Python面向对象编程：用对象思维构建数字世界

Python面向对象编程：用对象思维构建数字世界

一、从现实世界到代码世界：理解对象思维

想象你要开发一个虚拟动物园：

• 传统方式：编写函数feed_animal()、clean_cage()、record_health()
• 面向对象方式：创建Animal类，每个动物都是独立对象，具备属性和行为

面向对象编程（OOP）的核心是用现实世界的思维方式构建软件系统。在Python中，万物皆对象，这种编程范式让我们能够：

1. 将复杂系统分解为独立模块
2. 通过封装隐藏实现细节
3. 通过继承实现代码复用
4. 通过多态实现灵活扩展

1.1 类与对象的本质关系

class Smartphone:
    def __init__(self, brand, os):
        self.brand = brand    # 实例属性
        self.os = os
        self.__battery = 100  # 私有属性
        
    def charge(self):         # 方法
        self.__battery = 100
        
    @property
    def battery_level(self):  # 属性装饰器
        return f"{
     self.__battery}%"

# 创建对象实例
iphone = Smartphone("Apple", "iOS")
android = Smartphone("Samsung", "Android")

print(iphone.battery_level)  # 100%
android.charge()

类（Class）是蓝图模板，对象（Object）是具体实例。就像建筑设计图（类）和实际建筑物（对象）的关系。

二、面向对象四大支柱详解

2.1 封装（Encapsulation）

实践案例：银行账户系统

class BankAccount:
    def __init__(self, owner, balance=0):
        self.owner = owner
        self.__balance = balance  # 私有属性
    
    def deposit(self, amount):
        if amount > 0:
            self.__balance += amount
            self.__log_transaction(f"Deposit: +{
     amount}")
    
    def withdraw(self, amount):
        if 0 < amount <= self.__balance:
            self.__balance -= amount
            self.__log_transaction(f"Withdraw: -{
     amount}")
        else:
            raise ValueError("Invalid amount")
    
    def __log_transaction(self, message):  # 私有方法
        print(f"[{
     self.owner}] {
     message}")
    
    @property
    def balance(self):
        return f"${
     self.__balance:.2f}"

# 使用示例
account = BankAccount("Alice", 1000)
account.deposit(500)  # [Alice] Deposit: +500
account.withdraw(200) # [Alice] Withdraw: -200
print(account.balance) # $1300.00

封装优势：

• 保护敏感数据（如__balance）
• 隐藏内部实现（如交易日志记录）
• 提供标准接口（存款/取款方法）

2.2 继承（Inheritance）

游戏开发案例：角色系统

class GameCharacter:
    def __init__(self, name, health):
        self.name = name
        self.health = health
    
    def take_damage(self, damage):
        self.health = max(0, self.health - damage)
        print(f"{
     self.name}受到{
     damage}点伤害")
    
    def __str__(self):
        return f"{
     self.name}（生命值：{
     self.health}）"

class Warrior(GameCharacter):
    def __init__(self, name, health, armor):
        super().__init__(name, health)
        self.armor = armor
    
    def take_damage(self, damage):  # 方法重写