python面向对象

面向对象编程

类的定义形式多样

• 既可以直接创建新的类，也可以基于一个或多个已有的类创建新的类；
• 既可以创建一个空的类，然后再动态添加属性和方法，也可以在创建类的同时设置属性和方法。
• 类是对现实世界中一些事物的封装，可以把数据（属性）和操作（方法）封装在一起，从而使得
  程序结构更加清晰。
• 使用class保留字定义一个类：

定义类

定义一个类

class Person:
    #定义一个属性
    name="小明"
    #定义一个方法
    def getName(self):
        return self.name

定义一个空类

class Person:
    pass

创建对象

p=Person()

• 类定义好后进行实例化 p=Person( )，产生一个Person类的实例对象
• 实例对象是根据类模版生成一个内存体，系统都会在内存中选择一块区域分配给对象，有确定的
  数据与内存地址，每次选择的内存通常是不一样的

构造函数

构造函数：初始化方法，命名为__init__，在对象创建后自动调用

class Person:
    name="小明"
    def __init__(self):
        print(self,self.name)


f=Person()

默认参数

class Person:
    def __init__(self,n="小红"):
        self.name=n
        print(self,self.name)

>>>f=Person()
>>>p=Person("小明")

自定义参数

class Complex:
    def __init__(self,realpart,imagpart):
        self.real=realpart
        self.imag=imagpart

类属性和实例属性

class Person:
    name="Max"# 类属性
    age=12#类属性
    def __init__(self,height):
        self.height=height#实例属性

• 类属性可通过两种方式访问：
  • 使用类的名称，例如，Person.name, Person.age
  • 使用类的实例对象，例如p=Person( )是对象，通过p.name, p.age访问
  • 注意：类属性虽然归类所有，但实例化的对象都可以访问类属性
• 实例属性通过实例对象可绑定属性，新建、改变属性

改变类属性

class Person:
    name='Max'
    age=10
#类型读取类属性
print(Person.name,Person.age)

#类名称改变类属性
Person.name="小明"
Person.age=22

print(Person.name,Person.age)

改变实例属性

通过对象实例改变类属性
格式：对象实例.属性=…

• 如果该对象实例存在这个属性，这个属性的值就被改变。
• 如果该对象实例不存在这个属性，自动为该对象实例创建一个新的属性。

class Person:
    name='Max'
    age=10

#读取类属性
print(Person.name,Person.age)

p=Person()
p.name='John'
print(p.name,p.age)
print(Person.name,Person.age)

# 'Max' 10
# 'John' 10
# 'Max' 10

相同名称的实例属性优先级高于类属性（覆盖）实例属性改变，不影响类属性

删除实例属性

删除实例属性后，访问该名称对应的属性时，将访问类属性

class Person:
    name='Max'
    age=12

p=Person()
print(p.name)#Max
p.name='John'
print(p.name)#John
print(Person.name)#Max
del p.name
print(p.name)#Max

不同实例对象属性不同

不同的实例对象，有不同的实例属性

class Person:
    name='Max'
    age=12
#用类名读取类属性
print(Person.name,Person.age)

# 用对象实例改变类属性
p=Person()
p.name='John'
print(p.name,p.age)
print(Person.name,Person.age)

q=Person()
q.age=21
print(q.name,q.age)

# Max 12
# 'John' 12
# Max 12
# Max 21

建立新的属性

class Person:
    name='Max'
    age=22

#对象实例改变类属性
p=Person()
p.gender='male'
print(p.name,p.age,p.gender)

Python作为一种动态语言，除了可以在定义类时指定类属性外，还可以动态地为已经创建的对象绑定新的属性

可变对象作为类属性

class Person:
    part_time=[]
    def __init__(self,name):
        self.name=name
    def add_part(self,sh):
        self.part_time.append(sh)

p=Person('Max')
q=Person('John')
q.add_part('read')
p.add_part('walk')

print(p.part_time)
print(q.part_time)
#['read','walk']
#['read','walk']
# part_time被共享了

使用实例属性替代类属性，以避免实例操作改变类属性变量的值

class Person:
    def __init__(self,name):
        self.name=name
        self.part_time=[]
    def add_part(self,sh):
        self.part_time.append(sh)

p=Person('Max')
q=Person('John')
q.add_part('read')
p.add_part('walk')
print(p.part_time)
print(q.part_time)
#['walk']
#['read']
#各是各的

小结

• 类属性是与类绑定的，它被这个类所拥有的，如果要修改类的属性，就必须使用类名称访问它，而不能使用对象实例访问它。
• 对象实例的属性默认和类相同，通过赋值语句进行修改、创建后，不同的实例对象，有不同的属性。
• 可变对象作为类属性时，需注意每个实例操作都
  可能改变其值。

类方法

实例方法

通过实例对象调用的方法一般以‘self’的变量作为第一个参数(其他名称也可以)，self表示对象自身的含义，某个实例对象调用该方法时，将该对象作为第一个参数传递给self

class Person:
    name='Max'
    age=12
    def getName(self):
        return self.name
    def getAge(self):
        return self.age
p=Person()
print(p.getName(),p.getAge())
#Max 12

p.getName( )时，将p传递给self,执行return p.name得 到name,类似地，通过p.getAge( )得到age

实例方法调用

1. 一般使用实例对象调用，调用时向实例方法传递实例参数，例如p.getName( )
2. 也可以用类名称Person调用，但要传递实例参数，例如Person.getName(p)

class Person:
    name='Max'
    age=12
    def getName(self):
        return self.name
    def getAge(self):
        return self.age
p=Person()
print(p.getName(),p.getAge())
print(Person.getName(p),Person.getAge(p))
#Max 12
#Max 12

类方法

定义

在类中可以定义类的方法

• 通过@classmethod 修饰
• 第一个参数一般命名为cls (也可以是其他名称)

class Person:
    name='Max'
    age=12
    @classmethod
    def show(cls):
        print(cls.name,cls.age)

调用

一般通过类名称调用，调用时传递类参数，例如Person.show( ), 将Person 传递给cls，因此
print(cls.name,cls.age)等价于执行print(Person.name,Person.age)

class Person:
    name='Max'
    age=12
    @classmethod
    def show(cls):
        print(cls.name,cls.age)

Person.show()

也可以通过实例对象调用，这时候对象p的类Person会传递给函数的参数cls

class Person:
    name='Max'
    age=12
    @classmethod
    def show(cls):
        print(cls.name,cls.age)

p=Person()
p.show()

静态方法

通过@staticmethod修饰，无参数传递

class Person:
    name='Max'
    age=12
    @staticmethod
    def display():
        print(Person.name,Person.age)

通过类名称调用，不传递参数，与类方法调用不同（传递类参数）

静态方法调用

通过类名称调用，不传递参数，与类方法调用不同（传递类参数）

class Person:
    name='Max'
    age=12
    @classmethod
    def show(cls):
        print(cls.name,cls.age)
    @staticmethod
    def display():
        print(Person.name,Person.age)
>>>Person.show()
>>>'Max' 12
>>>Person.display()
>>>'Max' 12

通过实例对象调用，不传递参数

class Person:
    name='Max'
    age=12
    
    @staticmethod
    def display():
        print(Person.name,Person.age)
p=Person()
p.display()
#Max 12

小结

• 实例方法
  • self
  • 对象实例调用p.getName( )，类名称调用
  • (Person.getName(p)、传递对象实例参数
• 类方法
  • @classmethod， cls
  • 类名称调用Person.show( )、对象实例调用 p.show( )，传递类参数
• 静态方法
  • @staticmethod
  • 类名称调用Person.display ( )、对象实例调用p.display( )，不传递参数

访问权限

Person类中的name 和age属性是公有的，可以直接在类外访问

class Person:
    name='Max'
    age=12

私有变量

如果想定义为私有的，在属性前面加两个下划线‘__’

class Person:
    __name='Max'
    age=12

私有属性不能直接在类外访问

Person.name
#报错

私有属性，可以被类内定义的方法访问

class Person:
    __name='Max'
    age=12
    def getName(self):
        return self.__name

p=Person()
p.show()

私有方法

可以在类内定义私有方法，在方法名称前加两个下划线‘__’

class Person:
    __name='Max'
    age=12
    def __getName(self):
        return self.__name

私有方法不能直接在类外调用

class Person:
    __name='Max'
    age=12
    def __getName(self):
        return self.__name
p=Person()
name=p.getName()

私有方法可被类内定义的其它方法调用

class Person:
    __name='Max'
    age=12
    
    def __show(self):
        print(self.name)
    def display(self):
        self.__show()
p=Person()
p.display()

小结

• 在共有属性/方法前加两个下划线‘__’，即变成私有属性/方法
• 公有属性/方法可以在类外直接访问/调用
• 私有属性/方法不可以再类外直接访问/调用
• 在类定义的内部，可以访问私有属性/方法

继承

继承的语法形式

• DerivedClassName为子类，BaseClassName为父类
  （又称基类、超类）

class DerivedClassName(BaseClassName):
    pass

子类通过继承可以获得父类的所有方法

class Person:
    def __init__(self,name):
        self.name=name
    def getName(self):
        return self.name

class Student(Person):
    pass

p=Student('Max')
print(p.name)
print(p.getName())

重写

对于父类的方法，子类实现重新定义

class Person:
    def __init__(self,name):
        self.name=name
    def read(self):
        print('The Person '+self.name+' is reading...')


class Student(Person):
    def read(self):
        print('The Student'+self.name+' is reading...')

p=Person('xiaoming')
p.read()
>>>The Person xiaoming is reading...
q=Student('xiaohong')
q.read()
>>>The Student xiaohong is reading...

若不想子类覆盖基类的方法，可将方法设为私有

class Person:
    def __init__(self,name):
        self.name=name
    def __read(self):
        print('The Person '+self.name+' is reading...')
    def test(self):
        self.__read()


class Student(Person):
    def __read(self):
        print('The Student'+self.name+' is reading...')

p=Person('xiaoming')
p.test()
>>>The Person xiaoming is reading...
q=Student('xiaohong')
q.test()
>>>The Peerson xiaohong is reading...

重写构造方法

class Person:
    def __init__(self,name):
        self.name=name
    def read(self):
        print('The Person '+self.name+' is reading...')


class Student(Person):
    def __init__(self,age):
        self.age=age

>>>p=Student(12)
>>>p.age
>>>12
>>>p.name
>>>报错，没有name这个属性

1. 调用父类的构造函数

class Person:
    def __init__(self,name):
        self.name=name
    def read(self):
        print('The Person '+self.name+' is reading...')


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

>>>p=Student('Hello',12)
>>>p.name
>>>'Hello'
>>>p.age
>>>12

2. 使用super函数

class Person:
    def __init__(self,name):
        self.name=name
    def read(self):
        print('The Person '+self.name+' is reading...')


class Student(Person):
    def __init__(self,name,age):
        super().__init__(name)
        self.age=age

>>>p=Student('Hello',12)
>>>p.name
>>>'Hello'
>>>p.age
>>>12

子类中添加新方法

class Person:
    def __init__(self,name):
        self.name=name
    def read(self):
        print('The Person '+self.name+' is reading...')


class Student(Person):
    def __init__(self,name,age):
        super().__init__(name)
        self.age=age

    def getAge(self):
        return self.age

>>>p=Student('xiaoming',12)
>>>print(p.getAge())
>>>'xiaoming'

两个重要的内置方法

• isinstance(object,classinfo)如object是classinfo的实例返回True或object是classinfo子类的实例返回True
• issubclass(class,classinfo)如class是classinfo的子类返回True

在继承关系中，如果一个实例的数据类型是某个子类，那它的数据类型也可以被看做是父类

isinstance(p,Student)#True
isinstance(p,Person)#True


issubclass(Student,Person)#True
issubclass(Person,Student)#False

多继承

class DerivedClassName(Base1,Base2,Base2):
    pass

继承也可一级级继承下来，而任何类，最终都可以回溯到根节点object，这些继承关系就像一颗倒挂的树。

子类把父类的所有功能都直接拿过来，这样就不必从零做起

• 子类把父类不适合的方法覆盖（构造函数的重写）
• 若不想子类覆盖父类的方法，将父类方法设为私有
  方法
• 子类可新增自己特有的方法

多态

多态：呈现多种形态

• 尽管不知道变量指向的是哪种类型的对象，也能对其进行操作，且操作的行为会随对象所属的类型（类）而异

class Person:
    def __init__(self,name):
        self.name=name
    def getName(self):
        return self.name
    def read(self):
        print('The person is '+self.name+' is reading...')

class Student(Person):
    def read(self):
        print('The student is '+self.name+' is reading...')

class Teacher(Person):
    def read(self):
        print('The teacher is '+self.name+' is reading...')

def read_twice(person):
    person.read()
    person.read()
>>>read_twice(Person('xiaoming'))
>>>The person is xiaoming is reading...
>>>read_twice(Student('xiaoli'))
>>>The student is xiaoli is reading...
>>>read_twice(Teacher('xiaoliu'))
>>>The teacher is xiaoliu is reading...

新增Person的子类，不必对read_twice( ) 进行任何修改，就可以正常运行。

• 实际上，任何依赖Person作为参数的方法和函数
  都可以不加修改正常运行，这就是多态
• 由于Person类型有read( )方法，因此，传入的任意
  类型，只要是Person类或者子类，就会自动调用
  实际类型的read( )方法。

只管调用，不管细节

鸭子类型

静态语言（例如Java），如果需要传入参数是
Person类型，则传入的对象必须是Person类型或者它的子类，否则，将无法调用read( )方法

• Python作为动态语言，则不一定需要传入Person类 型，只需保证传入的对象有一个read( )方法就可以

class Timer:
    def read(self):
        print("Reading is good!")

read_twice(Timer())
>>>Reading is good!
>>>Reading is good!

动态语言的“鸭子类型”：并不要求严格的继承体系，一个对象只要“看起来像鸭子，走起路来
像鸭子”，那它就可以被看做是鸭子。

封装

将抽象得到的属性和功能相结合，形成一个有机整体，隐藏对象的属性和实现细节，仅对外提供
公共访问方式的接口

• 封装：无需知道对象的构造
• 多态：无需知道对象的类型，就能调用其方法

通过 类名. 或者 对象名. 形式访问封装内部的属性和方法

class Person:
    add='Beijing'
    def __init__(self,name):
        self.name=name
    def read(self):
        print('The person '+self.name+'is reading')

>>>p=Person('Hello')
>>>p.add
>>>'Beijing'
>>>p.read()
>>>The person Helli is reading

封装的优点

好处：

• 保护隐私、提高安全性
• 将变化隔离，便于使用
• 提高复用性

模块

模块：Python中，可理解为对应于一个.py文件，将属性变量和实现方法封装在这个文件中

• 任何Python 程序可作为模块导入，通过import 模块名导入（import jieba, import time…）
• 一般用module_name.fun_name、module_name.var_name进行使用（模块名是文件名
  去掉.py后缀）

包

包（package）: 将多个模块分为一个包

• 包是python模块的有层次的文件目录结构
• 包中包含模块和子包
• 包中必须存在__init__.py文件，包的标识，一般不在
  init.py 中写入模块，尽可能保证简单

常见包结构

包中包含多个模块

包中包含多个模块和子包

若main.py要引用package_b中的test_fact模块，导入包
可以使用:

通过模块名.函数名进行引用

from package_b import test_fact
print(test_fact.fact(3))

需要通过完整的名称进行引用

import package_b.test_fact
print(package_b.test_fact.fact(3))

若main.py要引用子包package_a_a中的hello模块，导
入包可以使用:

from package import item 方式导入包时，这个子项(item)既可以是子包也可以是其他命名，如函数、类、变量等

• 例如， from package_a.package_a_a.hello import say_hello
• import item.subitem.subsubitem 这样的语法时，这些子项必须是包，最后的子项可以是包或模块，但不能是类、函数、变量等
• 例如，import package_a.package_a_a.hello
• 从* 导入包，利用import *找出包中的所有模块，然后导入
• 在需要导入所有模块的包的__init__.py文件中，定义模糊导入：all=[‘模块1’,‘模块2’,…]
• 慎用 import *