实例共享的属性,可以通过"类名.变量名"直接访问
类变量通常不作为实例变量使用


方法
类中定义的函数

类对象
通过类定义的数据结构实例
支持两种操作：属性引用和实例化

属性引用(对属性点号运算)
obj.属性名


实例对象
类实例化之后,类的具体实例对象

实例变量
实例化之后,每个实例单独拥有的变量
只作用于当前实例
以"self."开头,仅供各个实例对象调用

实例方法
实例化之后,每个实例都可以调用的方法
至少包含一个参数,第一个参数约定俗成命名为"self",通过它来传递实例的属性

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

示例

class Bird:
    #类变量
    n = 999
    
    #实例方法
    def walk(self, name):
        print(name,'正在行走')
    
    #类方法
    @classmethod
    def fly (cls, name):
        print('类方法fly:',cls)
        print(name,'正在飞')

#类实例化,返回一个Bird对象,并赋值给变量u       
u = Bird()
#传入实例变量name的值
u.walk('monkey')
#通过实例对象调用类变量
print(u.n)
#通过类名调用类变量
print(Bird.n)
#通过类名调用类方法
Bird.fly('butterfly')



class Person:
    hair='black'
    
    def set_name(self,name):
        self.name=name
        
    def get_name(self):
        return self.name
        
    def greet(self):
        print("hello,world!I'm %s" % (self.name))

#直接调用类变量
print(Person.hair)
#类实例化,返回一个Persoon对象,并赋值给变量person
person = Person()
#通过实例调用类变量
print(person.hair)
#调用实例方法并传入实例变量name的值
person.set_name('marry')
#调用实例变量
print(person.name)
#调用实例方法
print(person.get_name())
#调用实例方法
person.greet()

三、类定义

格式

class class_name:
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

四、方法

1 实例方法

类中定义的方法默认是实例方法,和定义普通函数方法一致,但实例方法至少包含一个参数(通常是self),self参数会自动绑定调用者,指向调用者本身
调用实例方法时不需要为self参数传入值

示例

class Person:
    def set_name(self, name):    
        self.name=name
        
    def get_name(self):
        return self.name
        
    def greet(self):
        print("hello,world!I'm %s" % (self.name))


#类实例化
person = Person()
#调用实例方法并传入实例变量name的值,第一个参数self会自动绑定到调用者
person.set_name('marry')
#调用实例变量
print(person.name)
#调用实例方法
print(person.get_name())
#调用实例方法
person.greet()

2 类方法

使用@classmethod修饰的方法
类方法的cls参数会自动绑定类,执行该类
可以通过实例对象调用也可以通过类对象直接调用
调用类方法时不需要为cls传入参数

示例

class test:
    @classmethod
    def class_method(cls):
        print('类方法:',cls)
        
    @classmethod
    def classm(cls,name):
        print('类方法:',cls)
        print(name)

#类实例化
T = test()
#通过实例对象调用类方法,只有cls一个参数,指向test类,调用时不需要传入值
T.class_method()
#该方法有两个参数,第一个cls指向test类,第二个参数需要调用时需要传入值
T.classm('jack')
#通过类名调用类方法
test.class_method()
test.classm('marry')

3 静态方法

使用@staticmethod修饰的方法
可以通过实例对象调用也可以通过类对象直接调用
调用时,需要传入参数,不会自动绑定

示例

class static:
    @staticmethod
    def static_method(p):
        print('静态方法:',p)

#类实例化
S = static()
#通过实例对象调用类方法,必须传入参数值
S.static_method('message')
#通过类对象直接调用,必须传入参数值
static.static_method('info')

五、类内置方法

定义类时,前后都有双下划线定义的方法,都属于类的特殊方法
可以重写或者直接调用这些方法来实现特殊的功能

1 __init__(self) 方法

初始化方法(构造方法)
用于初始化实例化对象属性值
创建类的实例时就会调用该方法
若该方法有多个参数时,类实例化必须要传入参数

示例

class Rectangle():
    def __init__(self, length, width):
        self.length = length
        self.width = width
        
    def getPeri(self):
        return ((self.length + self.width) * 2)
        
    def getArea(self):
        return (self.length * self.width)

#类中定义了__init__方法且该方法不止一个参数,实例化时必须要传入length,width两个参数
R = Rectangle(6,5)
print(R.getPeri())
print(R.getArea())

2 __str__(self) 和 __repr__(self) 方法

如果两个方法都定义了,print() 方法会调用  __str__  方法
如果只想调用 __repr__ ,只需定义 __repr__ 方法
如果两个方法都没有定义,print()使用object基类中默认的 __str__ 方法,因为object是所有类的基类
__repr__ 和 __str__ 这两个方法都是用于显示的, __str__ 是面向用户的,而 __repr__ 面向程序员

只能输出字符串类型数据
使用中推荐至少有一个 __repr__ 方法

示例

class Repr:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

class Repr1:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    #重新定义__str__方法
    def __str__(self):
        return 'this is __str__'+'		'+self.name+":"+str(self.age)

    #重新定义__repr__方法
    def __repr__(self):
        return 'this is __repr__'+'		'+self.name+":"+str(self.age)

class Repr2:
    def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.age = age

    #重新定义__repr__方法
    def __repr__(self):
        return f'this is __repr__,    {self.name}:{self.age}'

     
R = Repr('mack',22)
#未定义__str__和__repr__方法,print(R)使用object基类中的默认__str__方法
print(R)
print(R.__repr__)
print(R.__str__)
print()
print()
print()

R1 = Repr1('jack',20)
#调用__str__方法输出
print(R1)
print(R1.__repr__)
print(R1.__str__)
print()
print()
print()

R2 = Repr2('maryy',18)
#调用__repr__方法输出
print(R2)

3 __del__(self) 方法

对象引用计数为0时,对象才会被回收,自动调用 __del__ 方法
即一个对象被多个变量引用时,del删除该对象时不会立即回收对象

一般出现在两个地方：
1、手动减少对象引用计数至0,被垃圾回收处理时调用
2、程序结束时调用

示例

class Del:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
        
    def __del__(self):
        print("%s对象已被删除" % self)

D_1 = Del('maryy', 22)
#变量D_2也指向对象
D_2 = D_1
#对象不会被回收,程序执行完才会调用__del__方法
del D_1
print(D_2.name,D_2.age)

class Del:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
        
    def __del__(self):
        print("%s对象已被删除" % self)

D = Del('maryy', 22)
#对象立即被回收,调用__del__方法
del D
print("是否回收对象")

4 __dir__(self) 方法

返回对象内部所有的变量名和方法名组成的列表

dir(object)返回对象的 __dir__ 方法经过排序后的列表

示例

class Dir:
    var1 = 'value1'
    var2 = 'value2'
    
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
        
    def __repr__(self):
        return self.name+' '+str(self.age)
        
    def __del__(self):
        print("删除对象")


D = Dir('maryy', 22)  
#通过实例化对象调用__dir__方法,返回类中所有实例属性组成的列表    
print(D.__dir__())
#返回实例化对象调用__dir__方法经过排序后的列表
print(dir(D))

5 __dict__(self) 方法

返回对象内部的所有属性名和属性值组成的字典,该方法可以通过字典的语法来访问或修改指定属性的值

通过类名调用 __dict__ 方法,输出类中所有的属性,包括类属性,实例属性
通过实例化对象调用 __dict__ 方法,输出类中所有实例属性组成的字典

示例

class Dict:
    var1 = 'value1'
    var2 = 'value2'

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

    def __repr__(self):
        return self.name,self.age

#通过类名调用__dict__方法,返回类中所有的属性组成的字典
print(Dict.__dict__)
#类实例化
D = Dict('jack', 24)
#通过实例化对象调用__dict__方法,返回类中所有实例属性组成的字典
print(D.__dict__)
#以字典的语法调用__dict__方法访问属性值
print(D.__dict__['name'])
print(D.__dict__['age'])
#以字典的语法调用__dcit__方法修改属性值
D.__dict__['name'] = 'tom'
D.__dict__['age'] = 25
print(D.__dict__['name'])
print(D.__dict__['age'])

6 __getattr__(self) 、__setattr__(self) 、__delattr__(self) 方法

当对类和该类的所有父类(若有多层继承,沿着继承关系直到最后的基类)中未定义的属性(包括变量和方法)进行点号运算时,调用 __getattr__ 方法
如果可以找到该属性,则不调用此方法
仅在引用属性且属性不存在的时候才会触发 __getattr__ 方法


只要对属性(不管该属性是否在类中定义)赋值时都会调用 __setattr__ 方法
当在 __setattr__ 方法内对属性进行赋值时,不可使用self.attr=value,因为会再次调用 __setattr__ 方法,形成无限递归,导致堆栈溢出异常
一般在 __setattr__ 方法内对属性赋值,使用self.__dict__[attr]=value

删除属性时会调用 __delattr__ 方法

示例

class Set:
    def __init__(self,length,width):
        self.length = length
        self.width = width
    
    #重新定义__setattr__方法
    def __setattr__(self,attr,value):
        print('---设置对象属性---')
        #传入的attr参数名是否为size,若是,则重新设置length,width的值
        #否则新增一个名=attr,值=value的变量
        if attr == 'size':
            self.__dict__['length'],self.__dict__['width'] = value
        else:
            self.__dict__[attr] = value
   
    #重新定义__getattr__方法
    def __getattr__(self,attr):
        print('---访问对象属性---')
        #传入的attr参数名是否为size,若是,则返回原来length,width的值
        #否则引发AttributeError异常
        if attr == 'size':
            return self.length,self.width
        else:
            raise AttributeError
    
    #重新定义__delattr__方法
    def __delattr__(self,attr):
        print('---删除对象属性---')
        #传入的attr参数名是否为size,若是,则修改length,width的值为0
        #否则什么也不做
        if attr == 'size':
            self.__dict__['length'] = self.__dict__['width']=0
        else:
            pass

#实例化类,调用__init__方法和__setattr__方法
S = Set(5,6)
#返回所有实例属性组成的字典
print(S.__dict__)
#size属性赋值,调用__setattr__方法
S.size = 8,9
print(S.__dict__)
#删除size属性
del S.size
print(S.__dict__)
#big属性赋值,调用__setattr__方法
S.big = 1
print(S.__dict__)

7 序列相关的特殊方法

__len__(self)       返回元素的数量
__getitem__(self)   返回键对应的值
__setitem__(self)   设置给定键的值
__delitem__(self)   删除给定键对应的元素

示例

#key检查函数
#key必须是非负整数
#若key不是int类型,则引发TypeError
#若0<key<=pow(26,3),则引发IndexError
def check_key(key):
    if not isinstance(key, int):
        raise TypeError
    if (key<0) or (key >= pow(26,3)):
        raise IndexError

class seq:
    def __init__(self):
        #存储被修改的数据
        self.__chaged = {}
        #存储被删除元素的索引
        self.__deleted = []
    
    #获取元素个数
    def __len__(self):
        print('---返回元素个数---')
        return pow(26,3)

    #获取索引对应的元素的值
    def __getitem__(self, key):
        print('---获取key=%s对应元素的值---'% (key))
        #调用key检查函数
        check_key(key)
        #如果在self.__chaged找到数据,则返回已修改的值
        if key in self.__chaged:
            return self.__chaged[key]
        #如果在self.__deleted中找到数据,说明元素被删除,返回None
        elif key in self.__deleted:
            return None
        #否则,根据计算规则返回元素,得到一个AAA,AAB,AAC,AAD,...,的序列
        else:
            three = key//(pow(26,2))
            two = (key-three*pow(26,2))//26
            one = key%26
            return chr(65+three)+chr(65+two)+chr(65+one)

    #设置索引对应元素的值
    def __setitem__(self, key, value):
        print('---设置key=%s对应元素的值---'% (key))
        #调用key检查函数
        check_key(key)
        self.__chaged[key] = value

    #删除索引对应元素的值
    def __delitem__(self, key):
        print('---删除序列key=%s对应元素的值---'% (key))
        #调用key检查函数
        check_key(key)
        #如果在self.__deleted中未找到key,则添加该key到删除列表中
        if key not in self.__deleted:
            self.__deleted.append(key)
        #如果在self.__chaged中找到key,则删除该key
        if key in self.__chaged:
            del self.__chaged[key]


#得到一个AAA,AAB,AAC,AAD,...,元素个数为pow(26,3)的序列
Seq = seq()

#获取元素,调用__len__方法
print(len(Seq))

#获取key=1元素的值,调用__getitem__方法
print(Seq[1])
#删除key=1元素的值,调用__delitem__方法
del Seq[1]
#获取key=1元素被删除后的值,调用__getitem__方法
print(Seq[1])

#获取key=2元素的值,调用__getitem__方法
print(Seq[2])
#修改key=2元素的值,调用__setitem__方法
Seq[2] = 'asd'
#获取key=2元素被修改后的值,调用__getitem__方法
print(Seq[2])

class ArithemeticSequence:
    def __init__(self,start,step):
        self.start=start
        self.step=step
        self.myData={}
    
    #定义获取元素个数的方法
    def __len__(self):
        print('---返回元素个数---')
        return len(self.myData)
   
   #定义获取值的方法
    def __getitem__(self,key):
        print('---获取key=%s对应元素的值---'% (key))
        try:
            return self.myData[key]
        except KeyError:
           return self.start+key*self.step
    
    #定义修改元素的方法
    def __setitem__(self,key,value):
        print('---设置key=%s对应元素的值---'% (key))
        self.myData[key]=value
    
    #定义删除元素的方法
    def __delitem__(self, key):
        print('---删除序列key=%s对应元素的值---'% (key))
        del self.myData[key]

#得到一个等差序列实例对象     
s=ArithemeticSequence(1,2)
#获取元素个数,初始状态0个元素
print(len(s))
#获取key=3元素的值
print(s[3])
#修改key=3元素的值
s[3]=100
#获取key=3元素被修改后的值
print(s[3])
#获取元素个数,只有一个元素
print(len(s))
#删除key=3元素的值
del s[3]
#获取元素个数,0个元素
print(len(s))

 六、类继承

格式

class SubClass(SuperClass1,SuperClass2,..):
     <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N> 


其中
SubClass是子类,SuperClass1,SuperClass2,..是父类(基类|超类),多个父类以逗号隔开
若多个父类中有相同的属性,则使用(SuperClass1,SuperClass2,..)中排在最前面的父类的属性,所以不是很有必要,尽量不使用继承多个父类
object是所有类的直接父类或间接父类

示例

class Fruit:
    def info(self):
        print('水果:%s,重量:%s'%(self.name,self.weight))
        
class Food:
    def taest(self):
        print('不同食物口感不同')
        
class Apple(Fruit,Food):
    def __init__(self,name,weight):
        self.name=name
        self.weight=weight

A=Apple('apple',5)
A.info()
A.taest()

1 重写父类方法

示例

class Father(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        print('父类__init__方法')
        
    def getName(self):
        print('父类getName方法')
        return 'Father '+self.name
 
class Son(Father):
    #重写父类中的getName方法,父类的getName方法被覆盖
    def getName(self):
        print('子类getName方法')
        return 'Son name: '+self.name
 
son = Son('test_class')
print(son.getName())

class Father(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        print('父类__init__方法')
        
    def getName(self):
        print('父类getName方法')
        return 'Father name:'+self.name
 
class Son(Father):
    #重写父类的 __init__ 方法,父类中的 __init__ 方法会被覆盖
    def __init__(self, name):        
        self.name = name
        print('子类__init__方法')
        
    #重写父类中的 getName 方法,父类的 getName 方法被覆盖
    def getName(self):
        print('子类getName方法')
        return 'Son name:'+self.name
 
son = Son('test_class')
print(son.getName())

2 子类中调用父类方法

格式

父类名.方法名(参数)

参数必须和父类方法中参数一致,包括self参数

示例

class Father(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        print('父类__init__方法')
        
    def getName(self):
        print('父类getName方法')
        return 'Father name:'+self.name
 
class Son(Father):
    #重写父类中的getName方法
    def getName(self):
        print('子类getName方法')
        #调用父类方法
        print(Father.getName(self))
        return 'Son name:'+self.name
 
son = Son('test_class')
print(son.getName())

3 使用super()函数继承父类的 __init__(self) 方法

格式

super().__init__(self): 参数包括父类方法中除了self参数的所有参数

示例

class Father(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        print('父类__init__方法')
        
    def getName(self):
        print('父类getName方法')
        return 'Father name: '+self.name
 
class Son(Father):
    def __init__(self, name):
        #继承父类中的__init__方法
        super().__init__(name)
        print('子类__init__方法')
        
    def getName(self):
        print('子类getName方法')
        #子类方法中调用父类方法
        print(Father.getName(self))
        return 'Son name: '+self.name
 
son = Son('test_class')
print(son.getName())

七、枚举类

类的对象有限而且固定,例如季节,星期几
枚举类不能用来实例化,且一旦定义创建,不能在外部修改成员值
可以使用==或者is比较成员,并且可以迭代枚举

包括

enum.Enum
创建枚举常量的基类,value为任意数据类型

enum.IntEnum
创建枚举常量的基类,value只能是整型数字

enum.IntFlag
创建枚举常量的基类,value只能是整型数字
使用按位运算符对其进行组合而不会丢失其IntFlag成员资格

enum.Flag
创建枚举常量的基类,value为任意数据类型
使用按位运算符对其进行组合而不会丢失其IntFlag成员资格

enum.unique()
name不能相同,value也不相同

enum.auto
成员值随机生成,初始值1

示例

from enum import Enum, IntEnum, unique

#枚举类的装饰器,若有value相同则引发ValueError错误并附带相关细节信息
@unique
class Season(Enum):
    SPRING = "春天"
    SUMNNER = '夏天'
    FALL = '秋天'
    WINTER = '冬天'

@unique
class color(IntEnum):
    red = 1
    yellow = 2
    green = 3
    pink = 4

class color2(IntEnum):
    red = 1
    beown = 1
    yellow = 2
    green = 3
    ping = 4

#获取Season枚举类成员SPRING的值
print(Season.SPRING.value)
#获取成员的name
print(Season.SPRING.name)
#通过成员value获取成员的name
print(Season('春天'))
#获取成员name=SPRING的信息
print(repr(Season.SPRING))
#获取成员name=SPRING属于哪个枚举类
print(type(Season.SPRING))


menber = Season.SPRING
#获取成员的name
print(menber.name)
#获取成员的value
print(menber.value)

#枚举类成员比较
print(Season.SPRING == Season.SPRING)
print(Season.SPRING is Season.SPRING)