python ==》 面向对象

一、面向过程与面向对象的简介

1.面向过程：

　　定义：面向过程的程序设计的核心是过程（流水线式思维），过程即解决问题的步骤，面向过程的设计就好比精心设计好一条流水线，考虑周全什么时候处理什么东西。

　　优点：极大的降低了写程序的复杂度，只需要顺着要执行的步骤，堆叠代码即可。

　　缺点：一套流水线或者流程就是用来解决一个问题，代码牵一发而动全身。

2.面向对象：

　　定义：面向对象的程序设计的核心是对象（上帝式思维），要理解对象为何物，必须把自己当成上帝，上帝眼里世间存在的万物皆为对象，不存在的也可以创造出来。

　　优点：解决了程序的扩展性。对某一个对象单独修改，会立刻反映到整个体系中，如对游戏中一个人物参数的特征和技能修改都很容易。

　　缺点：可控性差，无法向面向过程的程序设计流水线式的可以很精准的预测问题的处理流程与结果，面向对象的程序一旦开始就由对象之间的交互解决问题，即便是上帝也无法预测最终结果。

二、面向对象的家庭成员介绍

1.初识类和对象

对象：

（1）指一切物体（‘万事万物皆为对象’）

（2）不同的对象有不同的属性，万物皆有变化——对象的方法。

（3）对于任何一个属性都具有3个方面：属性所属的对象，属性的值，属性的名称。对象有些属性并不是一层不变的。

类：

（1）物以类聚——类定义对象——饼干模具生产饼干

（2）类是由相同的特征组成，类是定义同一类所有对象的变量和方法的蓝图。

（3）对象的共性抽象为类，类的实例化就是对象。

1.类的声明：

def functionName(args):
     '函数文档字符串'
      函数体 

'''
class 类名:
    '类的文档字符串'
    类体
'''

#我们创建一个类
class Data:
    pass

class Person:   #定义一个人类
    role = 'person'  #人的角色属性都是人
    def walk(self):  #人都可以走路，也就是有一个走路方法，也叫动态属性
        print("person is walking...")

2.类有两种作用：

属性引用：

class Person:   #定义一个人类
    role = 'person'  #人的角色属性都是人
    def walk(self):  #人都可以走路，也就是有一个走路方法
        print("person is walking...")


print(Person.role)  #查看人的role属性
print(Person.walk)  #引用人的走路方法，注意，这里不是在调用

实例化：类名加括号就是实例化，会自动触发__init__函数的运行，可以用它来为每个实例定制自己的特征

class Person:   #定义一个人类
    role = 'person'  #人的角色属性都是人
    def __init__(self,name):
        self.name = name  # 每一个角色都有自己的昵称;
        
    def walk(self):  #人都可以走路，也就是有一个走路方法
        print("person is walking...")


print(Person.role)  #查看人的role属性
print(Person.walk)  #引用人的走路方法，注意，这里不是在调用

实例化的过程就是类——>对象的过程

原本我们只有一个Person类，在这个过程中，产生了一个egg对象，有自己具体的名字、攻击力和生命值。

语法：对象名 = 类名(参数)

class Person:   #定义一个人类
    role = 'person'  #人的角色属性都是人
    def __init__(self,name):
        self.name = name  # 每一个角色都有自己的昵称;
        
    def walk(self):  #人都可以走路，也就是有一个走路方法
        print("person is walking...")

aray = Person('zbk')
print(aray.name)   #查看属性直接 对象名.属性名
print(aray.walk())  #调用方法，对象名.方法名()

关于self

self：在实例化时自动将对象/实例本身传给__init__的第一个参数，你也可以给他起个别的名字，但是正常人都不会这么做。
因为你瞎改别人就不认识

类属性的补充:

一：我们定义的类的属性到底存到哪里了？有两种方式查看
dir(类名)：查出的是一个名字列表
类名.__dict__:查出的是一个字典，key为属性名，value为属性值

二：特殊的类属性
类名.__name__# 类的名字(字符串)
类名.__doc__# 类的文档字符串
类名.__base__# 类的第一个父类(在讲继承时会讲)
类名.__bases__# 类所有父类构成的元组(在讲继承时会讲)
类名.__dict__# 类的字典属性
类名.__module__# 类定义所在的模块
类名.__class__# 实例对应的类(仅新式类中)

面向对象小结——定义及调用的固定模式

class 类名:
    def __init__(self,参数1,参数2):
        self.对象的属性1 = 参数1
        self.对象的属性2 = 参数2

    def 方法名(self):pass

    def 方法名2(self):pass

对象名 = 类名(1,2)  #对象就是实例，代表一个具体的东西
                  #类名() : 类名+括号就是实例化一个类，相当于调用了__init__方法
                  #括号里传参数，参数不需要传self，其他与init中的形参一一对应
                  #结果返回一个对象
对象名.对象的属性1   #查看对象的属性，直接用 对象名.属性名 即可
对象名.方法名()     #调用类中的方法，直接用 对象名.方法名() 即可

三、面向对象的组合

1.什么是组合？

答：软件重用的重要方式除了继承之外还有另外一种方式，即：组合

组合指的是，在一个类中以另外一个类的对象作为数据属性，称为类的组合

组合表现的是：  谁有什么的关系。
例如：  人有武器 、   学校有学生  、 学生有课程

组合例子1：

class Weapon:
    def prick(self, obj):  # 这是该装备的主动技能,扎死对方
        obj.life_value -= 500  # 假设攻击力是500

class Person:  # 定义一个人类
    role = 'person'  # 人的角色属性都是人

    def __init__(self, name):
        self.name = name  # 每一个角色都有自己的昵称;
        self.weapon = Weapon()  # 给角色绑定一个武器;
        
egg = Person('egon')
egg.weapon.prick() 
#egg组合了一个武器的对象，可以直接egg.weapon来使用组合类中的所有方法

组合例子2：

圆环是由两个圆组成的，圆环的面积是外面圆的面积减去内部圆的面积。圆环的周长是内部圆的周长加上外部圆的周长。
这个时候，我们就首先实现一个圆形类，计算一个圆的周长和面积。然后在"环形类"中组合圆形的实例作为自己的属性来用

from math import pi

class Circle:
    '''
    定义了一个圆形类；
    提供计算面积(area)和周长(perimeter)的方法
    '''
    def __init__(self,radius):
        self.radius = radius

    def area(self):
         return pi * self.radius * self.radius

    def perimeter(self):
        return 2 * pi *self.radius


circle =  Circle(10) #实例化一个圆
area1 = circle.area() #计算圆面积
per1 = circle.perimeter() #计算圆周长
print(area1,per1) #打印圆面积和周长

class Ring:
    '''
    定义了一个圆环类
    提供圆环的面积和周长的方法
    '''
    def __init__(self,radius_outside,radius_inside):
        self.outsid_circle = Circle(radius_outside)
        self.inside_circle = Circle(radius_inside)

    def area(self):
        return self.outsid_circle.area() - self.inside_circle.area()

    def perimeter(self):
        return  self.outsid_circle.perimeter() + self.inside_circle.perimeter()


ring = Ring(10,5) #实例化一个环形
print(ring.perimeter()) #计算环形的周长
print(ring.area()) #计算环形的面积

组合例子3：

用组合的方式建立了类与组合的类之间的关系，它是一种‘有’的关系,比如教授有生日，教授教python课程

class BirthDate:
    def __init__(self,year,month,day):
        self.year=year
        self.month=month
        self.day=day

class Couse:
    def __init__(self,name,price,period):
        self.name=name
        self.price=price
        self.period=period

class Teacher:
    def __init__(self,name,gender,birth,course):
        self.name=name 
        self.gender=gender
        self.birth=birth
        self.course=course
    def teach(self): 
        print('teaching')

p1=Teacher('egon','male', 
            BirthDate('1995','1','27'), 
            Couse('python','28000','4 months')
           ) 

print(p1.birth.year,p1.birth.month,p1.birth.day) 

print(p1.course.name,p1.course.price,p1.course.period)
''' 
运行结果: 
1 27 
python 28000 4 months 

当类之间有显著不同，并且较小的类是较大的类所需要的组件时，用组合比较好

四、面向对象的三大特性

1.继承：

继承是一种创建新类的方式，在python中，新建的类可以继承一个或多个父类，父类又可称为基类或超类，新建的类称为派生类或子类

在继承中， 如果子类有的方法就执行子类的
如果子类没有的方法就执行父类的。
语法：
class 类名（父类名）：
如果不指定继承的父类，默认继承 object

子类可以使用父类的所有属性和方法。
如果子类有专家级的方法就执行自己的。
没救就执行父类，
子类，父类都没有，就报错。

子类中调用父类:
在类内—— super (子类名，self).方法名（）
在类外—— super (子类名，对象名)。方法名（）

python中类的继承分为：单继承和多继承

class ParentClass1: #定义父类
    pass

class ParentClass2: #定义父类
    pass

class SubClass1(ParentClass1): #单继承，基类是ParentClass1，派生类是SubClass
    pass

class SubClass2(ParentClass1,ParentClass2): #python支持多继承，用逗号分隔开多个继承的类
    pass

提示：如果没有指定基类，python的类会默认继承object类，object是所有python类的基类，它提供了一些常见方法（如__str__）的实现。

继承： 大范围到校范围
抽象： 范围越来越大，共性越来越小
派生：父类的基础上产生子类——派生类
派生方法： 父类里没有的，但是i子类里有的
派生属性：
方法的重写：
父类里有的方法，在子类里重新实现。

2.多态：

多态指的是一类事物有多种形态

动物有多种形态：人，狗，猪

import abc
class Animal(metaclass=abc.ABCMeta): #同一类事物:动物
    @abc.abstractmethod
    def talk(self):
        pass

class People(Animal): #动物的形态之一:人
    def talk(self):
        print('say hello')

class Dog(Animal): #动物的形态之二:狗
    def talk(self):
        print('say wangwang')

class Pig(Animal): #动物的形态之三:猪
    def talk(self):
        print('say aoao')

　文件有多种形态：文本文件，可执行文件。如下：

import abc
class File(metaclass=abc.ABCMeta): #同一类事物:文件
    @abc.abstractmethod
    def click(self):
        pass

class Text(File): #文件的形态之一:文本文件
    def click(self):
        print('open file')

class ExeFile(File): #文件的形态之二:可执行文件
    def click(self):
        print('execute file')

一 什么是多态动态绑定（在继承的背景下使用时，有时也称为多态性）

多态性是指在不考虑实例类型的情况下使用实例：

比如：老师.下课铃响了（），学生.下课铃响了()，老师执行的是下班操作，学生执行的是放学操作，虽然二者消息一样，但是执行的效果不同

多态性分为静态多态性和动态多态性：

　　静态多态性：如任何类型都可以用运算符+进行运算

　　动态多态性：如下

peo=People()
dog=Dog()
pig=Pig()

#peo、dog、pig都是动物,只要是动物肯定有talk方法
#于是我们可以不用考虑它们三者的具体是什么类型,而直接使用
peo.talk()
dog.talk()
pig.talk()

#更进一步,我们可以定义一个统一的接口来使用
def func(obj):
    obj.talk()

　　

鸭子类型

逗比时刻：

　　Python崇尚鸭子类型，即‘如果看起来像、叫声像而且走起路来像鸭子，那么它就是鸭子’

python程序员通常根据这种行为来编写程序。例如，如果想编写现有对象的自定义版本，可以继承该对象

也可以创建一个外观和行为像，但与它无任何关系的全新对象，后者通常用于保存程序组件的松耦合度。

例1：利用标准库中定义的各种‘与文件类似’的对象，尽管这些对象的工作方式像文件，但他们没有继承内置文件对象的方法

例2：序列类型有多种形态：字符串，列表，元组，但他们直接没有直接的继承关系

#二者都像鸭子,二者看起来都像文件,因而就可以当文件一样去用
class TxtFile:
    def read(self):
        pass

    def write(self):
        pass

class DiskFile:
    def read(self):
        pass
    def write(self):
        pass

3.封装：

【封装】

         隐藏对象的属性和实现细节，仅对外提供公共访问方式。

【好处】 

1. 将变化隔离； 

2. 便于使用；

3. 提高复用性； 

4. 提高安全性；

【封装原则】

      1. 将不需要对外提供的内容都隐藏起来；

      2. 把属性都隐藏，提供公共方法对其访问。

私有变量和私有方法：

在python中用双下划线开头的方式将属性隐藏起来（设置成私有的）

#其实这仅仅这是一种变形操作
#类中所有双下划线开头的名称如__x都会自动变形成：_类名__x的形式：

class A:
    __N=0 #类的数据属性就应该是共享的,但是语法上是可以把类的数据属性设置成私有的如__N,会变形为_A__N
    def __init__(self):
        self.__X=10 #变形为self._A__X
    def __foo(self): #变形为_A__foo
        print('from A')
    def bar(self):
        self.__foo() #只有在类内部才可以通过__foo的形式访问到.

#A._A__N是可以访问到的，即这种操作并不是严格意义上的限制外部访问，仅仅只是一种语法意义上的变形

这种自动变形的特点：

1.类中定义的__x只能在内部使用，如self.__x，引用的就是变形的结果。

2.这种变形其实正是针对外部的变形，在外部是无法通过__x这个名字访问到的。

3.在子类定义的__x不会覆盖在父类定义的__x，因为子类中变形成了：_子类名__x,而父类中变形成了：_父类名__x，即双下滑线开头的属性在继承给子类时，子类是无法覆盖的。

这种变形需要注意的问题是：

1.这种机制也并没有真正意义上限制我们从外部直接访问属性，知道了类名和属性名就可以拼出名字：_类名__属性，然后就可以访问了，如a._A__N

2.变形的过程只在类的定义是发生一次,在定义后的赋值操作，不会变形

私有方法：

3.在继承中，父类如果不想让子类覆盖自己的方法，可以将方法定义为私有的

#正常情况
>>> class A:
...     def fa(self):
...         print('from A')
...     def test(self):
...         self.fa()
... 
>>> class B(A):
...     def fa(self):
...         print('from B')
... 
>>> b=B()
>>> b.test()
from B
 

#把fa定义成私有的，即__fa
>>> class A:
...     def __fa(self): #在定义时就变形为_A__fa
...         print('from A')
...     def test(self):
...         self.__fa() #只会与自己所在的类为准,即调用_A__fa
... 
>>> class B(A):
...     def __fa(self):
...         print('from B')
... 
>>> b=B()
>>> b.test()
from A

封装与扩展性：

封装在于明确区分内外，使得类实现者可以修改封装内的东西而不影响外部调用者的代码；而外部使用用者只知道一个接口(函数)，只要接口（函数）名、参数不变，使用者的代码永远无需改变。这就提供一个良好的合作基础——或者说，只要接口这个基础约定不变，则代码改变不足为虑。

#类的设计者
class Room:
    def __init__(self,name,owner,width,length,high):
        self.name=name
        self.owner=owner
        self.__width=width
        self.__length=length
        self.__high=high
    def tell_area(self): #对外提供的接口，隐藏了内部的实现细节，此时我们想求的是面积
        return self.__width * self.__length


#使用者
>>> r1=Room('卧室','egon',20,20,20)
>>> r1.tell_area() #使用者调用接口tell_area


#类的设计者，轻松的扩展了功能，而类的使用者完全不需要改变自己的代码
class Room:
    def __init__(self,name,owner,width,length,high):
        self.name=name
        self.owner=owner
        self.__width=width
        self.__length=length
        self.__high=high
    def tell_area(self): #对外提供的接口，隐藏内部实现，此时我们想求的是体积,内部逻辑变了,只需求修该下列一行就可以很简答的实现,而且外部调用感知不到,仍然使用该方法，但是功能已经变了
        return self.__width * self.__length * self.__high


#对于仍然在使用tell_area接口的人来说根本无需改动自己的代码，就可以用上新功能

property属性：

例一：BMI指数（bmi是计算而来的，但很明显它听起来像是一个属性而非方法，如果我们将其做成一个属性，更便于理解）

成人的BMI数值：
过轻：低于18.5
正常：18.5-23.9
过重：24-27
肥胖：28-32
非常肥胖, 高于32
　　体质指数（BMI）=体重（kg）÷身高^2（m）
　　EX：70kg÷（1.75×1.75）=22.86

class People:
    def __init__(self,name,weight,height):
        self.name=name
        self.weight=weight
        self.height=height
    @property
    def bmi(self):
        return self.weight / (self.height**2)

p1=People('egon',75,1.85)
print(p1.bmi)

import math
class Circle:
    def __init__(self,radius): #圆的半径radius
        self.radius=radius

    @property
    def area(self):
        return math.pi * self.radius**2 #计算面积

    @property
    def perimeter(self):
        return 2*math.pi*self.radius #计算周长

c=Circle(10)
print(c.radius)
print(c.area) #可以向访问数据属性一样去访问area,会触发一个函数的执行,动态计算出一个值
print(c.perimeter) #同上
'''
输出结果:
314.1592653589793
62.83185307179586
'''

#注意：此时的特性area和perimeter不能被赋值
c.area=3 #为特性area赋值
''' 抛出异常: AttributeError: can't set attribute

为什么要用property

将一个类的函数定义成特性以后，对象再去使用的时候obj.name,根本无法察觉自己的name是执行了一个函数然后计算出来的，这种特性的使用方式遵循了统一访问的原则

除此之外，看下

ps：面向对象的封装有三种方式:
【public】
这种其实就是不封装,是对外公开的
【protected】
这种封装方式对外不公开,但对朋友(friend)或者子类(形象的说法是“儿子”,但我不知道为什么大家 不说“女儿”,就像“parent”本来是“父母”的意思,但中文都是叫“父类”)公开
【private】
这种封装对谁都不公开

　

python并没有在语法上把它们三个内建到自己的class机制中，在C++里一般会将所有的所有的数据都设置为私有的，然后提供set和get方法（接口）去设置和获取，在python中通过property方法可以实现

class Foo:
    def __init__(self,val):
        self.__NAME=val #将所有的数据属性都隐藏起来

    @property
    def name(self):
        return self.__NAME #obj.name访问的是self.__NAME(这也是真实值的存放位置)

    @name.setter
    def name(self,value):
        if not isinstance(value,str):  #在设定值之前进行类型检查
            raise TypeError('%s must be str' %value)
        self.__NAME=value #通过类型检查后,将值value存放到真实的位置self.__NAME

    @name.deleter
    def name(self):
        raise TypeError('Can not delete')

f=Foo('egon')
print(f.name)
# f.name=10 #抛出异常'TypeError: 10 must be str'
del f.name #抛出异常'TypeError: Can not delete'

一个静态属性property本质就是实现了get，set，delete三种方法

class Foo:
    @property
    def AAA(self):
        print('get的时候运行我啊')

    @AAA.setter
    def AAA(self,value):
        print('set的时候运行我啊')

    @AAA.deleter
    def AAA(self):
        print('delete的时候运行我啊')

#只有在属性AAA定义property后才能定义AAA.setter,AAA.deleter
f1=Foo()
f1.AAA
f1.AAA='aaa'
del f1.AAA

class Foo:
    def get_AAA(self):
        print('get的时候运行我啊')

    def set_AAA(self,value):
        print('set的时候运行我啊')

    def delete_AAA(self):
        print('delete的时候运行我啊')
    AAA=property(get_AAA,set_AAA,delete_AAA) #内置property三个参数与get,set,delete一一对应

f1=Foo()
f1.AAA
f1.AAA='aaa'
del f1.AAA

class Goods:

    def __init__(self):
        # 原价
        self.original_price = 100
        # 折扣
        self.discount = 0.8

    @property
    def price(self):
        # 实际价格 = 原价 * 折扣
        new_price = self.original_price * self.discount
        return new_price

    @price.setter
    def price(self, value):
        self.original_price = value

    @price.deleter
    def price(self):
        del self.original_price


obj = Goods()
obj.price         # 获取商品价格
obj.price = 200   # 修改商品原价
print(obj.price)
del obj.price     # 删除商品原价