Python基础（23）——面向对象基础

原创 已于 2023-06-25 13:53:45 修改 · 221 阅读 · 1 ·
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#python #开发语言 #java

于 2023-06-25 11:38:42 首次发布
文章介绍了Python中的面向对象编程基础，包括类和对象的概念，如何定义类和创建对象，以及self的使用。还讲解了对象属性的添加和获取，特别是初始化方法__init__，字符串表示方法__str__和删除方法__del__。并通过烤地瓜和搬家具的例子展示了如何在实际场景中应用面向对象编程。

Python基础（23）——面向对象基础

文章目录

目标

  • 理解面向对象
  • 类和对象
  • 添加和获取对象属性
  • 魔法方法

一. 理解面向对象

面向对象是一种抽象化的编程思想，很多编程语言中都有的一种思想。

例如：洗衣服

思考：几种途径可以完成洗衣服？

答： 手洗 和 机洗。

手洗：找盆 - 放水 - 加洗衣粉 - 浸泡 - 搓洗 - 拧干水 - 倒水 - 漂洗N次 - 拧干 - 晾晒。

机洗：打开洗衣机 - 放衣服 - 加洗衣粉 - 按下开始按钮 - 晾晒。

思考：对比两种洗衣服途径，同学们发现了什么？

答：机洗更简单

思考：机洗，只需要找到一台洗衣机，加入简单操作就可以完成洗衣服的工作，而不需要关心洗衣机内部发生了什么事情。

总结：面向对象就是将编程当成是一个事物，对外界来说，事物是直接使用的，不用去管他内部的情况。而编程就是设置事物能够做什么事。

二. 类和对象

思考：洗衣机洗衣服描述过程中，洗衣机其实就是一个事物，即对象，洗衣机对象哪来的呢？

答：洗衣机是由工厂工人制作出来。

思考：工厂工人怎么制作出的洗衣机？

答：工人根据设计师设计的功能图纸制作洗衣机。

总结：图纸 → 洗衣机 → 洗衣服。

在面向对象编程过程中，有两个重要组成部分：类 和 对象。

类和对象的关系：用类去创建一个对象。

2.1 理解类和对象

2.1.1 类

类是对一系列具有相同特征和行为的事物的统称，是一个抽象的概念，不是真实存在的事物。

  • 特征即是属性
  • 行为即是方法

类比如是制造洗衣机时要用到的图纸，也就是说类是用来创建对象。

image-20190222154356953

2.1.2 对象

对象是类创建出来的真实存在的事物，例如：洗衣机。

注意：开发中，先有类，再有对象。

image-20190222154727379

2.2 面向对象实现方法

2.2.1 定义类

Python2中类分为：经典类 和 新式类

  • 语法
class 类名():
    代码
    ......

注意：类名要满足标识符命名规则，同时遵循大驼峰命名习惯。

  • 体验
class Washer():
    def wash(self):
        print('我会洗衣服')
  • 拓展：经典类

不由任意内置类型派生出的类，称之为经典类

class 类名:
    代码
    ......

2.2.2 创建对象

对象又名实例。

  • 语法
对象名 = 类名()
  • 体验
# 创建对象
haier1 = Washer()

# <__main__.Washer object at 0x0000018B7B224240>
print(haier1)

# haier对象调用实例方法
haier1.wash()

注意：创建对象的过程也叫实例化对象。

2.2.3 self

self指的是调用该函数的对象。

# 1. 定义类
class Washer():
    def wash(self):
        print('我会洗衣服')
        # <__main__.Washer object at 0x0000024BA2B34240>
        print(self)


# 2. 创建对象
haier1 = Washer()
# <__main__.Washer object at 0x0000018B7B224240>
print(haier1)
# haier1对象调用实例方法
haier1.wash()


haier2 = Washer()
# <__main__.Washer object at 0x0000022005857EF0>
print(haier2)

注意：打印对象和self得到的结果是一致的，都是当前对象的内存中存储地址。

三. 添加和获取对象属性

属性即是特征，比如：洗衣机的宽度、高度、重量…

对象属性既可以在类外面添加和获取，也能在类里面添加和获取。

3.1 类外面添加对象属性

  • 语法
对象名.属性名 = 值
  • 体验
haier1.width = 500
haier1.height = 800

3.2 类外面获取对象属性

  • 语法
对象名.属性名
  • 体验
print(f'haier1洗衣机的宽度是{haier1.width}')
print(f'haier1洗衣机的高度是{haier1.height}')

3.3 类里面获取对象属性

  • 语法
self.属性名
  • 体验
# 定义类
class Washer():
    def print_info(self):
        # 类里面获取实例属性
        print(f'haier1洗衣机的宽度是{self.width}')
        print(f'haier1洗衣机的高度是{self.height}')

# 创建对象
haier1 = Washer()

# 添加实例属性
haier1.width = 500
haier1.height = 800

haier1.print_info()

四. 魔法方法

在Python中，__xx__()的函数叫做魔法方法，指的是具有特殊功能的函数。

4.1 __init__()

4.1.1 体验__init__()

思考：洗衣机的宽度高度是与生俱来的属性，可不可以在生产过程中就赋予这些属性呢？

答：理应如此。

__init__()方法的作用：初始化对象。

class Washer():
    
    # 定义初始化功能的函数
    def __init__(self):
        # 添加实例属性
        self.width = 500
        self.height = 800


    def print_info(self):
        # 类里面调用实例属性
        print(f'洗衣机的宽度是{self.width}, 高度是{self.height}')


haier1 = Washer()
haier1.print_info()

注意：

  • __init__()方法，在创建一个对象时默认被调用，不需要手动调用
  • __init__(self)中的self参数，不需要开发者传递，python解释器会自动把当前的对象引用传递过去。

4.1.2 带参数的__init__()

思考：一个类可以创建多个对象，如何对不同的对象设置不同的初始化属性呢？

答：传参数。

class Washer():
    def __init__(self, width, height):
        self.width = width
        self.height = height

    def print_info(self):
        print(f'洗衣机的宽度是{self.width}')
        print(f'洗衣机的高度是{self.height}')


haier1 = Washer(10, 20)
haier1.print_info()


haier2 = Washer(30, 40)
haier2.print_info()

4.2 __str__()

当使用print输出对象的时候，默认打印对象的内存地址。如果类定义了__str__方法，那么就会打印从在这个方法中 return 的数据。

class Washer():
    def __init__(self, width, height):
        self.width = width
        self.height = height

    def __str__(self):
        return '这是海尔洗衣机的说明书'


haier1 = Washer(10, 20)
# 这是海尔洗衣机的说明书
print(haier1)

4.3 __del__()

当删除对象时，python解释器也会默认调用__del__()方法。

class Washer():
    def __init__(self, width, height):
        self.width = width
        self.height = height

    def __del__(self):
        print(f'{self}对象已经被删除')


haier1 = Washer(10, 20)

# <__main__.Washer object at 0x0000026118223278>对象已经被删除
del haier1

五. 综合应用

5.1 烤地瓜

5.1.1 需求

需求主线：

  1. 被烤的时间和对应的地瓜状态：

    0-3分钟：生的

    3-5分钟：半生不熟

    5-8分钟：熟的

    超过8分钟：烤糊了

  2. 添加的调料：

    用户可以按自己的意愿添加调料

5.1.2 步骤分析

需求涉及一个事物： 地瓜，故案例涉及一个类：地瓜类。

5.1.2.1 定义类

  • 地瓜的属性

    • 被烤的时间
    • 地瓜的状态
    • 添加的调料

  • 地瓜的方法

    • 被烤
      • 用户根据意愿设定每次烤地瓜的时间
      • 判断地瓜被烤的总时间是在哪个区间，修改地瓜状态
    • 添加调料
      • 用户根据意愿设定添加的调料
      • 将用户添加的调料存储

  • 显示对象信息

5.1.2.2 创建对象，调用相关实例方法

5.1.3 代码实现

5.1.3.1 定义类
  • 地瓜属性
    • 定义地瓜初始化属性，后期根据程序推进更新实例属性
class SweetPotato():
    def __init__(self):
        # 被烤的时间
        self.cook_time = 0
        # 地瓜的状态
        self.cook_static = '生的'
        # 调料列表
        self.condiments = []
5.1.3.2 定义烤地瓜方法
class SweetPotato():
    ......
    
    def cook(self, time):
        """烤地瓜的方法"""
        self.cook_time += time
        if 0 <= self.cook_time < 3:
            self.cook_static = '生的'
        elif 3 <= self.cook_time < 5:
            self.cook_static = '半生不熟'
        elif 5 <= self.cook_time < 8:
            self.cook_static = '熟了'
        elif self.cook_time >= 8:
            self.cook_static = '烤糊了'
5.1.3.3 书写str魔法方法，用于输出对象状态
class SweetPotato():
		......

    def __str__(self):
        return f'这个地瓜烤了{self.cook_time}分钟, 状态是{self.cook_static}'
5.1.3.4 创建对象，测试实例属性和实例方法
digua1 = SweetPotato()
print(digua1)
digua1.cook(2)
print(digua1)
5.1.3.5 定义添加调料方法，并调用该实例方法
class SweetPotato():
		......

    def add_condiments(self, condiment):
        """添加调料"""
        self.condiments.append(condiment)
    def __str__(self):
        return f'这个地瓜烤了{self.cook_time}分钟, 状态是{self.cook_static}, 添加的调料有{self.condiments}'
      

digua1 = SweetPotato()
print(digua1)

digua1.cook(2)
digua1.add_condiments('酱油')
print(digua1)

digua1.cook(2)
digua1.add_condiments('辣椒面儿')
print(digua1)

digua1.cook(2)
print(digua1)

digua1.cook(2)
print(digua1)

5.1.4 代码总览

# 定义类
class SweetPotato():
    def __init__(self):
        # 被烤的时间
        self.cook_time = 0
        # 地瓜的状态
        self.cook_static = '生的'
        # 调料列表
        self.condiments = []

    def cook(self, time):
        """烤地瓜的方法"""
        self.cook_time += time
        if 0 <= self.cook_time < 3:
            self.cook_static = '生的'
        elif 3 <= self.cook_time < 5:
            self.cook_static = '半生不熟'
        elif 5 <= self.cook_time < 8:
            self.cook_static = '熟了'
        elif self.cook_time >= 8:
            self.cook_static = '烤糊了'

    def add_condiments(self, condiment):
        """添加调料"""
        self.condiments.append(condiment)

    def __str__(self):
        return f'这个地瓜烤了{self.cook_time}分钟, 状态是{self.cook_static}, 添加的调料有{self.condiments}'


digua1 = SweetPotato()
print(digua1)

digua1.cook(2)
digua1.add_condiments('酱油')
print(digua1)

digua1.cook(2)
digua1.add_condiments('辣椒面儿')
print(digua1)

digua1.cook(2)
print(digua1)

digua1.cook(2)
print(digua1)

5.2 搬家具

5.2.1 需求

将小于房子剩余面积的家具摆放到房子中

5.2.2 步骤分析

需求涉及两个事物：房子 和 家具，故被案例涉及两个类：房子类 和 家具类。

5.2.2.1 定义类

  • 房子类

    • 实例属性
      • 房子地理位置
      • 房子占地面积
      • 房子剩余面积
      • 房子内家具列表
    • 实例方法
      • 容纳家具
    • 显示房屋信息

  • 家具类

    • 家具名称
    • 家具占地面积
5.2.2.2 创建对象并调用相关方法

5.2.3 代码实现

5.2.3.1 定义类
  • 家具类
class Furniture():
    def __init__(self, name, area):
        # 家具名字
        self.name = name
        # 家具占地面积
        self.area = area
  • 房子类
class Home():
    def __init__(self, address, area):
        # 地理位置
        self.address = address
        # 房屋面积
        self.area = area
        # 剩余面积
        self.free_area = area
        # 家具列表
        self.furniture = []

    def __str__(self):
        return f'房子坐落于{self.address}, 占地面积{self.area}, 剩余面积{self.free_area}, 家具有{self.furniture}'

    def add_furniture(self, item):
        """容纳家具"""
        if self.free_area >= item.area:
            self.furniture.append(item.name)
            # 家具搬入后，房屋剩余面积 = 之前剩余面积 - 该家具面积
            self.free_area -= item.area
        else:
            print('家具太大，剩余面积不足，无法容纳')
5.2.3.2 创建对象并调用实例属性和方法
bed = Furniture('双人床', 6)
jia1 = Home('北京', 1200)
print(jia1)

jia1.add_furniture(bed)
print(jia1)

sofa = Furniture('沙发', 10)
jia1.add_furniture(sofa)
print(jia1)

ball = Furniture('篮球场', 1500)
jia1.add_furniture(ball)
print(jia1)

六. 总结

  • 面向对象重要组成部分

    • 类
      • 创建类
    class 类名():
  代码
    • 对象
    对象名 = 类名()

  • 添加对象属性

    • 类外面
    对象名.属性名 = 值
    • 类里面
    self.属性名 = 值

  • 获取对象属性

    • 类外面
    对象名.属性名
    • 类里面
    self.属性名

  • 魔法方法

    • __init__(): 初始化
    • __str__():输出对象信息
    • __del__():删除对象时调用

类：类是对一系列具有相同特征和行为的事物的统称，是一个抽象的概念，不是真实存在的事物。

对象：对象是类创建出来的真实存在的事物，例如：洗衣机。

注意：开发中，先有类，再有对象。

实例：实例是一个具体的“对象”

类方法：Python中的类方法,指的是在类中定义的函数,函数在类的内部称为方法,

属性：变量在类的内部,称为属性

实例方法：实例方法就是定义在python类中的函数,使用实例方法的步骤就和对象调用属性和方法是一样的

类方法前用@classmethod修饰

静态方法前用@staticmethod修饰

不加任何修饰的就是实例方法（普通方法）

用法区别：

实例方法

也是普通方法，实例方法是我们最常用的方法，它定义时最少要包含一个self参数，用于绑定调用此方法的实例对象（所谓绑定，即用实例调用的时候，不需要显式的传入）。

换句话说，当实例调用方法的时候，会默认将实例本身传入到这个参数self，而当类直接调用时，因为本身类型是一个class，不是实例对象，所以报错。

如果非要用类直接调用，需要手动传入一个实例作为第一个参数。注意：若随便传入一个字符串的话，也不会报错，但是会造成程序紊乱，因此不推荐这种调用方式。

用如下这段代码举例说明：

class A(object):

	def instance_method(self, X):

		print(f'instance_method :{X} : {self}')


a = A()

A.instance_method('x')
#这个instance_method就是实例方法

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