python—OOP

  • python是面向对象(每个对象包含标识、类型、值的信息)的，对象的本质就是：一个内存块，拥有特定的值，支持特定类型的相关操作 。变量：对象的引用。
  • Python 中“一切皆对象”， 所有的赋值操作都是“引用的赋值”

【OOP】(Object-oriented programming )面向对象编程将数据和操作数据相关的方法封装到对象中，组织代码和数据的方式更加接近人的思维，从而大大提高了编程的效率。

小甲鱼视频

简介

Tips操作：

  •  dir() ：获得一个对象的所有属性和方法，，它返回一个包含字符串的list；

常用的概念

  • 【类】(class)：用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。
  • 【方法】：类中定义的函数。
  • 【类变量】：类变量在整个实例化的对象中是公用的。类变量定义在类中且在函数体之外。类变量通常不作为实例变量使用。
  • 【数据成员】：类变量或者实例变量用于处理类及其实例对象的相关的数据。
  • 【方法重写】：如果从父类继承的方法不能满足子类的需求，可以对其进行改写，这个过程叫方法的覆盖（override），也称为方法的重写。
  • 【局部变量】：定义在方法中的变量，只作用于当前实例的类。
  • 【实例变量】：在类的声明中，属性是用变量来表示的，这种变量就称为实例变量，实例变量就是一个用 self 修饰的变量。
  • 【继承】：即一个派生类（derived class）继承基类（base class）的字段和方法。继承也允许把一个派生类的对象作为一个基类对象对待。例如，有这样一个设计：一个Dog类型的对象派生自Animal类，这是模拟"是一个（is-a）"关系（例图，Dog是一个Animal）。
  • 【实例化】：创建一个类的实例，类的具体对象。
  • 【对象】：通过类定义的数据结构实例。对象包括两个数据成员（类变量和实例变量）和方法。

 

对象的进化

  1. 简单数据：比如30.4，20等等；
  2. 数组：将同类型的数据放到一起。比如：整数数组[20,30,40]，浮点数数组[10.2, 11.3, 12.4]，字符串数组：["aa", "bb", "cc"]
  3. 结构体：将不同类型的数据放到一起，是C 语言中的数据结构(labview中的簇Cluster，python中的tuple)。比如：
    struct resume{
             int age;
             char name[10];
             double salary;
              };
  4. 对象：将不同类型的数据、方法（即函数）放到一起，就是对象。
# coding: gbk
class Student:

    company = "SXT"  #类属性
    count = 0        #类属性

    def __int__(self,name,score):
        self.name = name  # 实例属性
        self.score =score
        Student.count = Student.count+1

    def say_score(self):  # 实例方法
        print("我的公司是：",Student.company)
        print(self.name,"的分数是",self.score)

我们前面学习的数字也是对象。比如：整数 9，就是一个包含了加法、乘法等方法的对象。

小甲鱼的例子

# coding: gbk
class Turtle:  #Python中类名约定以大写字母开头
    #属性
    color = "green"
    weigh = 10
    legs =4
    shell =True

    #方法
    def climb(self):
        print("我正在努力往前爬")

    def run(self):
         print("我很会跑")

    def eat(self):
        print("我吃虫子")



tt = Turtle()
tt.climb()  #输出：我正在努力往前爬
tt.run()    #输出：我很会跑
tt.eat()    #输出：我吃虫子

 

  • 属性+方法=对象
  • 我们通过类定义数据类型的属性(数据)和方法(行为),也就是说，"类将行为和状态打包在一起"
  • 对象是类的具体实体，一般称为"类的实例"，类看做"饼干模具"，对象就是根据这个"模具"制造出的"饼干"
  • 从一个类创建对象时，每个对象会共享这个类的行为(类中定义的方法)，但会有自己的属性值(不共享状态)，更具体一点："方法代码是共享的，属性数据不共享"
  • Python 中一切皆对象，类也称为"类对象"，类的实例也称为"实例对象"

构造函数

xx

比如：

什么是self

类相当于图纸，类实例化后的对象才是能住人的房子。想一下如果有一排房子都是同一个图纸设计出来的，那么我们可以说这些房子属于同一个class类，但是房子的门牌号都不同，self就相当于门牌号码，用来区分每一个房子。python中的self相当于C++中的this指针。

调用类方法的两种方式：

  • 通过实例来调用：即先Animal()实例化，实例化完成以后我们赋值变量一个dog，也就是 dog = Animal() ，dog是一个实例对象，然后就可以调用类方法比如dog.play()
  • 通过类来直接调用：你需要传递一个实例对象，所以这种方法比较麻烦，因为在这一步之前你还是要实例化，也就是两步骤法 dog = Animal() Animal.play(dog) ，所以不如直接使用上一种方法

slef就是类的实例对象，它可以在每个方法中使用，因为每个方法都有self，而方法之间的相互调用和我们函数之间的嵌套调用是一样的。我们实例一个dog，那么所有的self就相当于dog，self.eat就等价于dog.eat。

# coding: gbk
class Animal(object):
    def eat(self,food):
        print(f"正在吃{food}")

    def play(self):
        print("正在玩耍")

    def sleep(self):
        self.eat("狗粮")
        print("正在睡觉")

dog = Animal()  # Animal()表示实例化，实例化完成以后我们赋值变量一个dog,dog是一个实例对象
dog.play()      # 调用类中的play方法
#Animal.play()  # 报错，play() missing 1 required positional argument: 'self'
#Animal.play(self) # 报错，name 'self' is not defined
Animal.play(dog)  # 输出正在玩耍
Animal.eat(dog,"狗粮") # 输出正在吃狗粮
dog.sleep()  # 输出正在吃狗粮  正在睡觉

参考资料：
(1) Python面向对象的self究竟是什么？

 

xx

封装(隐藏)

隐藏对象的属性和实现细节，只对外提供必要的方法。相当于将“细节封装起来”，只对外暴露"相关调用方法”。

通过前面学习的"私有属性、私有方法"的方式，实现“封装”。Python 追求简洁的语法，没有严格的语法级别的"访问控制符"，更多的是依靠程序员自觉实现。

补充私有属性、私有方法

list是python的序列对象。list就是对象，它提供了若干种方法来让我们根据需求来调整整个列表(比如append，sort)，但是我们不知道list对象里面的那些方法是如何实现的，也不知道list对象里面有哪些变量，这就是封装，只给我们需要的方法的名字。

继承

继承可以让子类具有父类的特性，提高了代码的重用性。从设计上是一种增量进化，原有父类设计不变的情况下，可以增加新的功能，或者改进已有的算法。

多态

【多态】(polymorphism)是指同一个方法调用由于对象不同可能会产生不同的行为。在现实生活中，我们有很多例子。比如：同样是调用人的休息方法，张三的休息是睡觉，李四的休息是玩游戏，高淇老师是敲代码。同样是吃饭的方法，中国人用筷子吃饭，英国人用刀叉吃饭，印度人用手吃饭。 关于多态要注意以下 2 点： 1. 多态是方法的多态，属性没有多态。 2. 多态的存在有 2 个必要条件：继承、方法重写。

补充下面例子isinstance的介绍

 

# coding: gbk
# 多态
class Animal:
    def shout(self):
        print("动物叫了一声")

class Dog(Animal):
    def shout(self):
        print("小狗，汪汪汪")

class Cat(Animal):
    def shout(self):
        print("小猫，喵喵喵")


def animalShout(a):
    if isinstance(a, Animal):
        a.shout()  # 传入的对象不同，shout方法对应的实际行动也不同

animalShout(Dog())  # 输出：小狗，汪汪汪
animalShout(Cat())  # 输出：小猫，喵喵喵


### 以下没有继承，所以不是多态
class A:
    def fun(self):
        print("我是小A")

class B:
    def fun(self):
        print("我是小B")

a = A()
b = B()
a.fun()  #输出我是小A
b.fun()  #输出我是小B，虽然函数名都是fun

 

材料科学(化学)中的多态：图中的材料都是C单质形成的物质，但是结构和性质不同，因而是不同的物质。
Some allotropes of carbon: 按顺序依次为：

  • diamond
  • graphite
  • lonsdaleite
  • C60
  • C540
  • C70
  • amorphous carbon
  • carbon nanotube

上面展示的其实就是C的同素异形体，从更大的概念上说，上面说的多态其实是【同质异形体】(polymorphism)，比如Al2O3的多种晶型。进一步类比，OOP的多态前提是继承，其实就是保证我们这里化学组成相同，比如α-Al2O3和β-Al2O3都是继承自Al2O3，那么如果都调用space_group方法，得到的结果肯定不同。

 

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