python-python基础6（面向对象）

一、面向对象编程

编程范式

编程是 程序 员 用特定的语法+数据结构+算法组成的代码来告诉计算机如何执行任务的过程 ， 一个程序是程序员为了得到一个任务结果而编写的一组指令的集合，正所谓条条大路通罗马，实现一个任务的方式有很多种不同的方式， 对这些不同的编程方式的特点进行归纳总结得出来的编程方式类别，即为编程范式。 不同的编程范式本质上代表对各种类型的任务采取的不同的解决问题的思路， 大多数语言只支持一种编程范式，当然也有些语言可以同时支持多种编程范式。 两种最重要的编程范式分别是面向过程编程和面向对象编程。

面向过程编程(Procedural Programming)
Procedural programming uses a list of instructions to tell the computer what to do step-by-step. 
面向过程编程依赖 - 你猜到了- procedures，一个procedure包含一组要被进行计算的步骤， 面向过程又被称为top-down languages， 就是程序从上到下一步步执行，一步步从上到下，从头到尾的解决问题 。基本设计思路就是程序一开始是要着手解决一个大的问题，然后把一个大问题分解成很多个小问题或子过程，这些子过程再执行的过程再继续分解直到小问题足够简单到可以在一个小步骤范围内解决。

面向对象编程

OOP编程是利用“类”和“对象”来创建各种模型来实现对真实世界的描述，使用面向对象编程的原因一方面是因为它可以使程序的维护和扩展变得更简单，并且可以大大提高程序开发效率 ，另外，基于面向对象的程序可以使它人更加容易理解你的代码逻辑，从而使团队开发变得更从容。

面向对象的几个核心特性如下

Class 类
一个类即是对一类拥有相同属性的对象的抽象、蓝图、原型。在类中定义了这些对象的都具备的属性（variables(data)）、共同的方法

Object 对象 
一个对象即是一个类的实例化后实例，一个类必须经过实例化后方可在程序中调用，一个类可以实例化多个对象，每个对象亦可以有不同的属性，就像人类是指所有人，每个人是指具体的对象，人与人之前有共性，亦有不同

Encapsulation 封装
在类中对数据的赋值、内部调用对外部用户是透明的，这使类变成了一个胶囊或容器，里面包含着类的数据和方法

Inheritance 继承
一个类可以派生出子类，在这个父类里定义的属性、方法自动被子类继承

Polymorphism 多态
多态是面向对象的重要特性,简单点说:“一个接口，多种实现”，指一个基类中派生出了不同的子类，且每个子类在继承了同样的方法名的同时又对父类的方法做了不同的实现，这就是同一种事物表现出的多种形态。
编程其实就是一个将具体世界进行抽象化的过程，多态就是抽象化的一种体现，把一系列具体事物的共同点抽象出来, 再通过这个抽象的事物, 与不同的具体事物进行对话。
对不同类的对象发出相同的消息将会有不同的行为。比如，你的老板让所有员工在九点钟开始工作, 他只要在九点钟的时候说：“开始工作”即可，而不需要对销售人员说：“开始销售工作”，对技术人员说：“开始技术工作”, 因为“员工”是一个抽象的事物, 只要是员工就可以开始工作，他知道这一点就行了。至于每个员工，当然会各司其职，做各自的工作。
多态允许将子类的对象当作父类的对象使用，某父类型的引用指向其子类型的对象,调用的方法是该子类型的方法。这里引用和调用方法的代码编译前就已经决定了,而引用所指向的对象可以在运行期间动态绑定

关于类的示例：

class student():
    def __init__(self,name,age,addr,score,tuition=5000):
        self.name=name #实例变量，作用域在实例本身
        self.age=age
        self.addr=addr
        self.score=score
        self.tuition=tuition

    def exam(self):  #类的方法
        print("The score of {0} is {1}.".format(self.name,self.score))

    def test(self):
        print("In this test,{0}'s score is {1}".format(self.name,self.score))

    def introduce(self):
        print("My name is {0},i am {1} years old,i live in {2}.".format(self.name,self.age,self.addr))

    def money(self,money):
        new_money=money-self.tuition
        print("I have {0},my tuition is {1},so,i left {2}.".format(money,self.tuition,new_money))

s1=student("jehu",25,"shenzhen",89)
s1.introduce()  #相当于 student.introduce(s1)
s1.exam()
s1.money(8000)  #相当于 student.money(s1,8000)

执行结果：

My name is jehu,i am 25 years old,i live in shenzhen.
The score of jehu is 89.
I have 8000,my tuition is 5000,so,i left 3000.

当把student这个类实例化成s1时，把s1的参数存进类的__init__这个函数中，而__init__函数中的参数self就是s1，只有把实例化student时定义的参数（如：jehu,25...）传到__init__里，再赋值给self.xxx，类里的其它函数才能用实例化时定义的参数。__init__称为构造函数，构造函数的作用是实例化的时候做一些类的初始化工作。

• 上面的这个s1=student("jehu",25,"shenzhen",89)动作，叫做类的“实例化”， 就是把一个虚拟的抽象的类，通过这个动作，变成了一个具体的对象了， 这个对象就叫做实例
• 刚才定义的这个类体现了面向对象的第一个基本特性，封装，其实就是使用构造方法将内容封装到某个具体对象中，然后通过对象直接或者self间接获取被封装的内容

类变量：用途：大家共用的属性，节省开销。

比如上面例子里的构造函数中tuition=5000这个属性是大家共有的，只有很少部分的人会改这个属性，那么在每次实例化都加上这个属性就会增加没必要的开销，所以我们可以把这个属性写到类里，这样每次实例化一个对象时，都不会给这个对象增加这个属性，当对象需要用到这个属性时，可以调用类的属性。例：

class student():
    tuition = 5000   #类变量
    def __init__(self,name,age,addr,score):
        self.name=name
        self.age=age
        self.addr=addr
        self.score=score

    def introduce(self):
        print("My name is {0},i am {1} years old,i live in {2}.".format(self.name,self.age,self.addr))

    def money(self,money):
        new_money=money-student.tuition
        print("I have {0},my tuition is {1},so,i left {2}.".format(money,student.tuition,new_money))

s1=student("Tony",18,"Guangzhou",79)
s2=student("Jimmy",45,"Maaoming",85)
s1.introduce()
s1.money(10000)
print(s1.tuition)
s1.tuition=7000
print(s1.tuition)
print(s2.tuition)

执行结果：

My name is Tony,i am 18 years old,i live in Guangzhou.
I have 10000,my tuition is 5000,so,i left 5000.
5000
7000
5000

从上面的例子可以看到，把tuition = 5000写到构造函数之外，而写到类中，那么每次实例化的对象都不具有tuition这个属性，但是可以调用类中的tuition属性。

还可以看到，在s1对象中改了tuition的值，但是不影响s2中tuition的值。

析构函数（__del__）： 在实例释放、销毁的时候自动执行的，通常用于做一些收尾工作， 如关闭一些数据库连接，关闭打开的临时文件

示例1：

class student():
    tuition = 5000   #类变量
    def __init__(self,name,age,addr,score):
        self.name=name
        self.age=age
        self.addr=addr
        self.score=score

    def __del__(self):    #析构函数
        print("我是析构函数,{0}".format(self.name))

    def introduce(self):
        print("My name is {0},i am {1} years old,i live in {2}.".format(self.name,self.age,self.addr))

s1=student("Tony",18,"Guangzhou",79)
s2=student("Jimmy",45,"Maaoming",85)
s1.introduce()

执行结果：

My name is Tony,i am 18 years old,i live in Guangzhou.
我是析构函数,Tony
我是析构函数,Jimmy

分析上面这个示例，在实例化s1和s2两个对象后，先执行s1.introduce()，执行完整个程序就退出了，实例将在内存中释放，同时会执行析构函数。

示例2：

class student():
    tuition = 5000   #类变量
    def __init__(self,name,age,addr,score):
        self.name=name
        self.age=age
        self.addr=addr
        self.score=score

    def __del__(self):    #析构函数
        print("我是析构函数,{0}".format(self.name))

    def introduce(self):
        print("My name is {0},i am {1} years old,i live in {2}.".format(self.name,self.age,self.addr))

s1=student("Tony",18,"Guangzhou",79)
s2=student("Jimmy",45,"Maaoming",85)
s1.introduce()
del s1   #手动销毁s1这个实例，当s1被销毁后，就立即执行__del__析构函数
s2.introduce()

执行结果：

My name is Tony,i am 18 years old,i live in Guangzhou.
我是析构函数,Tony
My name is Jimmy,i am 45 years old,i live in Maaoming.
我是析构函数,Jimmy

 

私有属性：

私有属性在类外面是不可见的，不能在类外直接访问私有属性，只能在类里的函数去调用。

示例：

class student():
    tuition = 5000   #类变量
    def __init__(self,name,age,addr,score):
        self.name=name
        self.age=age
        self.addr=addr
        self.__score=score   #私有属性

    def introduce(self):
        print("My name is {0},i am {1} years old,i live in {2}.".format(self.name,self.age,self.addr))

    def exam(self):
        print("The score of {0} is {1}.".format(self.name,self.__score))

s1=student("Tony",18,"Guangzhou",79)
s2=student("Jimmy",45,"Maaoming",85)
s1.introduce()
s1.exam()

执行结果：

My name is Tony,i am 18 years old,i live in Guangzhou.
The score of Tony is 79.

如上面的例子，score被定义成私有属性__score，在类外，s1.__score是没办法访问的，只能通过类里的exam函数去调用。

私有方法：

def __exam(self):
　　print("The score of {0} is {1}.".format(self.name,self.__score))

和私有属性一样，在类外不能调用__exam这个方法。

继承：

面向对象编程 (OOP) 语言的一个主要功能就是“继承”。继承是指这样一种能力：它可以使用现有类的所有功能，并在无需重新编写原来的类的情况下对这些功能进行扩展。

通过继承创建的新类称为“子类”或“派生类”。

被继承的类称为“基类”、“父类”或“超类”。

继承的过程，就是从一般到特殊的过程。

要实现继承，可以通过“继承”（Inheritance）和“组合”（Composition）来实现。

在某些 OOP 语言中，一个子类可以继承多个基类。但是一般情况下，一个子类只能有一个基类，要实现多重继承，可以通过多级继承来实现。

继承概念的实现方式主要有2类：实现继承、接口继承。

Ø         实现继承是指使用基类的属性和方法而无需额外编码的能力；

Ø         接口继承是指仅使用属性和方法的名称、但是子类必须提供实现的能力(子类重构爹类方法)；

在考虑使用继承时，有一点需要注意，那就是两个类之间的关系应该是“属于”关系。例如，Employee 是一个人，Manager 也是一个人，因此这两个类都可以继承 Person 类。但是 Leg 类却不能继承 Person 类，因为腿并不是一个人。

 

抽象类仅定义将由子类创建的一般属性和方法。

OO开发范式大致为：划分对象→抽象类→将类组织成为层次化结构(继承和合成) →用类与实例进行设计和实现几个阶段。

示例：

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

    def sleep(self):
        print("{0} is sleeping...".format(self.name))

    def eat(self):
        print("{0} is eating...".format(self.name))

class man(human):  #继承human这个类
    def __init__(self,name,age,money):   #重构父类的构造函数，要把父类构造函数中的参数再写一遍
        human.__init__(self,name,age)    #把父类构造函数的参数赋值给man的构造函数，方法二：super(man,self).__init__(name,age)
        self.money=money
        print("{0}出生就有{1}块钱。".format(self.name,self.money))
    def smoke(self):
        print("{0} is smoking...".format(self.name))
    def sleep(self):      #调用human类中的方法，并增加新功能
        human.sleep(self)
        print("打呼噜...")

class woman(human):
    def pregnant(self):
        print("{0} is prenanting...".format(self.name))

m1=man("jehu",25,100)
w1=woman("rose",26)

m1.smoke()
m1.sleep()
w1.pregnant()
w1.eat()   #可以在子类中调用父类的方法

执行结果：

jehu出生就有100块钱。
jehu is smoking...
jehu is sleeping...
打呼噜...
rose is prenanting...
rose is eating...

多继承：

示例一：

class human:
    def __init__(self,name,age):
        self.name=name
        self.age=age
        self.friends_list=[]   #增加一个属性，朋友列表，初始值为空
    def sleep(self):
        print("{0} is sleeping...".format(self.name))
    def eat(self):
        print("{0} is eating...".format(self.name))

class relationship():
    def make_friends(self,obj):
        print("{0} and {1} is friend...".format(self.name,obj.name))
        self.friends_list.append(obj)  #每调用make_friends方法时，把obj的内存地址加进朋友列表中。为什么不直接把obj.name加进列表？
                                        #因为如果后面obj改名了，那么朋友的列表里的数据就是死了，不会变，用内存地址可以实时变

class man(human,relationship):  #多继承
    def smoke(self):
        print("{0} is smoking...".format(self.name))
    def sleep(self):      #调用human类中的方法，并增加新功能
        human.sleep(self)
        print("打呼噜...")

class woman(human,relationship):
    def pregnant(self):
        print("{0} is prenanting...".format(self.name))

m1=man("jehu",25)
w1=woman("rose",26)

m1.make_friends(w1)
w1.name="vanesa"
print(m1.friends_list[0].name)

执行结果：

jehu and rose is friend...
vanesa

示例二：

class school(object):
    def __init__(self,name,addr):
        self.name=name
        self.addr=addr
        self.stu_list = []
        self.teach_list = []
    def enroll(self,stu_obj):
        print("为{0}办理入学手续,上{1}课。".format(stu_obj.name,stu_obj.stu_course))
        self.stu_list.append(stu_obj)
    def hire(self,tea_obj):
        print("为{0}办理入职手续，担任{1}老师。".format(tea_obj.name,tea_obj.course))
        self.teach_list.append(tea_obj)

class school_member(object):
    def __init__(self,name,age,sex):
        self.name=name
        self.age=age
        self.sex=sex
    def introduce(self):
        pass

class teacher(school_member):
    def __init__(self,name,age,sex,teach_id,course):
        super(teacher,self).__init__(name,age,sex)
        self.teach_id=teach_id
        self.course=course
    def teach(self):
        print("{0}老师教{1}课。".format(self.name,self.course))
    def introduce(self):
        print('''------ teacher info ------
        name:{0}
        age:{1}
        sex:{2}
        teach_id:{3}
        course:{4}'''.format(self.name,self.age,self.sex,self.teach_id,self.course))

class student(school_member):
    def __init__(self,name,age,sex,stu_id,stu_course):
        super(student,self).__init__(name,age,sex)
        self.stu_id=stu_id
        self.stu_course=stu_course
    def introduce(self):
        print('''------ student info ------
        name:{0}
        age:{1}
        sex:{2}
        stu_id:{3}
        course:{4}'''.format(self.name,self.age,self.sex,self.stu_id,self.stu_course))
    def attend_class(self):
        print("{0}去上{1}课。".format(self.name,self.stu_course))

school1=school("xinde school","pinghu")

t1=teacher("小都",26,"F",10001,"语文")
t2=teacher("郑莹",25,"F",10002,"英语")
s1=student("jehu",25,"M",35,"语文")
s2=student("zhangzh",18,"M",36,"英语")

s1.introduce()
t2.introduce()

school1.enroll(s1)
school1.enroll(s2)
school1.hire(t1)
school1.hire(t2)

for s in school1.stu_list:
    print(s.name)
for t in school1.teach_list:
    print(t.name)

school1.stu_list[0].attend_class()
school1.teach_list[0].teach()

执行结果：

------ student info ------
        name:jehu
        age:25
        sex:M
        stu_id:35
        course:语文
------ teacher info ------
        name:郑莹
        age:25
        sex:F
        teach_id:10002
        course:英语
为jehu办理入学手续,上语文课。
为zhangzh办理入学手续,上英语课。
为小都办理入职手续，担任语文老师。
为郑莹办理入职手续，担任英语老师。
jehu
zhangzh
小都
郑莹
jehu去上语文课。
小都老师教语文课。

多态
一种接口，多种实现