Python之路第七天，基础(9)-面向对象(上)

面向对象的编程思想

回想

我们所学过的编程方法：

• 面向过程：根据业务逻辑从上到下写堆叠代码。
• 函数式编程：将重复的代码封装到函数中，只需要写一遍，之后仅调用函数即可。

面向过程编程最易被初学者接受，其往往用一长段代码来实现指定功能，开发过程中最常见的操作就是粘贴复制，即：将之前实现的代码块复制到现需功能处。

while True：
    if cpu利用率 > 90%:
        #发送邮件提醒
        连接邮箱服务器
        发送邮件
        关闭连接
 
    if 硬盘使用空间 > 90%:
        #发送邮件提醒
        连接邮箱服务器
        发送邮件
        关闭连接
 
    if 内存占用 > 80%:
        #发送邮件提醒
        连接邮箱服务器
        发送邮件
        关闭连接

但是，你会发现会有很多重复的代码，同样的代码写好几遍，这样不容易维护，然后我们开始使用函数式编程，增加了代码的重用性和可读性：

def 发送邮件(内容)
    #发送邮件提醒
    连接邮箱服务器
    发送邮件
    关闭连接
 
while True：
 
    if cpu利用率 > 90%:
        发送邮件('CPU报警')
 
    if 硬盘使用空间 > 90%:
        发送邮件('硬盘报警')
 
    if 内存占用 > 80%:
        发送邮件('内存报警') 

现在我们学习一种新的编程思想：面向对象的编程思想

面向对象是一种编程思想，面向对象有两个要素，“类”和“对象”，类是抽象的东西，不具体的东西，有共同特征的东西，比如说人，都有两只眼睛，两只耳朵，一个鼻子，一张嘴....，这是共同的属性，人会说话，会吃饭，会走路.....，有共同的方法。这人就相当于类，他不会特指某个人。对象，是类的实例，是具体的某个东西。比如说，有一个叫小明的人，这就是一个对象，他有人的所有属性和功能（方法），小明这就是一个对象。

类和对象的创建：

class Person:
   
    def __init__(self,name,age,sex)
        self.name = name
        self.age = age
        self.sex = sex
   
    def speak(self):
        print('speak chinese')
    
    def walk(self):
        print('walk on the road!')


person = Person('Tom',18,'f')
person.speak()

• class为创建类的关键字，上例创建了一个Person类
• 创建对象只需要在类后面加括号，有参数的要加参数,person这就是一个对象。

面向对象的三大特性

面向对象的三大特性：封装，继承，多态。

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

一、将内容封装到某处

class Foo:

    # __init__构造方法，当根据类创建对象时自动执行
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

# 创建对象，自动执行__init__方法，将'tom',18封装到obj1,self的name，age属性中
obj1 = Foo('tom', 18)
obj2 = Foo('jerry', 25)

self 是一个形式参数,当执行 obj1 = Foo('tom', 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。

二、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

通过对象直接调用封装内容:

class Foo:

    # __init__构造方法，当根据类创建对象时自动执行
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age


obj1 = Foo('tom', 18)       # 直接调用obj1对象的name属性
print(obj1.name, obj1.age)  # 直接调用obj1对象的age属性

obj2 = Foo('jerry', 25)
print(obj2.name, obj2.age)

通过self间接搞用封装的内容:

class Foo:
  
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
  
    def detail(self):
        print(self.name)
        print(self.age)
  
obj1 = Foo('wupeiqi', 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 wupeiqi ；self.age 是 18
  
obj2 = Foo('alex', 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 alex ； 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，去饭馆吃饭
• 小明，10岁，男，去酒店睡觉
• 小明，10岁，男，开车去旅游
• 老李，90岁，男，去饭馆吃饭
• 老李，90岁，男，去酒店睡觉
• 老李，90岁，男, 开车去旅游

函数式编程：

def eat(name, age, gender):
    print("%s,%s岁,%s,去饭馆吃饭" % (name, age, sex))


def sleep(name, age, gender):
    print("%s,%s岁,%s,去酒店睡觉" % (name, age, sex))


def travel(name, age, gender):
    print("%s,%s岁,%s,开车去旅游" % (name, age, sex))


eat('小明', 10, '男')
sleep('小明', 10, '男')
travel('小明', 10, '男')

eat('老李', 90, '男')
sleep('老李', 90, '男')
travel('老李', 90, '男')

面向对象:

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

    def eat(self):
        print("%s,%s岁,%s,去饭馆吃饭" % (self.name, self.age, self.sex))

    def sleep(self):
        print("%s,%s岁,%s,去酒店睡觉" % (self.name, self.age, self.sex))

    def travel(self):
        print("%s,%s岁,%s,开车去旅游" % (self.name, self.age, self.sex))


tom = Foo('汤姆', 10, '男')
tom.eat()
tom.sleep()
tom.travel()

jerry = Foo('杰瑞', 12, '男')
jerry.eat()
jerry.sleep()
jerry.travel()

二、游戏人生程序

创建三个游戏人物，分别是：

• 盖伦，男，18，初始战斗力1000
• 剑圣，男，20，初始战斗力1800
• 凯特琳，女，19，初始战斗力2500

游戏场景，分别为：

• 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

class Person:

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

    def grassland(self):
        """
        草丛战斗，消耗200战斗力
        """
        self.fight = self.fight - 200

    def practice(self):
        """
        自我修炼，增长100战斗力
        """
        self.fight = self.fight + 200

    def incest(self):
        """
        多人游戏，消耗500战斗力
        """
        self.fight = self.fight - 500

    def detail(self):
        """
        当前对象的详细情况
        """

        detail_info = "姓名:%s ; 性别:%s ; 年龄:%s ; 战斗力:%s"  
                      % (self.name, self.sex, self.age, self.fight)
        print(detail_info)

        
garen = Person('盖伦', '男', 18, 1000)    # 创建盖伦角色
yi = Person('剑圣', '男', 20, 1800)  # 创建剑圣角色
caitlyn  = Person('凯特琳', '女', 19, 2500)      # 创建凯特琳角色

garen.incest() # 盖伦参加一次多人游戏
yi.practice()# 剑圣自我修炼了一次
caitlyn.grassland() # 凯特琳参加一次草丛战斗

# 输出当前所有人的详细情况
garen.detail()
yi.detail()
caitlyn.detail()

garen.incest() # 盖伦又参加一次多人游戏
yi.incest() # 剑圣也参加了一个多人游戏
caitlyn.practice() # 凯特琳自我修炼了一次

# 输出当前所有人的详细情况
garen.detail()
yi.detail()
caitlyn.detail()

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

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')

代码实例：

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 ＝ '猫'

    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')
        

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()

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。

就向下面这样：

class 父类:

    def 父类中的方法(self):
        pass
        
class 子类(父类):
    pass
    
child = 子类()
child.父类中的方法()

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？

Python的类可以继承多个类，Java和C#中则只能继承一个类

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：深度优先和广度优先

• 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。

经典类：

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()
# 执行bar方法时
# 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
# 所以，查找顺序：A --> B --> D --> C
# 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
a.bar()

新式类:

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()
# 执行bar方法时
# 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
# 所以，查找顺序：A --> B --> C --> D
# 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
a.bar()

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。

多态

Pyhon不支持多态并且也用不到多态，多态的概念是应用于Java和C#这一类强类型语言中，而Python崇尚“鸭子类型”。

class F1:
    pass


class S1(F1):

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


class S2(F1):

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


# 由于在Java或C#中定义函数参数时，必须指定参数的类型
# 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
# 而实际传入的参数是：S1对象和S2对象

def Func(F1 obj):
    """Func函数需要接收一个F1类型或者F1子类的类型"""
    
    print obj.show()
    
s1_obj = S1()
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

s2_obj = S2()
Func(s2_obj) # 在Func函数中传入Ss类的对象 ss_obj，执行S2的show方法，结果：S2.show

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) 

总结：

• 面向对象是一种编程方式，此编程方式的实现是基于对类和对象的使用
• 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