Python 类——面向对象的编程

发表于 更新于 分类于

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引子

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Why：面向对象更符合人类对客观世界的抽象和理解

  • 一切皆对象
    一只小狗，一把椅子，一张信用卡，一条巧克力。。。

  • 一切对象，都有自己内在的属性
    狗狗的品种、椅子的质地、信用卡的额度、巧克力的口味。。。

  • 一切行为，皆是对象的行为
    狗狗蹲下、椅子移动位置、刷信用卡、巧克力融化了。。。

How：类是对象的载体

不同年龄、肤色、品质的猫，每一只都是一个对象

他们有一个共同的特征：都是猫

我们可以把一类对象的公共特征抽象出来，创建通用的类

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# 创建类
class Cat():
    """模拟猫"""
    
    def __init__(self, name):
        """初始化属性"""
        self.name = name
    
    def jump(self):
        """模拟猫跳跃"""
        print(self.name + " is jumping") 
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# 用类创建实例
my_cat = Cat("Loser")
your_cat = Cat("Lucky")
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# 调用属性
print(my_cat.name)
print(your_cat.name)
Loser
Lucky

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# 调用方法
my_cat.jump()
your_cat.jump()
Loser is jumping
Lucky is jumping

7.1 类的定义

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三要素：类名、属性、方法

7.1.1 类的命名

  • 要有实际意义

  • 驼峰命名法——组成的单词首字母大写
    Dog、 CreditCard、 ElectricCar

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# class 类名：
"""类前空两行"""


class Car():
    """对该类的简单介绍"""
    pass

"""类后空两行"""

7.1.2 类的属性

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# def __init__(self,要传递的参数)  初始化类的属性
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class Car():
    """模拟汽车"""
    
    def __init__(self, brand, model, year):
        """初始化汽车属性"""               # 相当于类内部的变量
        self.brand = brand                 # 汽车的品牌
        self.model = model                 # 汽车的型号
        self.year = year                   # 汽车出厂年份
        self.mileage = 0                   # 新车总里程初始化为0

7.1.3 类的方法

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# 相对于类内部定义的函数
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class Car():
    """模拟汽车"""
    
    def __init__(self, brand, model, year):
        """初始化汽车属性"""               # 相当于类内部的变量
        self.brand = brand                 # 汽车的品牌
        self.model = model                 # 汽车的型号
        self.year = year                   # 汽车出厂年份
        self.mileage = 0                   # 新车总里程初始化为0  
        
    def get_main_information(self):        # self不能省
        """获取汽车主要信息"""
        print("品牌：{}   型号：{}   出厂年份：{}".format(self.brand, self.model, self.year))
    
    def get_mileage(self):
        """获取总里程"""
        return "行车总里程：{}公里".format(self.mileage)

7.2 创建实例

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7.2.1 实例的创建

将实例赋值给对象，实例化过程中，传入相应的参数
v = 类名（必要的初始化参数）

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my_new_car = Car("Audi", "A6", 2018)

7.2.2 访问属性

实例名.属性名

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print(my_new_car.brand)
print(my_new_car.model)
print(my_new_car.year)
Audi
A6
2018

7.2.3 调用方法

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class Car():
    """模拟汽车"""
    
    def __init__(self, brand, model, year):
        """初始化汽车属性"""               # 相当于类内部的变量
        self.brand = brand                 # 汽车的品牌
        self.model = model                 # 汽车的型号
        self.year = year                   # 汽车出厂年份
        self.mileage = 0                   # 新车总里程初始化为0  
        
    def get_main_information(self):        # self不能省
        """获取汽车主要信息"""
        print("品牌：{}   型号：{}   出厂年份：{}".format(self.brand, self.model, self.year))
    
    def get_mileage(self):
        """获取总里程数"""
        return "行车总里程：{}公里".format(self.mileage)

实例名.方法名(必要的参数)

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my_new_car = Car("Audi", "A6", 2018)
my_new_car.get_main_information()
品牌：Audi   型号：A6   出厂年份：2018

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mileage = my_new_car.get_mileage()
print(mileage)
行车总里程：0公里

7.2.4 修改属性

1、直接修改

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my_old_car = Car("BYD", "宋", 2016)

先访问，后修改

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print(my_old_car.mileage)
my_old_car.mileage = 12000
print(my_old_car.mileage)
0
12000

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print(my_old_car.get_mileage())
行车总里程：12000公里

2、通过方法修改属性

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class Car():
    """模拟汽车"""
    
    def __init__(self, brand, model, year):
        """初始化汽车属性"""               # 相当于类内部的变量
        self.brand = brand                 # 汽车的品牌
        self.model = model                 # 汽车的型号
        self.year = year                   # 汽车出厂年份
        self.mileage = 0                   # 新车总里程初始化为0  
        
    def get_main_information(self):        # self不能省
        """获取汽车主要信息"""
        print("品牌：{}   型号：{}   出厂年份：{}".format(self.brand, self.model, self.year))
    
    def get_mileage(self):
        """获取总里程数"""
        return "行车总里程：{}公里".format(self.mileage)
    
    def set_mileage(self, distance):
        """设置总里程数"""
        self.mileage = distance
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my_old_car = Car("BYD", "宋", 2016)
print(my_old_car.get_mileage())
my_old_car.set_mileage(8000)
print(my_old_car.get_mileage())
行车总里程：0公里
行车总里程：8000公里

3、继续拓展

  • 禁止设置负里程
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class Car():
    """模拟汽车"""
    
    def __init__(self, brand, model, year):
        """初始化汽车属性"""               # 相当于类内部的变量
        self.brand = brand                 # 汽车的品牌
        self.model = model                 # 汽车的型号
        self.year = year                   # 汽车出厂年份
        self.mileage = 0                   # 新车总里程初始化为0  
        
    def get_main_information(self):        # self不能省
        """获取汽车主要信息"""
        print("品牌：{}   型号：{}   出厂年份：{}".format(self.brand, self.model, self.year))
    
    def get_mileage(self):
        """获取总里程数"""
        print("行车总里程：{}公里".format(self.mileage)) 
    
    def set_mileage(self, distance):
        """设置总里程数"""
        if distance >= 0:
            self.mileage = distance
        else:
            print("里程数不能为负！")
    
    def increment_mileage(self, distance):
        """总里程数累计"""
        if distance >= 0:
            self.mileage += distance
        else:
            print("新增里程数不能为负！") 
            
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my_old_car = Car("BYD", "宋", 2016)
my_old_car.get_mileage()
my_old_car.set_mileage(-8000)
my_old_car.get_mileage()
行车总里程：0公里
里程数不能为负！
行车总里程：0公里
  • 将每次的里程数累加
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my_old_car.get_mileage()
my_old_car.set_mileage(8000)
my_old_car.get_mileage()
my_old_car.increment_mileage(500)
my_old_car.get_mileage()
行车总里程：0公里
行车总里程：8000公里
行车总里程：8500公里

小结

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my_new_car = Car("Audi", "A6", 2018)
my_cars = [my_new_car, my_old_car]
  • 包含的信息量可以是极大的，可以创建无穷多的实例
  • 高度的拟人（物）化，符合人类对客观世界的抽象和理解

7.3 类的继承

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引子

看一下人在生物界的分支链

生物——动物界——脊索动物门——哺乳动物纲——灵长目——人科——人属——智人种

公共特征逐渐增加的过程

【问题】

假设二元系统： 人属 = {A人种， B人种， C人种。。。。}
为每一个人种构造一个类

方案一：
各自独立，分别构造各自人种的类

方案二：
1、将各人种公共特征提取出来，建立人属的类；
2、各人种继承上一级（人属）的公共特征，然后添加自身特殊特征，构建各自人种的类。

通常，我们选择方案二，因为他避免了过多的重复劳动

所谓继承，就是低层抽象继承高层抽象的过程

7.3.1 简单的继承

父类

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class Car():
    """模拟汽车"""
    
    def __init__(self, brand, model, year):
        """初始化汽车属性"""               # 相当于类内部的变量
        self.brand = brand                 # 汽车的品牌
        self.model = model                 # 汽车的型号
        self.year = year                   # 汽车出厂年份
        self.mileage = 0                   # 新车总里程初始化为0
        
        
    def get_main_information(self):        # self不能省
        """获取汽车主要信息"""
        print("品牌：{}   型号：{}   出厂年份：{}".format(self.brand, self.model, self.year))
    
    def get_mileage(self):
        """获取总里程数"""
        print("行车总里程：{}公里".format(self.mileage)) 
    
    def set_mileage(self, distance):
        """设置总里程数"""
        if distance >= 0:
            self.mileage = distance
        else:
            print("里程数不能为负！")
    
    def increment_mileage(self, distance):
        """总里程数累计"""
        if distance >= 0:
            self.mileage += distance
        else:
            print("新增里程数不能为负！")

子类

class 子类名（父类名）：

  • 新建一个电动汽车的类
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class ElectricCar(Car):
    """模拟电动汽车"""
    
    def __init__(self, brand, model, year):
        """初始化电动汽车属性"""
        super().__init__(brand, model, year)  # 声明继承父类的属性
  • 自动继承父类的所有方法
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my_electric_car = ElectricCar("NextWeek", "FF91", 2046)
my_electric_car.get_main_information()
品牌：NextWeek   型号：FF91   出厂年份：2046

7.3.2 给子类添加属性和方法

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class ElectricCar(Car):
    """模拟电动汽车"""
    
    def __init__(self, brand, model, year, bettery_size):
        """初始化电动汽车属性"""
        super().__init__(brand, model, year)    # 声明继承父类的属性
        self.bettery_size = bettery_size        # 电池容量
        self.electric_quantity = bettery_size   # 电池剩余电量
        self.electric2distance_ratio = 5        # 电量距离换算系数 5公里/kW.h
        self.remainder_range = self.electric_quantity*self.electric2distance_ratio # 剩余可行驶里程
    
    def get_electric_quantit(self):
        """查看当前电池电量"""
        print("当前电池剩余电量：{} kW.h".format(self.electric_quantity))
        
    def set_electric_quantity(self, electric_quantity):
        """设置电池剩余电量，重新计算电量可支撑行驶里程"""
        if electric_quantity >= 0 and electric_quantity <= self.bettery_size:
            self.electric_quantity = electric_quantity
            self.remainder_range = self.electric_quantity*self.electric2distance_ratio
        else:
            print("电量未设置在合理范围！")
    
    def get_remainder_range(self):
        """查看剩余可行驶里程"""
        print("当前电量还可以继续驾驶 {} 公里".format(self.remainder_range))              
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my_electric_car = ElectricCar("NextWeek", "FF91", 2046, 70)
my_electric_car.get_electric_quantit()            # 获取当前电池电量
my_electric_car.get_remainder_range()             # 获取当前剩余可行驶里程
当前电池剩余电量：70 kW.h
当前电量还可以继续驾驶 350 公里

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my_electric_car.set_electric_quantity(50)         # 重设电池电量
my_electric_car.get_electric_quantit()            # 获取当前电池电量
my_electric_car.get_remainder_range()             # 获取当前剩余可行驶里程
当前电池剩余电量：50 kW.h
当前电量还可以继续驾驶 250 公里

7.3.3 重写父类的方法——多态

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class ElectricCar(Car):
    """模拟电动汽车"""
    
    def __init__(self, brand, model, year, bettery_size):
        """初始化电动汽车属性"""
        super().__init__(brand, model, year)    # 声明继承父类的属性
        self.bettery_size = bettery_size        # 电池容量
        self.electric_quantity = bettery_size   # 电池剩余电量
        self.electric2distance_ratio = 5        # 电量距离换算系数 5公里/kW.h
        self.remainder_range = self.electric_quantity*self.electric2distance_ratio # 剩余可行驶里程
    
    def get_main_information(self):        # 重写父类方法
        """获取汽车主要信息"""
        print("品牌：{}   型号：{}   出厂年份：{}   续航里程：{} 公里"
              .format(self.brand, self.model, self.year, self.bettery_size*self.electric2distance_ratio))
    
    def get_electric_quantit(self):
        """查看当前电池电量，重新计算电量可支撑行驶里程"""
        print("当前电池剩余电量：{} kW.h".format(self.electric_quantity))
        
    def set_electric_quantity(self, electric_quantity):
        """设置电池剩余电量"""
        if electric_quantity >= 0 and electric_quantity <= self.bettery_size:
            self.electric_quantity = electric_quantity
            self.remainder_range = self.electric_quantity*self.electric2distance_ratio
        else:
            print("电量未设置在合理范围！")
    
    def get_remainder_range(self):
        """查看剩余可行驶里程"""
        print("当前电量还可以继续驾驶 {} 公里".format(self.remainder_range))
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my_electric_car = ElectricCar("NextWeek", "FF91", 2046, 70)
my_electric_car.get_main_information()
品牌：NextWeek   型号：FF91   出厂年份：2046   续航里程：350 公里

7.3.4 用在类中的实例

把电池抽象成一个对象
逻辑更加清晰

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class Bettery():
    """模拟电动汽车的电池"""
    
    def __init__(self, bettery_size = 70):
        self.bettery_size = bettery_size        # 电池容量
        self.electric_quantity = bettery_size   # 电池剩余电量
        self.electric2distance_ratio = 5        # 电量距离换算系数 5公里/kW.h
        self.remainder_range = self.electric_quantity*self.electric2distance_ratio # 剩余可行驶里程

    def get_electric_quantit(self):
        """查看当前电池电量"""
        print("当前电池剩余电量：{} kW.h".format(self.electric_quantity))
        
    def set_electric_quantity(self, electric_quantity):
        """设置电池剩余电量，计重新算电量可支撑行驶里程"""
        if electric_quantity >= 0 and electric_quantity <= self.bettery_size:
            self.electric_quantity = electric_quantity
            self.remainder_range = self.electric_quantity*self.electric2distance_ratio
        else:
            print("电量未设置在合理范围！")
    
    def get_remainder_range(self):
        """查看剩余可行驶里程"""
        print("当前电量还可以继续驾驶 {} 公里".format(self.remainder_range))
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class ElectricCar(Car):
    """模拟电动汽车"""
    
    def __init__(self, brand, model, year, bettery_size):
        """初始化电动汽车属性"""
        super().__init__(brand, model, year)    # 声明继承父类的属性
        self.bettery = Bettery(bettery_size)    # 电池
    
    def get_main_information(self):        # 重写父类方法
        """获取汽车主要信息"""
        print("品牌：{}   型号：{}   出厂年份：{}   续航里程：{} 公里"
              .format(self.brand, self.model, self.year, 
              self.bettery.bettery_size*self.bettery.electric2distance_ratio))
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my_electric_car = ElectricCar("NextWeek", "FF91", 2046, 70)
my_electric_car.get_main_information()                  # 获取车辆主要信息
品牌：NextWeek   型号：FF91   出厂年份：2046   续航里程：350 公里

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my_electric_car.bettery.get_electric_quantit()          # 获取当前电池电量
当前电池剩余电量：70 kW.h

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my_electric_car.bettery.set_electric_quantity(50)       # 重设电池电量
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my_electric_car.bettery.get_electric_quantit()          # 获取当前电池电量    
当前电池剩余电量：50 kW.h

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my_electric_car.bettery.get_remainder_range()           # 获取当前剩余可行驶里程
当前电量还可以继续驾驶 250 公里