百万年薪python之路 -- 面向对象之继承

面向对象之继承

1.什么是面向对象的继承

继承（英语：inheritance）是面向对象软件技术当中的一个概念。

通俗易懂的理解是:子承父业，合法继承家产

专业的理解是:子类可以完全使用父类的方法和属性

如果一个类A"继承自"另一个类B,则把类A称为类B的子类(或派生类),把类B称为父类(或超类或基类)

继承可以使得子类具有父类的各种属性和方法，而不需要再次编写相同的代码。在令子类继承父类的同时，可以重新定义某些属性，并重写某些方法，即覆盖父类的原有属性和方法，使其获得与父类不同的功能。

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

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

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

# 继承的用法：
class Aniaml(object):
    def __init__(self,name,sex,age):
            self.name = name
            self.age = age
            self.sex = sex

class Person(Aniaml):
    pass

class Cat(Aniaml):
    pass

class Dog(Aniaml):
    pass

继承的优点:
1.增加类的耦合性(耦合性不宜多,宜精,软件的开发要遵循高内聚,低耦合原则)

2.减少重复的代码

3.使得代码更加规范化,合理化

2.继承的分类

Animal在上面的代码中叫做 父类,基类,超类

Person Cat Dog : 子类,派生类

继承分为单继承,多继承

python中类的种类:

​ 在python2x版本中存在两种类:

​ 1.经典类:在python2.2之前,一直使用的是经典类,经典类在基类中的class定义的类名后什么都不写(即没有括号和内容)

​ 2.新式类:在python2.2之后出现新式类,新式类的特点是基类继承最顶级类object类

​ python3.x版本只出现一种类:新式类

​ python3如果基类谁都不继承,那么这个类会默认继承object类.

3.单继承

1.类名,对象执行父类方法

class Aniaml(object):
    type_name = '动物类'

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

    def eat(self):
        print(self)
        print('吃东西')

class Person(Aniaml):
    pass

class Cat(Aniaml):
    pass

class Dog(Aniaml):
    pass

# 类名：
print(Person.type_name)  # 可以调用父类的属性，方法。
Person.eat(111)
print(Person.type_name)

# 对象：
# 实例化对象
p1 = Person('章超印','男',18)
print(p1.__dict__)
# 对象执行类的父类的属性，方法。
print(p1.type_name)
p1.type_name = '666'
print(p1)
p1.eat()

类名，对象分别调用父类方法

2.执行顺序

class Aniaml(object):
    type_name = '动物类'
    def __init__(self,name,sex,age):
            self.name = name
            self.age = age
            self.sex = sex

    def eat(self):
        print(self)
        print('吃东西')

class Person(Aniaml):

    def eat(self):
        print('%s 吃饭'%self.name)

class Cat(Aniaml):
    pass

class Dog(Aniaml):
    pass

p1 = Person('周道镕','男',18)
# 实例化对象时必须执行__init__方法,类中没有，从父类找，父类没有，从object类中找。
p1.eat()
# 先要执行自己类中的eat方法，自己类没有才能执行父类中的方法。

执行顺序

3.同时执行类及父类的方法

父类想用父类的func方法,但又想让子类也执行自己的同名方法

方法1:

父类.func(对象,其他参数)

class Aniaml(object):
    type_name = '动物类'
    def __init__(self,name,sex,age):
            self.name = name
            self.age = age
            self.sex = sex

    def eat(self):
        print('吃东西')

class Person(Aniaml):
    def __init__(self,name,sex,age,mind):
        '''
        self = p1
        name = '周道镕'
        sex = 'laddboy'
        age = 20
        mind = '有思想'
        '''
        # Aniaml.__init__(self,name,sex,age)  # 方法一
        self.mind = mind

    def eat(self):
        super().eat()
        print('%s 吃饭'%self.name)
class Cat(Aniaml):
    pass

class Dog(Aniaml):
    pass

# 方法一： Aniaml.__init__(self,name,sex,age)
# p1 = Person('周道镕','Handsome Girl',55,'有思想')
# print(p1.__dict__)

# 对于方法一如果不理解：
# def func(self):
#     print(self)
# self = 3
# func(self)

方法2:

利用super super(父类名,self).func(参数) == super().func(参数)

class Aniaml(object):
    type_name = '动物类'
    def __init__(self,name,sex,age):
            self.name = name
            self.age = age
            self.sex = sex

    def eat(self):
        print('吃东西')

class Person(Aniaml):
    def __init__(self,name,sex,age,mind):
        '''
        self = p1
        name = '周道镕'
        sex = 'Handsome Girl'
        age = 55
        mind = '有思想'
        '''
        # Aniaml.__init__(self,name,sex,age)  # 方法一
        self.mind = mind

    def eat(self):
        super().eat()
        print('%s 吃饭'%self.name)
class Cat(Aniaml):
    pass

class Dog(Aniaml):
    pass

# 方法一： Aniaml.__init__(self,name,sex,age)
# p1 = Person('周道镕','Handsome Girl',55,'有思想')
# print(p1.__dict__)

# 对于方法一如果不理解：
# def func(self):
#     print(self)
# self = 3
# func(self)

4.多继承

class ShenXian: # 神仙
    def fei(self):
        print("神仙都会⻜")
class Monkey: # 猴
    def chitao(self):
        print("猴⼦喜欢吃桃⼦")
class SunWukong(ShenXian, Monkey): # 孙悟空是神仙, 同时也是⼀只猴
    pass
swk = SunWukong() # 孙悟空
swk.chitao() # 会吃桃⼦
swk.fei() # 会⻜

此时, 孙悟空是⼀只猴⼦, 同时也是⼀个神仙. 那孙悟空继承了这两个类. 孙悟空⾃然就可以执⾏这两个类中的⽅法. 多继承⽤起来简单. 也很好理解. 但是多继承中, 存在着这样⼀个问题. 当两个⽗类中出现了重名⽅法的时候. 这时该怎么办呢? 这时就涉及到如何查找⽗类⽅法的这么⼀个问题.即MRO(method resolution order) 问题. 在python中这是⼀个很复杂的问题. 因为在不同的python版本中使⽤的是不同的算法来完成MRO的.

即在经典类和新式类的多继承算法是不同的.

4.1经典类的多继承

虽然在python3中已经不存在经典类了. 但是经典类的MRO最好还是学⼀学. 这是⼀种树形结构遍历的⼀个最直接的案例. 在python的继承体系中. 我们可以把类与类继承关系化成⼀个树形结构的图

class A:
    pass
class B(A):
    pass
class C(A):
    pass
class D(B, C):
    pass
class E:
    pass
class F(D, E):
    pass
class G(F, D):
    pass
class H:
    pass
class Foo(H, G):
    pass

这种mro画图就可以：

继承关系图已经有了. 那如何进⾏查找呢? 记住⼀个原则. 在经典类中采⽤的是深度优先，遍历⽅案. 什么是深度优先. 就是⼀条路走到头. 然后再回来. 继续找下⼀个.

图中每个圈都是准备要送鸡蛋的住址. 箭头和⿊线表⽰线路. 那送鸡蛋的顺序告诉你入⼝在最下⾯R. 并且必须从左往右送. 那怎么送呢?

如图. 肯定是按照123456这样的顺序来送. 那这样的顺序就叫深度优先遍历. ⽽如果是142356呢? 这种被称为⼴度优先遍历. 好了. 深度优先就说这么多. 那么上⾯那个图怎么找的呢? MRO是什么呢? 很简单. 记住. 从头开始. 从左往右. ⼀条路跑到头, 然后回头. 继续⼀条路跑到头. 就是经典类的MRO算法.

类的MRO: Foo-> H -> G -> F -> E -> D -> B -> A -> C. 你猜对了么?

4.2新式类的多继承

4.2.1 mro序列

MRO是一个有序列表L，在类被创建时就计算出来。
通用计算公式为：

mro(Child(Base1，Base2)) = [ Child ] + merge( mro(Base1), mro(Base2), [ Base1, Base2] )（其中Child继承自Base1, Base2）

如果继承至一个基类：class B(A)
这时B的mro序列为

mro( B ) = mro( B(A) )
= [B] + merge( mro(A) + [A] )
= [B] + merge( [A] + [A] )
= [B,A]

如果继承至多个基类：class B(A1, A2, A3 …)
这时B的mro序列

mro(B) = mro( B(A1, A2, A3 …) )
= [B] + merge( mro(A1), mro(A2), mro(A3) ..., [A1, A2, A3] )
= ...

计算结果为列表，列表中至少有一个元素即类自己，如上述示例[A1,A2,A3]。merge操作是C3算法的核心。

4.2.2. 表头和表尾
表头：
　　列表的第一个元素

表尾：
　　列表中表头以外的元素集合（可以为空）

示例
　　列表：[A, B, C]
　　表头是A，表尾是B和C

4.2.3. 列表之间的+操作
+操作：

[A] + [B] = [A, B]
（以下的计算中默认省略）
---------------------

merge操作示例：

如计算merge( [E,O], [C,E,F,O], [C] )
有三个列表 ：  ①      ②          ③

1 merge不为空，取出第一个列表列表①的表头E，进行判断
   各个列表的表尾分别是[O], [E,F,O]，E在这些表尾的集合中，因而跳过当前当前列表
2 取出列表②的表头C，进行判断
   C不在各个列表的集合中，因而将C拿出到merge外，并从所有表头删除
   merge( [E,O], [C,E,F,O], [C]) = [C] + merge( [E,O], [E,F,O] )
3 进行下一次新的merge操作 ......
--------------------- 

计算mro(A)方式：

mro(A) = mro( A(B,C) )

原式= [A] + merge( mro(B),mro(C),[B,C] )

  mro(B) = mro( B(D,E) )
         = [B] + merge( mro(D), mro(E), [D,E] )  # 多继承
         = [B] + merge( [D,O] , [E,O] , [D,E] )  # 单继承mro(D(O))=[D,O]
         = [B,D] + merge( [O] , [E,O]  ,  [E] )  # 拿出并删除D
         = [B,D,E] + merge([O] ,  [O])
         = [B,D,E,O]

  mro(C) = mro( C(E,F) )
         = [C] + merge( mro(E), mro(F), [E,F] )
         = [C] + merge( [E,O] , [F,O] , [E,F] )
         = [C,E] + merge( [O] , [F,O]  ,  [F] )  # 跳过O，拿出并删除
         = [C,E,F] + merge([O] ,  [O])
         = [C,E,F,O]

原式= [A] + merge( [B,D,E,O], [C,E,F,O], [B,C])
    = [A,B] + merge( [D,E,O], [C,E,F,O],   [C])
    = [A,B,D] + merge( [E,O], [C,E,F,O],   [C])  # 跳过E
    = [A,B,D,C] + merge([E,O],  [E,F,O])
    = [A,B,D,C,E] + merge([O],    [F,O])  # 跳过O
    = [A,B,D,C,E,F] + merge([O],    [O])
    = [A,B,D,C,E,F,O]
--------------------- 

结果OK. 那既然python提供了. 为什么我们还要如此⿇烦的计算MRO呢? 因为笔
试.......你在笔试的时候, 是没有电脑的. 所以这个算法要知道. 并且简单的计算要会. 真是项⽬
开发的时候很少有⼈这么去写代码.

这个说完了. 那C3到底怎么看更容易呢? 其实很简单. C3是把我们多个类产⽣的共同继
承留到最后去找. 所以. 我们也可以从图上来看到相关的规律. 这个要大家自己多写多画图就行