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Python 面向对象(初级篇)

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发表于 2017-12-22 10:29:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 vxbus 于 2017-12-22 10:32 编辑

来源:Mr.Seven
www.cnblogs.com/wupeiqi/p/4493506.html

概述

面向过程:根据业务逻辑从上到下写垒代码
函数式:将某功能代码封装到函数中,日后便无需重复编写,仅调用函数即可
面向对象:对函数进行分类和封装,让开发“更快更好更强…”

面向过程编程最易被初学者接受,其往往用一长段代码来实现指定功能,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现需功能处。

  1. while True:
  2.     if cpu利用率 > 90%:
  3.         #发送邮件提醒
  4.         连接邮箱服务器
  5.         发送邮件
  6.         关闭连接
  7.     if 硬盘使用空间 > 90%:
  8.         #发送邮件提醒
  9.         连接邮箱服务器
  10.         发送邮件
  11.         关闭连接
  12.     if 内存占用 > 80%:
  13.         #发送邮件提醒
  14.         连接邮箱服务器
  15.         发送邮件
  16.         关闭连接
复制代码
随着时间的推移,开始使用了函数式编程,增强代码的重用性和可读性,就变成了这样:

  1. def 发送邮件(内容)
  2.     #发送邮件提醒
  3.     连接邮箱服务器
  4.     发送邮件
  5.     关闭连接
  6. while True:
  7.     if cpu利用率 > 90%:
  8.         发送邮件('CPU报警')
  9.     if 硬盘使用空间 > 90%:
  10.         发送邮件('硬盘报警')
  11.     if 内存占用 > 80%:
  12.         发送邮件('内存报警')
复制代码
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,面向对象程序设计)。

创建类和对象

面向对象编程是一种编程方式,此编程方式的落地需要使用 “类” 和 “对象” 来实现,所以,面向对象编程其实就是对 “类” 和 “对象” 的使用。

类就是一个模板,模板里可以包含多个函数,函数里实现一些功能
对象则是根据模板创建的实例,通过实例对象可以执行类中的函数
1.png
class是关键字,表示类
创建对象,类名称后加括号即可

ps:类中的函数第一个参数必须是self(详细见:类的三大特性之封装)
   类中定义的函数叫做 “方法”

  1. # 创建类
  2. class Foo:
  3.    
  4.     def Bar(self):
  5.         print 'Bar'
  6.     def Hello(self, name):
  7.         print 'i am %s' %name
  8. # 根据类Foo创建对象obj
  9. obj = Foo()
  10. obj.Bar()            #执行Bar方法
  11. obj.Hello('wupeiqi') #执行Hello方法
复制代码

诶,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来执行一个“方法”时函数要比面向对象简便。

面向对象:【创建对象】【通过对象执行方法】
函数编程:【执行函数】

观察上述对比答案则是肯定的,然后并非绝对,场景的不同适合其的编程方式也不同。

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,顾名思义就是将内容封装到某个地方,以后再去调用被封装在某处的内容。

所以,在使用面向对象的封装特性时,需要:

将内容封装到某处
从某处调用被封装的内容

第一步:将内容封装到某处

2.png

self 是一个形式参数,当执行 obj1 = Foo('wupeiqi', 18 ) 时,self 等于 obj1

                              当执行 obj2 = Foo('alex', 78 ) 时,self 等于 obj2

所以,内容其实被封装到了对象 obj1 和 obj2 中,每个对象中都有 name 和 age 属性,在内存里类似于下图来保存。

3.png

第二步:从某处调用被封装的内容

调用被封装的内容时,有两种情况:

通过对象直接调用
通过self间接调用

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

  1. class Foo:
  2.     def __init__(self, name, age):
  3.         self.name = name
  4.         self.age = age
  5. obj1 = Foo('wupeiqi', 18)
  6. print obj1.name    # 直接调用obj1对象的name属性
  7. print obj1.age     # 直接调用obj1对象的age属性
  8. obj2 = Foo('alex', 73)
  9. print obj2.name    # 直接调用obj2对象的name属性
  10. print obj2.age     # 直接调用obj2对象的age属性
复制代码

2、通过self间接调用被封装的内容

执行类中的方法时,需要通过self间接调用被封装的内容

  1. class Foo:
  2.   
  3.     def __init__(self, name, age):
  4.         self.name = name
  5.         self.age = age
  6.   
  7.     def detail(self):
  8.         print self.name
  9.         print self.age
  10.   
  11. obj1 = Foo('wupeiqi', 18)
  12. obj1.detail()  # Python默认会将obj1传给self参数,即:obj1.detail(obj1),所以,此时方法内部的 self = obj1,即:self.name 是 wupeiqi ;self.age 是 18
  13.   
  14. obj2 = Foo('alex', 73)
  15. obj2.detail()  # Python默认会将obj2传给self参数,即:obj1.detail(obj2),所以,此时方法内部的 self = obj2,即:self.name 是 alex ; self.age 是 78
复制代码


综上所述,对于面向对象的封装来说,其实就是使用构造方法将内容封装到 对象 中,然后通过对象直接或者self间接获取被封装的内容。

练习一:在终端输出如下信息

  1. 小明,10岁,男,上山去砍柴
  2. 小明,10岁,男,开车去东北
  3. 小明,10岁,男,最爱大保健
  4. 老李,90岁,男,上山去砍柴
  5. 老李,90岁,男,开车去东北
  6. 老李,90岁,男,最爱大保健
  7. 老张…
复制代码
  1. def kanchai(name, age, gender):
  2.     print "%s,%s岁,%s,上山去砍柴" %(name, age, gender)


  3. def qudongbei(name, age, gender):
  4.     print "%s,%s岁,%s,开车去东北" %(name, age, gender)


  5. def dabaojian(name, age, gender):
  6.     print "%s,%s岁,%s,最爱大保健" %(name, age, gender)


  7. kanchai('小明', 10, '男')
  8. qudongbei('小明', 10, '男')
  9. dabaojian('小明', 10, '男')


  10. kanchai('老李', 90, '男')
  11. qudongbei('老李', 90, '男')
  12. dabaojian('老李', 90, '男')
复制代码
  1. class Foo:
  2.   
  3.     def __init__(self, name, age ,gender):
  4.         self.name = name
  5.         self.age = age
  6.         self.gender = gender

  7.     def kanchai(self):
  8.         print "%s,%s岁,%s,上山去砍柴" %(self.name, self.age, self.gender)

  9.     def qudongbei(self):
  10.         print "%s,%s岁,%s,开车去东北" %(self.name, self.age, self.gender)

  11.     def dabaojian(self):
  12.         print "%s,%s岁,%s,最爱大保健" %(self.name, self.age, self.gender)


  13. xiaoming = Foo('小明', 10, '男')
  14. xiaoming.kanchai()
  15. xiaoming.qudongbei()
  16. xiaoming.dabaojian()

  17. laoli = Foo('老李', 90, '男')
  18. laoli.kanchai()
  19. laoli.qudongbei()
  20. laoli.dabaojian()
复制代码

上述对比可以看出,如果使用函数式编程,需要在每次执行函数时传入相同的参数,如果参数多的话,又需要粘贴复制了… ;而对于面向对象只需要在创建对象时,将所有需要的参数封装到当前对象中,之后再次使用时,通过self间接去当前对象中取值即可。

  1. 练习二:游戏人生程序

  2. 1、创建三个游戏人物,分别是:

  3. 苍井井,女,18,初始战斗力1000
  4. 东尼木木,男,20,初始战斗力1800
  5. 波多多,女,19,初始战斗力2500
  6. 2、游戏场景,分别:

  7. 草丛战斗,消耗200战斗力
  8. 自我修炼,增长100战斗力
  9. 多人游戏,消耗500战斗力
复制代码

  1. # -*- coding:utf-8 -*-

  2. # #####################  定义实现功能的类  #####################

  3. class Person:

  4.     def __init__(self, na, gen, age, fig):
  5.         self.name = na
  6.         self.gender = gen
  7.         self.age = age
  8.         self.fight =fig

  9.     def grassland(self):
  10.         """注释:草丛战斗,消耗200战斗力"""

  11.         self.fight = self.fight - 200

  12.     def practice(self):
  13.         """注释:自我修炼,增长100战斗力"""
  14.         
  15.         self.fight = self.fight + 200

  16.     def incest(self):
  17.         """注释:多人游戏,消耗500战斗力"""
  18.         
  19.         self.fight = self.fight - 500

  20.     def detail(self):
  21.         """注释:当前对象的详细情况"""

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

  24.         
  25. # #####################  开始游戏  #####################

  26. cang = Person('苍井井', '女', 18, 1000)    # 创建苍井井角色
  27. dong = Person('东尼木木', '男', 20, 1800)  # 创建东尼木木角色
  28. bo = Person('波多多', '女', 19, 2500)      # 创建波多多角色

  29. cang.incest() #苍井空参加一次多人游戏
  30. dong.practice()#东尼木木自我修炼了一次
  31. bo.grassland() #波多多参加一次草丛战斗


  32. #输出当前所有人的详细情况
  33. cang.detail()
  34. dong.detail()
  35. bo.detail()


  36. cang.incest() #苍井空又参加一次多人游戏
  37. dong.incest() #东尼木木也参加了一个多人游戏
  38. bo.practice() #波多多自我修炼了一次

  39. #输出当前所有人的详细情况
  40. cang.detail()
  41. dong.detail()
  42. bo.detail()
复制代码

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 楼主| 发表于 2017-12-22 10:34:42 | 显示全部楼层
本帖最后由 vxbus 于 2017-12-22 10:37 编辑

二、继承

继承,面向对象中的继承和现实生活中的继承相同,即:子可以继承父的内容。

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创建一个类,那么就需要为 猫 和 狗 实现他们所有的功能,如下所示:

  1. class 猫:

  2.     def 喵喵叫(self):
  3.         print '喵喵叫'

  4.     def 吃(self):
  5.         # do something

  6.     def 喝(self):
  7.         # do something

  8.     def 拉(self):
  9.         # do something

  10.     def 撒(self):
  11.         # do something

  12. class 狗:

  13.     def 汪汪叫(self):
  14.         print '喵喵叫'

  15.     def 吃(self):
  16.         # do something

  17.     def 喝(self):
  18.         # do something

  19.     def 拉(self):
  20.         # do something

  21.     def 撒(self):
  22.         # do something
复制代码

上述代码不难看出,吃、喝、拉、撒是猫和狗都具有的功能,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(猫继承动物的功能)

狗:汪汪叫(狗继承动物的功能)

  1. class 动物:

  2.     def 吃(self):
  3.         # do something

  4.     def 喝(self):
  5.         # do something

  6.     def 拉(self):
  7.         # do something

  8.     def 撒(self):
  9.         # do something

  10. # 在类后面括号中写入另外一个类名,表示当前类继承另外一个类
  11. class 猫(动物):

  12.     def 喵喵叫(self):
  13.         print '喵喵叫'
复制代码
   
# 在类后面括号中写入另外一个类名,表示当前类继承另外一个类
class 狗(动物):

    def 汪汪叫(self):
        print '喵喵叫'

所以,对于面向对象的继承来说,其实就是将多个类共有的方法提取到父类中,子类仅需继承父类而不必一一实现每个方法。

注:除了子类和父类的称谓,你可能看到过 派生类 和 基类 ,他们与子类和父类只是叫法不同而已。

1.png

学习了继承的写法之后,我们用代码来是上述阿猫阿狗的功能:

  1. class Animal:

  2.     def eat(self):
  3.         print "%s 吃 " %self.name

  4.     def drink(self):
  5.         print "%s 喝 " %self.name

  6.     def shit(self):
  7.         print "%s 拉 " %self.name

  8.     def pee(self):
  9.         print "%s 撒 " %self.name


  10. class Cat(Animal):

  11.     def __init__(self, name):
  12.         self.name = name
  13.         self.breed = '猫'

  14.     def cry(self):
  15.         print '喵喵叫'

  16. class Dog(Animal):
  17.    
  18.     def __init__(self, name):
  19.         self.name = name
  20.         self.breed = '狗'
  21.         
  22.     def cry(self):
  23.         print '汪汪叫'
  24.         

  25. # ######### 执行 #########

  26. c1 = Cat('小白家的小黑猫')
  27. c1.eat()

  28. c2 = Cat('小黑的小白猫')
  29. c2.drink()

  30. d1 = Dog('胖子家的小瘦狗')
  31. d1.eat()
复制代码

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,Java和C#中则只能继承一个类

2、Python的类如果继承了多个类,那么其寻找方法的方式有两种,分别是:深度优先和广度优先

2.png

当类是经典类时,多继承情况下,会按照深度优先方式查找
当类是新式类时,多继承情况下,会按照广度优先方式查找

经典类和新式类,从字面上可以看出一个老一个新,新的必然包含了跟多的功能,也是之后推荐的写法,从写法上区分的话,如果 当前类或者父类继承了object类,那么该类便是新式类,否则便是经典类。

3.png
4.png


  1. class D:

  2.     def bar(self):
  3.         print 'D.bar'


  4. class C(D):

  5.     def bar(self):
  6.         print 'C.bar'


  7. class B(D):

  8.     def bar(self):
  9.         print 'B.bar'


  10. class A(B, C):

  11.     def bar(self):
  12.         print 'A.bar'
复制代码

经典类:首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去D类中找,如果D类中么有,则继续去C类中找,如果还是未找到,则报错

新式类:首先去A类中查找,如果A类中没有,则继续去B类中找,如果B类中么有,则继续去C类中找,如果C类中么有,则继续去D类中找,如果还是未找到,则报错

注意:在上述查找过程中,一旦找到,则寻找过程立即中断,便不会再继续找了。
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 楼主| 发表于 2017-12-22 10:39:02 | 显示全部楼层
本帖最后由 vxbus 于 2017-12-22 10:42 编辑

三、多态

Pyhon不支持Java和C#这一类强类型语言中多态的写法,但是原生多态,其Python崇尚“鸭子类型”。

  1. # Python伪代码实现Java或C#的多态

  2. class F1:
  3.     pass


  4. class S1(F1):

  5.     def show(self):
  6.         print 'S1.show'


  7. class S2(F1):

  8.     def show(self):
  9.         print 'S2.show'


  10. # 由于在Java或C#中定义函数参数时,必须指定参数的类型
  11. # 为了让Func函数既可以执行S1对象的show方法,又可以执行S2对象的show方法,所以,定义了一个S1和S2类的父类
  12. # 而实际传入的参数是:S1对象和S2对象

  13. def Func(F1 obj):
  14.     """Func函数需要接收一个F1类型或者F1子类的类型"""
  15.    
  16.     print obj.show()
  17.    
  18. s1_obj = S1()
  19. Func(s1_obj) # 在Func函数中传入S1类的对象 s1_obj,执行 S1 的show方法,结果:S1.show

  20. s2_obj = S2()
  21. Func(s2_obj) # 在Func函数中传入Ss类的对象 ss_obj,执行 Ss 的show方法,结果:S2.show
复制代码
  1. # Python “鸭子类型”
  2. class F1:
  3.     pass


  4. class S1(F1):

  5.     def show(self):
  6.         print 'S1.show'


  7. class S2(F1):

  8.     def show(self):
  9.         print 'S2.show'

  10. def Func(obj):
  11.     print obj.show()

  12. s1_obj = S1()
  13. Func(s1_obj)

  14. s2_obj = S2()
  15. Func(s2_obj)
复制代码
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:

面向对象是一种编程方式,此编程方式的实现是基于对 类 和 对象 的使用
类 是一个模板,模板中包装了多个“函数”供使用
对象,根据模板创建的实例(即:对象),实例用于调用被包装在类中的函数
面向对象三大特性:封装、继承和多态
问答专区

问题一:什么样的代码才是面向对象?

答:从简单来说,如果程序中的所有功能都是用 类 和 对象 来实现,那么就是面向对象编程了。

问题二:函数式编程 和 面向对象 如何选择?分别在什么情况下使用?

答:须知:对于 C# 和 Java 程序员来说不存在这个问题,因为该两门语言只支持面向对象编程(不支持函数式编程)。而对于 Python 和 PHP 等语言却同时支持两种编程方式,且函数式编程能完成的操作,面向对象都可以实现;而面向对象的能完成的操作,函数式编程不行(函数式编程无法实现面向对象的封装功能)。

所以,一般在Python开发中,全部使用面向对象 或 面向对象和函数式混合使用

面向对象的应用场景:

1. 多函数需使用共同的值,如:数据库的增、删、改、查操作都需要连接数据库字符串、主机名、用户名和密码

  1. class SqlHelper:

  2.     def __init__(self, host, user, pwd):

  3.         self.host = host
  4.         self.user = user
  5.         self.pwd = pwd

  6.     def 增(self):
  7.         # 使用主机名、用户名、密码(self.host 、self.user 、self.pwd)打开数据库连接
  8.         # do something
  9.         # 关闭数据库连接

  10.     def 删(self):
  11.         # 使用主机名、用户名、密码(self.host 、self.user 、self.pwd)打开数据库连接
  12.         # do something
  13.         # 关闭数据库连接

  14.     def 改(self):
  15.         # 使用主机名、用户名、密码(self.host 、self.user 、self.pwd)打开数据库连接
  16.         # do something
  17.         # 关闭数据库连接

  18.     def 查(self):
  19.     # 使用主机名、用户名、密码(self.host 、self.user 、self.pwd)打开数据库连接
  20.         # do something
  21.         # 关闭数据库连接# do something
复制代码

2. 需要创建多个事物,每个事物属性个数相同,但是值的需求

如:张三、李四、杨五,他们都有姓名、年龄、血型,但其都是不相同。即:属性个数相同,但值不相同

  1. class Person:

  2.     def __init__(self, name ,age ,blood_type):

  3.         self.name = name
  4.         self.age = age
  5.         self.blood_type = blood_type


  6.     def detail(self):
  7.         temp = "i am %s, age %s , blood type %s " % (self.name, self.age, self.blood_type)
  8.         print temp

  9. zhangsan = Person('张三', 18, 'A')
  10. lisi = Person('李四', 73, 'AB')
  11. yangwu = Person('杨五', 84, 'A')
复制代码


问题三:类和对象在内存中是如何保存?

答:类以及类中的方法在内存中只有一份,而根据类创建的每一个对象都在内存中需要存一份,大致如下图:

1.png

如上图所示,根据类创建对象时,对象中除了封装 name 和 age 的值之外,还会保存一个类对象指针,该值指向当前对象的类。

当通过 obj1 执行 【方法一】 时,过程如下:

根据当前对象中的 类对象指针 找到类中的方法
将对象 obj1 当作参数传给 方法的第一个参数 self
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