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Python 面向对象编程

在本教程中,您将借助示例来学习 Python 中的面向对象编程(OOP)及其基本概念。

Python 面向对象编程 - Python Object Oriented Programming
Python 面向对象编程 – Python Object Oriented Programming

面向对象编程

Python 是一种多范式编程语言。 它支持不同的编程方法。

解决编程问题的一种流行方法是创建对象。 这就是所谓的面向对象编程(OOP)。

对象具有两个特征:

  • 属性
  • 行为

让我们举个例子:

鹦鹉可以是一个对象,因为它具有以下属性:

  • 名称,年龄,颜色作为属性
  • 唱歌,跳舞作为行为

Python 中的 OOP 概念专注于创建可重用的代码。 此概念也称为 DRY(不要重复自己)。

Python Object And Class (对象和类)
Python Object And Class (对象和类)

在 Python 中,OOP 的概念遵循一些基本原则:


类是对象的蓝图。

我们可以将类看作是带有标签的鹦鹉的素描。 它包含有关名称,颜色,大小等的所有详细信息。基于这些描述,我们可以研究鹦鹉。 在这里,鹦鹉是一个对象。

鹦鹉类的示例可以是:

class Parrot:
    pass

在这里,我们使用class关键字定义一个空类Parrot。 从类中,我们构造实例。 实例是从特定类创建的特定对象。


对象

对象(实例)是类的实例。 定义类时,仅定义对象的描述。 因此,没有分配内存或存储。

鹦鹉类对象的示例可以是:

obj = Parrot()

在此,obj是类别Parrot的对象。

假设我们有鹦鹉的详细信息。 现在,我们将展示如何构建鹦鹉的类和对象。

示例 1:在 Python 中创建类和对象

class Parrot:

    # class attribute
    species = "bird"

    # instance attribute
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

# instantiate the Parrot class
blu = Parrot("Blu", 10)
woo = Parrot("Woo", 15)

# access the class attributes
print("Blu is a {}".format(blu.__class__.species))
print("Woo is also a {}".format(woo.__class__.species))

# access the instance attributes
print("{} is {} years old".format( blu.name, blu.age))
print("{} is {} years old".format( woo.name, woo.age))

输出

Blu is a bird
Woo is also a bird
Blu is 10 years old
Woo is 15 years old

在上面的程序中,我们创建了一个名为Parrot的类。 然后,我们定义属性。 属性是对象的特征。

这些属性在类的__init__方法中定义。 创建对象后,首先运行的是初始化方法。

然后,我们创建Parrot类的实例。 这里,Bluwoo是我们新对象(值)的引用。

我们可以使用__class__.species访问class属性。 类的所有实例的类属性都相同。 同样,我们使用blu.nameblu.age访问实例属性。 但是,类的每个实例的实例属性都不同。

要了解有关类和对象的更多信息,请转到 Python 类和对象


方法

方法是在类主体内定义的函数。 它们用于定义对象的行为。

示例 2:在 Python 中创建方法

class Parrot:

    # instance attributes
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    # instance method
    def sing(self, song):
        return "{} sings {}".format(self.name, song)

    def dance(self):
        return "{} is now dancing".format(self.name)

# instantiate the object
blu = Parrot("Blu", 10)

# call our instance methods
print(blu.sing("'Happy'"))
print(blu.dance())

输出

Blu sings 'Happy'
Blu is now dancing

在上面的程序中,我们定义了两种方法,即sing()dance()。 这些称为实例方法,因为它们是在实例对象(即blu)上调用的。


继承

继承是一种创建新类以使用现有类的详细信息而不进行修改的方法。 新形成的类是派生类(或子类)。 同样,现有类是基类(或父类)。

示例 3:在 Python 中使用继承

# parent class
class Bird:

    def __init__(self):
        print("Bird is ready")

    def whoisThis(self):
        print("Bird")

    def swim(self):
        print("Swim faster")

# child class
class Penguin(Bird):

    def __init__(self):
        # call super() function
        super().__init__()
        print("Penguin is ready")

    def whoisThis(self):
        print("Penguin")

    def run(self):
        print("Run faster")

peggy = Penguin()
peggy.whoisThis()
peggy.swim()
peggy.run()

输出

Bird is ready
Penguin is ready
Penguin
Swim faster
Run faster

在以上程序中,我们创建了两个类,即Bird(父类)和Penguin(子类)。 子类继承父类的功能。 我们可以从swim()方法中看到这一点。

再次,子类修改了父类的行为。 我们可以从whoisThis()方法中看到这一点。 此外,我们通过创建新的run()方法来扩展父类的功能。

另外,我们在__init__()方法内使用super()函数。 这使我们可以在子类中运行父类的__init__()方法。


封装形式

在 Python 中使用 OOP,我们可以限制对方法和变量的访问。 这样可以防止数据直接修改(称为封装)。 在 Python 中,我们使用下划线作为前缀来表示私有属性,即单_或双__

示例 4:Python 中的数据封装

class Computer:

    def __init__(self):
        self.__maxprice = 900

    def sell(self):
        print("Selling Price: {}".format(self.__maxprice))

    def setMaxPrice(self, price):
        self.__maxprice = price

c = Computer()
c.sell()

# change the price
c.__maxprice = 1000
c.sell()

# using setter function
c.setMaxPrice(1000)
c.sell()

输出

Selling Price: 900
Selling Price: 900
Selling Price: 1000

在上面的程序中,我们定义了Computer类。

我们使用__init__()方法存储Computer的最高售价。 我们试图修改价格。 但是,我们无法更改它,因为 Python 将__maxprice视为私有属性。

如图所示,要更改该值,我们必须使用设置器函数,即setMaxPrice(),该函数将价格作为参数。


多态

多态是一种功能(在 OOP 中),可以将公共接口用于多种形式(数据类型)。

假设我们需要为形状着色,有多个形状选项(矩形,正方形,圆形)。 但是,我们可以使用相同的方法为任何形状着色。 这个概念称为多态。

示例 5:在 Python 中使用多态

class Parrot:

    def fly(self):
        print("Parrot can fly")

    def swim(self):
        print("Parrot can't swim")

class Penguin:

    def fly(self):
        print("Penguin can't fly")

    def swim(self):
        print("Penguin can swim")

# common interface
def flying_test(bird):
    bird.fly()

#instantiate objects
blu = Parrot()
peggy = Penguin()

# passing the object
flying_test(blu)
flying_test(peggy)

输出

Parrot can fly
Penguin can't fly

在上面的程序中,我们定义了两个类别ParrotPenguin。 它们每个都有一个通用的fly()方法。 但是,它们的功能不同。

要使用多态,我们创建了一个通用接口,即flying_test()函数,该函数接受任何对象并调用该对象的fly()方法。 因此,当我们在flying_test()函数中传递blupeggy对象时,它有效地运行了。


要记住的要点:

  • 面向对象的编程使程序易于理解并且高效。
  • 由于该类是可共享的,因此可以重用该代码。
  • 数据通过数据抽象是安全的。
  • 多态允许相同的接口用于不同的对象,因此程序员可以编写高效的代码。
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