Python面向對象--初級篇

概述

·       面向过程（結構化）：著重於根据业务逻辑从上到下写代码

·       函数式：著重於将功能代码封装到函数中，日后便无需重复编写，仅需调用函数即可

·       面向对象：著重於將函数依類別作封装，让开发更穩健

面向过程编程最易被初学者接受，其往往只要用一段长代码来实现指定功能，但开发过程中最常见的操作就是粘贴复制，即：将之前实现的代码块复制到所需功能处。

while True：     if cpu利用率 > 90%:         #发送邮件提醒         连接邮箱服务器         发送邮件         关闭连接       if 硬盘使用空间 > 90%:         #发送邮件提醒         连接邮箱服务器         发送邮件         关闭连接       if 内存占用 > 80%:         #发送邮件提醒         连接邮箱服务器         发送邮件         关闭连接

随着时间的推移，开始使用了函数式编程來增强代码的重用性，就变成了这样：

def 发送邮件(内容)     #发送邮件提醒     连接邮箱服务器     发送邮件     关闭连接   while True：      if cpu利用率 > 90%:         发送邮件('CPU报警')       if 硬盘使用空间 > 90%:         发送邮件('硬盘报警')       if 内存占用 > 80%:         发送邮件('内存报警')

今天我们来学习一种新的编程方式：面向对象编程（Object Oriented Programming，OOP）

注：Java和C#只支持面向对象编程，而python比较灵活既支持面向对象编程也支持函数式编程

创建类和对象

面向对象是一种编程方式，此编程方式需要使用 “类” 和 “对象” 来实现，將公用功能封裝寫入類之模板中，之後再生成對象以存取類中之功能。

• 类就是一个模板，模板里可以包含多个方法，在方法內可实现一些功能
• 对象则是根据模板创建的实例，通过对象可以执行类中定義的方法

·创建对象時，只要在类名称后加()括号即可（*Python生成對象不使用new關鍵字）

ps：类中所定義之方法其第一个参数必须是self（作為接收對象引用之參考值，详细請见：下文 之“类的三大特性之封装”） 　　# 创建类 class Foo:          def Bar(self):         print 'Bar'       def Hello(self, name):     #僅須定義要傳入之參數就好，不須指定其資料型態（*這是要保留動態特性—由傳入值決定其資料型態）         print 'i am %s' %name   # 根据类Foo创建对象obj obj = Foo() obj.Bar()            #执行基類中之Bar()公用方法 obj.Hello('wupeiqi')

你在这里是不是有疑问了？使用函数式编程和面向对象编程方式分別来执行一个“方法”时，函数式要比面向对象來得简便

·       面向对象：【创建对象】再【通过对象來执行方法】

·       函数编程：【直接調用函数】

观察上述对比答案则是肯定的，但并非绝对，因场景不同則适合使用的编程方式也不同。

总结：函数式的应用场景 --> 各个函数之间是彼此独立且无共用的数据

面向对象三大特性

面向对象的三大特性是指：封装、继承和多态。

一、封装

封装，顾名思义就是将公用功能（含屬性及方法）封装到類中，之后可去调用其內功能。

第一步：将公用功能封装到類中

 其中self 是一个形式参数，当执行 obj1 = Foo('wupeiqi', 18 ) 时，此時self 會參考至 obj1變量名稱，当执行 obj2 = Foo('alex', 78 ) 时，此self參考至 obj2。

當内容被封装到了obj1 和 obj2对象中，每个对象中都各自存有一份 name 和 age 属性，在内存里类似于下图来各自保存。

第二步：从某处调用被封装的内容

要调用被封装的内容时，有两种情况：

·       可通过对象直接調用（*在一般外部程式中來使用）

·       亦可通过self间接指定（*只限在類別中使用）

1、通过对象直接调用被封装的内容

上图展示了对象 obj1 和 obj2 在内存中保存的方式，根据保存格式可以如此调用被封装的内容：对象.属性名

class Foo:      def__init__(self, name, age):         self.name =name         self.age =age   obj1 =Foo('wupeiqi', 18) print obj1.name    # 调用obj1对象的name属性 print obj1.age        # 直接调用obj1对象的age属性   obj2 =Foo('alex', 73) print obj2.name    #调用obj2对象的name属性 print obj2.age       #调用obj2对象的age属性

2、通过self间接调用被封装的内容

在类內需要通过self以间接调用封装內的内容

class Foo:       def__init__(self, name, age):         self.name =name         self.age =age        def detail(self):             print self.name         print self.age    obj1 =Foo('wupeiqi', 18) obj1.detail()     # Python預設会将obj1传给self参数，即與obj1.detail(self)同義，此时類內方法之self ＝ obj1，故self.name=wupeiqi ；self.age=18    obj2 =Foo('alex', 73) obj2.detail()  # Python默认会将obj2传给self参数，即與obj1.detail(self)同義，此时類內方法之 self ＝ obj2，故self.name=alex ； self.age=73

综合上所述就是透過构造方法将内容封装到屬性中，之後即可通过对象直接或者self间接获取封装的内容。

练习一：在终端输出如下信息

·       小明，10岁，男，上山去砍柴

·       小明，10岁，男，开车去东北

·       小明，10岁，男，最爱大保健

·       老李，90岁，男，上山去砍柴

·       老李，90岁，男，开车去东北

·       老李，90岁，男，最爱大保健

·       老张...

函数式编程之作法：將邏輯各自寫成函數（獨立）

def kanchai(name, age, gender):

    print "%s,%s岁,%s,上山去砍柴" %(name, age, gender)

 

def qudongbei(name, age, gender):

    print "%s,%s岁,%s,开车去东北" %(name, age, gender)

 

def dabaojian(name, age, gender):

    print "%s,%s岁,%s,最爱大保健" %(name, age, gender)

 

kanchai('小明', 10, '男')

qudongbei('小明', 10, '男')

dabaojian('小明', 10, '男')

 

kanchai('老李', 90, '男')

qudongbei('老李', 90, '男')

dabaojian('老李', 90, '男')

 

面向对象之作法：將公用功能封裝寫入類之模板中，之後再生成對象以存取類中之功能

class Foo:   

    def __init__(self, name, age ,gender):

        self.name = name

        self.age = age

        self.gender = gender

 

    def kanchai(self):

        print "%s,%s岁,%s,上山去砍柴" %(self.name, self.age, self.gender)

 

    def qudongbei(self):

        print "%s,%s岁,%s,开车去东北" %(self.name, self.age, self.gender)

 

    def dabaojian(self):

        print "%s,%s岁,%s,最爱大保健" %(self.name, self.age, self.gender)

 

xiaoming = Foo('小明', 10, '男')

xiaoming.kanchai()

xiaoming.qudongbei()

xiaoming.dabaojian()

 

laoli = Foo('老李', 90, '男')

laoli.kanchai()

laoli.qudongbei()

laoli.dabaojian()

上述对比可以看出，如果使用函数式编程，則需要在每次調用函数时都要传入所須的参数 ；而对于面向对象則只需要在创建对象时，将所需要的参数傳至類中，之后要再次使用时，只要通过對象及self取得需求功能即可。 

练习二：游戏人生程序

1、创建三个游戏人物類，分别是：

·       苍井井，女，18，初始战斗力1000

·       东尼木木，男，20，初始战斗力1800

·       波多多，女，19，初始战斗力2500

2、游戏作戰方法，分别：

·       草叢战斗，消耗200战斗力

·       自我修炼，增长100战斗力

·       多人游戏，消耗500战斗力

# -*- coding:utf-8 -*- 

#定义实现功能的类

class Person:

    def __init__(self, na, gen, age, fig):

        self.name = na

        self.gender = gen

        self.age = age

        self.fight =fig

 

    def grassland(self):

        """注释：草丛战斗，消耗200战斗力"""

        self.fight = self.fight - 200

 

    def practice(self):

        """注释：自我修炼，增长100战斗力"""       

        self.fight = self.fight + 200

 

    def incest(self):

        """注释：多人游戏，消耗500战斗力"""       

        self.fight = self.fight - 500

 

    def detail(self):

        """注释：当前对象的详细情况"""

        temp = "姓名:%s ; 性别:%s ; 年龄:%s ; 战斗力:%s"  % (self.name, self.gender, self.age, self.fight)

        print temp

       

#开始游戏

cang = Person('苍井井', '女', 18, 1000)    # 创建苍井井角色

dong = Person('东尼木木', '男', 20, 1800)  # 创建东尼木木角色

bo = Person('波多多', '女', 19, 2500)      # 创建波多多角色

 

cang.incest() #苍井空参加一次多人游戏

dong.practice()#东尼木木自我修炼了一次

bo.grassland() #波多多参加一次草丛战斗

 

#输出当前所有人的详细情况

cang.detail()

dong.detail()

bo.detail()

 

cang.incest() #苍井空又参加一次多人游戏

dong.incest() #东尼木木也参加了一个多人游戏

bo.practice() #波多多自我修炼了一次

 

#输出当前所有人的详细情况

cang.detail()

dong.detail()

bo.detail()

 

二、继承

面向对象中的继承和现实生活中的继承相同，即：子類可以继承父類的内容。

例如：

　　猫可以：喵喵叫、吃、喝、拉、撒

　　狗可以：汪汪叫、吃、喝、拉、撒

如果我们要分别为猫和狗都创建一个类，那么就需要为 猫 和 狗 实现他们各自所有的功能，如下所示：

class 猫：

    def 喵喵叫(self):

        print '喵喵叫'

 

    def 吃(self):

        # do something

 

    def 喝(self):

        # do something

 

    def 拉(self):

        # do something

 

    def 撒(self):

        # do something

 

class 狗：

    def 汪汪叫(self):

        print '喵喵叫'

 

    def 吃(self):

        # do something

 

    def 喝(self):

        # do something

 

    def 拉(self):

        # do something

 

    def 撒(self):

        # do something

上述代码不难看出，吃、喝、拉、撒是猫和狗都具有的共同功能，而我们却分别的猫和狗的类中编写了两次。如果使用 继承 的思想，如下实现：

　　动物：吃、喝、拉、撒

　　   猫：喵喵叫（猫继承动物的自身功能）

　　   狗：汪汪叫（狗继承动物的自身功能）

class 动物:

    def 吃(self):

        # do something

 

    def 喝(self):

        # do something

 

    def 拉(self):

        # do something

 

    def 撒(self):

        # do something

------代码实例------

class Animal:

    def eat(self):

        print "%s 吃 " %self.name

 

    def drink(self):

        print "%s 喝 " %self.name

 

    def shit(self):

        print "%s 拉 " %self.name

 

    def pee(self):

        print "%s 撒 " %self.name

 

class Cat(Animal):

    def __init__(self, name):

        self.name = name

        self.breed ＝ '猫'

 

    def cry(self):

        print '喵喵叫'

 

class Dog(Animal):   

    def __init__(self, name):

        self.name = name

        self.breed ＝ '狗'

       

    def cry(self):

        print '汪汪叫'

       

#执行

c1 = Cat('小白家的小黑猫')

c1.eat()

 

c2 = Cat('小黑的小白猫')

c2.drink()

 

d1 = Dog('胖子家的小瘦狗')

d1.eat()

 

# 只要在类后面（）括号中写入另外一个类名，就表示当前类继承另外一个类

class 猫(动物)：

    def 喵喵叫(self):

        print '喵喵叫'

       

class 狗(动物)：

    def 汪汪叫(self):

        print '喵喵叫'

所以对于继承来说，其实就是将多个类共同的方法提取到父类中，子类仅需继承父类而不必再一一实现每个方法。

那么问题又来了，多继承呢？

·       是否可以继承多个类

·       如果继承的多个类每个类中都定了相同的函数，那么那一个会被使用呢？

1、Python的类可以继承多个类，但Java和C#中则只能继承一个类

2、Python的类如果继承了多个类，那么其寻找同名方法的方式有两种，分别是：深度优先（舊）和广度优先（新）

·  当类是经典类时，多继承情况下，会按照深度优先方式查找（左）

·  当类是新式类时，多继承情况下，会按照广度优先方式查找（右）

经典类和新式类，从字面上可以看出一个老一个新，新的必然包含了很多的功能，也是之后推荐的写法，从代碼写法上來区分的话，如果 当前类有指名继承了object类，那么该类便是新式类，否则便是经典类。

 

经典类多继承

class D:

    def bar(self):

        print 'D.bar'

 

class C(D):

    def bar(self):

        print 'C.bar'

 

class B(D):

    def bar(self):

        print 'B.bar'

 

class A(B, C):

    def bar(self):

        print 'A.bar'

 

a = A()

 

# 执行bar方法时

# 首先會先去A类中查找，如果A类中没有，则继续去B类中找，如果B类中沒有，则继续去D类中找（先完成Ｂ类体系），如果D类中沒有，则再继续去C类中找，如果还是未找到，则报错

# 所以查找顺序：A --> B --> D --> C（先完成第一個繼承体系再找後續繼承体系）

# 在上述查找bar方法的过程中，一旦找到，则寻找过程立即中断，便不会再继续找了

a.bar()

 

新式类多继承

class D(object):

    def bar(self):

        print 'D.bar'

 

class C(D):

    def bar(self):

        print 'C.bar'

 

class B():

    def bar(self):

        print 'B.bar'

 

class A(B, C):

    def bar(self):

        print 'A.bar'

 

a = A()

 

# 执行bar方法时

# 首先會去A类中查找，如果A类中没有，则继续去B类中找，如果B类中沒有，则继续去C类中找，如果C类中沒有，则继续去D类中找，如果还是未找到，则报错

# 所以查找顺序：A --> B --> C --> D（先完成第一層繼承体係再找後續繼承体系）

# 在上述查找bar方法的过程中，一旦找到，则寻找过程立即中断，便不会再继续找了

a.bar()

 

三、多态 

 Pyhon不支持Java和C#这一类强类型语言中多态的写法，而是採用原生多态，因Python崇尚“鸭子类型”。

实现Java或C#的多态

class F1:

    pass

 

class S1 extends F1:

    public show(self):

        print 'S1.show'

 

class S2 extends F1:

    public show(self):

        print 'S2.show'

 

# 在Java或C#中定义函数参数时，必须指定参数的类型

# 現若为了让Func函数既可以执行S1子对象的show方法，又可以执行S2子对象的show方法，所以參數中要定义一个S1和S2类所繼承的F1父类， 但实际传入的参数則依S1对象或S2对象而定

public Func(F1 obj):

    """表示可接收一个F1类型或者F1子类的类型"""   

    print obj.show()

   

s1_obj = new S1()

Func(s1_obj) # 在Func函数中因传入參數是指定S1类的对象 s1_obj，故會执行 S1 的show方法，结果：S1.show

 

s2_obj = new S2()

Func(s2_obj) # 在Func函数中因传入參數是指定S2类的对象 s2_obj，故會执行 S2 的show方法，结果：S2.show

 

Python “鸭子类型”之原生多態

class F1:

    pass

 

class S1(F1):

    def show(self):

        print 'S1.show'

 

class S2(F1):

    def show(self):

        print 'S2.show'

---------------------------------------------------------

def Func(obj):      #在Python中因參數不須指定資料型態，故參數是由傳入obj對象來決定其資料型態

    print obj.show()

 

s1_obj = S1()

Func(s1_obj)

 

s2_obj = S2()

Func(s2_obj)

总结 

以上就是本节对于面向对象初级知识的介绍，总结如下：

·  面向对象编程方式的实现是基于对 类 和 对象 的使用

·  类是一个模板，模板中封装了多个“方法”供使用

·  对象是根据模板所创建的实例，实例可调用被封装在类中的內容

·  面向对象三大特性：封装、继承和多态

 參考 : http://3060674.blog.51cto.com/3050674/1689163