python快速入门【五】---- 面向对象编程、python类

python入门合集：

python快速入门【一】-----基础语法

python快速入门【二】----常见的数据结构

python快速入门【三】-----For 循环、While 循环

python快速入门【四】-----各类函数创建

python快速入门【五】---- 面向对象编程

python快速入门【六】----真题测试

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python快速入门【五】---- 面向对象编程

OOP的以下基本概念：

• Python类
• 对象实例
• 定义和使用方法
• OOP继承

什么是面向对象编程（OOP）

面向对象编程（Object-oriented Programming，简称OOP）是一种编程范例，它提供了一种结构化程序的方法，以便将属性和行为捆绑到单个对象中。

例如，对象可以表示具有姓名属性，年龄，地址等的人，具有行走，说话，呼吸和跑步等行为。或者包含收件人列表，主题，正文等属性的电子邮件，以及添加附件和发送等行为。

换句话说，面向对象编程是一种, 可以为具体现实世界的事物建模的方法，如汽车以及公司和员工，学生和教师等事物之间的关系. OOP将现实世界的实体建模为软件对象，以及与之相关的数据，并可以执行某些功能。

另一种常见的编程范例是函数式编程，其构造类似于顺序执行的程序，因为它以函数和代码块的形式提供一组执行步骤，这些步骤一步步执行以完成任务。

关键的一点是，对象是面向对象编程范例的核心，不仅在函数编程中表示数据，而且在程序的整体结构中也是如此。

注意：由于Python是一种多范式编程语言(也就是说面向对象或者函数式编程都是可以的)，您可以选择最适合手头问题的范例，在一个程序中混合使用不同的范例，和/或随着程序的发展从一种范例切换到另一种范例。

Python中的类

首先关注数据，每个事物或对象都是某个类的实例。

Python中可用的原始数据结构（如数字，字符串和列表）旨在分别表示简单的事物，例如某事物的成本，诗歌的名称和您喜欢的颜色。

如果你想代表更复杂的东西怎么办？

例如，假设您想跟踪许多不同的动物。如果您使用了列表，则第一个元素可以是动物的名称，而第二个元素可以表示其年龄。

你怎么知道哪个元素应该是哪个？如果你有100种不同的动物怎么办？你确定每只动物都有名字和年龄，等等吗？如果你想为这些动物添加其他属性怎么办？这就是为什么我们需要一个"类"(Class)。

类可以用来创建新的用户定义的数据结构，其中包含有关内容的任意信息。对于动物，我们可以创建一个Animal( )类来跟踪关于Animal的属性，如名称和年龄。

注意, 一个类只提供结构 - 它是应该如何定义某个东西的蓝图，但它实际上并不提供任何真实的内容. Animal( )类可以指定名称和年龄, 是定义动物所必需的，但它实际上不会包含特定动物的名字或年龄。

可以将"类"视为"某事物的定义".

Python对象（实例）

虽然类是蓝图，但实例是具有实际值的类的副本，字面上是属于特定类的对象。这不再是一个想法;它是一只真正的动物，就像一只名叫罗杰的狗，已经八岁了。

换句话说，类就像一个表格或问卷。它定义了所需的信息。填写表格后，您的特定副本就是该类的一个实例;它包含与您相关的实际信息。

您可以填写多个副本以创建许多不同的实例，但如果没有表单作为指导，您将会彻底迷失，不知道需要哪些信息。因此，在创建对象的单个实例之前，我们必须首先通过定义类来指定所需的内容。

如何在Python中定义类

在Python中定义类很简单：

class Dog:
    pass

首先使用class关键字指示您正在创建一个类，然后添加该类的名称（使用骆驼命名法，以大写字母开头。）

另外，我们在这里使用了Python关键字pass。这经常被用作代码最终会占用的占位符。它允许我们运行此代码, 而不会抛出错误。

注意：上面的代码在Python 3上是正确的。在Python 2.x（“遗留Python”）上，您将使用稍微不同的类定义：

＃Python 2.x类定义：
class Dog（object）：
   Pass

括号中的（对象）部分指定了您继承的父类（更多内容见下文。）在Python 3中，这不再是必需的，因为它采用隐式默认值。

实例属性

所有类都需要创建对象，所有对象都包含称为属性的特征（在开头段落中称为属性）。使用__init __（）方法通过为对象的初始属性提供其默认值（或状态）来初始化（例如，指定）对象的初始属性。此方法必须至少有一个参数以及自变量，它引用对象本身（例如，Dog）。

class Dog:

    # Initializer / Instance Attributes
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

在我们的Dog（）类中，每只狗都有一个特定的名字和年龄，这对于你何时开始真正创造不同的狗来说显然很重要。请记住：该类仅用于定义狗，而不是实际创建具有特定名称和年龄的个体狗的实例;我们很快就会谈到这一点。

类似地，自变量也是类的实例。由于类的实例具有不同的值，我们可以声明Dog.name = name而不是self.name = name。但由于并非所有狗都拥有相同的名称，我们需要能够为不同的实例分配不同的值。因此需要特殊的自变量，这将有助于跟踪每个类的各个实例。

注意：您永远无需主动调用__init __（）方法;当你创建一个新的'Dog'实例时会自动调用它。

类属性

虽然实例属性特定于每个对象，但类属性对于所有实例都是相同的 - 在这种情况下，属性都来自狗。

class Dog:

    # Class Attribute
    species = 'mammal'

    # Initializer / Instance Attributes
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

因此，虽然每只狗都有一个独特的名字和年龄，但每只狗都是哺乳动物。

让我们创造一些狗......

实例化对象

实例化是创建一个新的，唯一的类实例的意思。

>>> class Dog:
...     pass
...
>>> Dog()
<__main__.Dog object at 0x1004ccc50>
>>> Dog()
<__main__.Dog object at 0x1004ccc90>
>>> a = Dog()
>>> b = Dog()
>>> a == b
False

我们首先定义一个新的Dog（）类，然后创建两个新的狗，每个狗分配给不同的对象。因此，要创建类的实例，请使用类名，后跟括号。然后为了证明每个实例实际上是不同的，我们实例化了两个狗，将每个狗分配给一个变量，然后测试这些变量是否相等。

您认为类实例的类型是什么？

>>> class Dog:
...     pass
...
>>> a = Dog()
>>> type(a)
<class '__main__.Dog'>

让我们看一个稍微复杂的例子.....

In [1]

class Dog:

    # Class Attribute
    species = 'mammal'

    # Initializer / Instance Attributes
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

# Instantiate the Dog object
philo = Dog("Philo", 5)
mikey = Dog("Mikey", 6)

# Access the instance attributes
print("{} is {} and {} is {}.".format(
    philo.name, philo.age, mikey.name, mikey.age))

# Is Philo a mammal?
if philo.species == "mammal":
    print("{0} is a {1}!".format(philo.name, philo.species))

Philo is 5 and Mikey is 6.
Philo is a mammal!

注意：请注意我们如何使用点表示法来访问每个对象的属性。

我们创建了Dog（）类的新实例，并将其分配给变量philo。然后我们通过了两个论点，“Philo”和5，分别代表狗的名字和年龄。

这些属性将传递给__init__方法，该方法在您创建新实例时将其调用，并将名称和年龄附加到对象。您可能想知道为什么我们不必传递自我论证。

这是Python魔法: 当你创建一个新的类实例时，Python会自动确定self是什么（在本例中是一个Dog）并将其传递给__init__方法。

练习

用相同的Dog类，实例化三只新狗，每只狗的年龄不同。然后编写一个名为get_biggest_number（）的函数，它接受任意数量的年龄并返回最旧的函数。然后输出最老的狗的年龄.

实例方法

实例方法在类中定义，用于获取实例的内容。

它们还可用于使用对象的属性执行操作。与__init__方法一样，第一个参数始终是self：

In [2]

class Dog:

    # Class Attribute
    species = 'mammal'

    # Initializer / Instance Attributes
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    # instance method
    def description(self):
        return "{} is {} years old".format(self.name, self.age)

    # instance method
    def speak(self, sound):
        return "{} says {}".format(self.name, sound)

# Instantiate the Dog object
mikey = Dog("Mikey", 6)

# call our instance methods
print(mikey.description())
print(mikey.speak("Gruff Gruff"))

Mikey is 6 years old
Mikey says Gruff Gruff

在后一种方法中，我们定义了行为speak（）。您可以为狗分配哪些其他行为？回顾一下开头的段落，看看其他对象的一些示例行为。

修改属性

您可以根据某些行为更改属性的值：

In [3]

class Email:
    def __init__(self):
        self.is_sent = False
    def send_email(self):
        self.is_sent = True

my_email = Email()
print(my_email.is_sent)

my_email.send_email()
print(my_email.is_sent)

False
True

在这里，我们添加了一种发送电子邮件的方法，该方法将is_sent变量更新为True。

Python对象继承

继承是一个类采用另一个类的属性和方法的过程。新形成的类称为子类，子类派生的类称为父类。

重要的是要注意子类覆盖或扩展父类的功能（例如，属性和行为）。换句话说，子类继承了父项的所有属性和行为，但也可以添加不同行为。最基本的类是一个对象，通常所有其他类都继承为它们的父对象。

定义新类时，Python 3隐式使用object作为父类。所以以下两个定义是等价的：

class Dog(object):
    pass

# In Python 3, this is the same as:

class Dog:
    pass

注意：在Python 2.x中，新风格类和旧风格类之间存在区别。不在这里详细介绍，但是通常希望您将对象指定为父类，以确保在编写Python 2 OOP代码时定义新样式类。

狗公园示例

让我们假装我们在一个狗公园。有多个Dog对象, 发起不同的Dog行为，每个对象都有不同的属性。一般来说，这意味着有些狗正在跑步，而有些正在伸展，有些正在盯着其他狗。此外，每只狗都由它的主人命名，并且由于每只狗都是活生生的, 各个年龄段的都有。

将一只狗与另一只狗区分开来的另一种方法是什么？狗的品种怎么样：

In [4]

class Dog:
    def __init__(self, breed):
        self.breed = breed

spencer = Dog("German Shepard")
print(spencer.breed)

sara = Dog("Boston Terrier")
print(sara.breed)

German Shepard
Boston Terrier

每种犬的行为略有不同。考虑到这些因素，让我们为每个品种创建单独的类。这些是父类Dog的子类。

扩展父类的功能

运行下方代码：

In [5]

class Dog:

    # Class attribute
    species = 'mammal'

    # Initializer / Instance attributes
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    # instance method
    def description(self):
        return "{} is {} years old".format(self.name, self.age)

    # instance method
    def speak(self, sound):
        return "{} says {}".format(self.name, sound)

# Child class (inherits from Dog class)
class RussellTerrier(Dog):
    def run(self, speed):
        return "{} runs {}".format(self.name, speed)

# Child class (inherits from Dog class)
class Bulldog(Dog):
    def run(self, speed):
        return "{} runs {}".format(self.name, speed)

# Child classes inherit attributes and
# behaviors from the parent class
jim = Bulldog("Jim", 12)
print(jim.description())

# Child classes have specific attributes
# and behaviors as well
print(jim.run("slowly"))

Jim is 12 years old
Jim runs slowly

您完成此程序时，请仔细阅读代码, 以搞清其中的原理，然后在运行程序之前，先在大脑中预测一下输出结果, 然后和真正的输出结果比对一下, 看看是否一致.

我们没有添加任何特殊属性或方法来区分RussellTerrier和Bulldog，但由于它们现在是两个不同的类，我们可以为它们添加一个速度的类属性。

父类与子类

isinstance（）函数用于确定实例是否也是某个父类的实例。

In [6]

# Parent class
class Dog:

    # Class attribute
    species = 'mammal'

    # Initializer / Instance attributes
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    # instance method
    def description(self):
        return "{} is {} years old".format(self.name, self.age)

    # instance method
    def speak(self, sound):
        return "{} says {}".format(self.name, sound)

# Child class (inherits from Dog() class)
class RussellTerrier(Dog):
    def run(self, speed):
        return "{} runs {}".format(self.name, speed)

# Child class (inherits from Dog() class)
class Bulldog(Dog):
    def run(self, speed):
        return "{} runs {}".format(self.name, speed)

# Child classes inherit attributes and
# behaviors from the parent class
jim = Bulldog("Jim", 12)
print(jim.description())

# Child classes have specific attributes
# and behaviors as well
print(jim.run("slowly"))

# Is jim an instance of Dog()?
print(isinstance(jim, Dog))

# Is julie an instance of Dog()?
julie = Dog("Julie", 100)
print(isinstance(julie, Dog))

# Is johnny walker an instance of Bulldog()
johnnywalker = RussellTerrier("Johnny Walker", 4)
print(isinstance(johnnywalker, Bulldog))

# Is julie and instance of jim?
print(isinstance(julie, jim))

Jim is 12 years old
Jim runs slowly
True
True
False

---------------------------------------------------------------------------TypeError Traceback (most recent call last)<ipython-input-6-c976ae4d1a2c> in <module> 52 53 # Is julie and instance of jim? ---> 54 print(isinstance(julie, jim)) TypeError: isinstance() arg 2 must be a type or tuple of types

jim和julie都是Dog（）类的实例，而johnnywalker不是Bulldog（）类的实例。然后作为一个完整性检查，我们测试了julie是否是jim的实例，这是不可能的，因为jim是类的实例而不是类本身 - 因此是TypeError的原因。

覆盖父类的功能

子类也可以覆盖父类的属性和行为。举些例子：

In [7]

class Dog:
    species = 'mammal'

class SomeBreed(Dog):
    pass

class SomeOtherBreed(Dog):
     species = 'reptile'

frank = SomeBreed()
print(frank.species)

beans = SomeOtherBreed()
print(beans.species)

mammal
reptile

SomeBreed（）类从父类继承物种，而SomeOtherBreed（）类覆盖物种，将其设置为爬行动物~~~~~~~~