Python基础篇(七)：面向对象的编程思想

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面向对象

前言

面向对象编程（Object-Oriented Programming，简称OOP）是一种编程思想，它将数据和操作数据的方法封装在对象中。OOP的核心思想是以对象为中心，通过定义类来创建对象，并通过对象之间的交互来实现程序的功能。类的使用有助于组织和管理代码，并实现更高级的软件设计和开发。

1. 面向对象编程思想

1.1 面向对象的相关概念

  • 类：描述具有相同属性和方法的集合，简单来说就是模板(.py文件)，通它来创建对象

  • 对象：类的实例

  • 方法：类中定义的函数

  • 类变量：定义在类中且在函数之外的变量，在所有实例化对象中公用

  • 局部变量：方法中定义的变量，只作用于当前实例

1.2 面向对象的三大特性

  1. 封装（Encapsulation）：将数据和操作数据的方法封装在一个对象中，对象对外部隐藏了其内部实现细节，只暴露必要的接口供其他对象使用。
  2. 继承（Inheritance）：通过创建子类来继承父类的属性和方法，子类可以重用父类的代码，并可以根据需要进行修改或扩展。
  3. 多态（Polymorphism）：允许不同的对象对同一消息作出不同的响应，即不同的对象可以以自己的方式实现相同的方法。

2. 类的定义

2.1 使用class关键字定义类

在Python中，类的定义使用class关键字，后跟类的名称

示例：创建一个名为Person的类，表示人物，包含name和age属性，并具有一个greet方法来打招呼

class Person:
	
	# 构造函数
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    
    # 对象方法
    def greet(self):
        print(f"你好,俺叫 {self.name} ,今年{self.age}岁了")

在上面的示例中，我们定义了一个Person类。

  • __init__方法表示构造函数，用于初始化对象的属性。
  • self参数代表对象本身，它在方法中使用，以访问对象的属性和方法。
  • name和age是对象的属性。
  • greet方法用于向其他人打招呼，并输出对象的姓名和年龄。

2.2 创建类对象并调用属性和方法

示例：创建Person类的对象，并访问属性和调用方法。

person1 = Person("Lin", 25)
person2 = Person("kobe", 30)

print(person1.name)  # 输出: Lin
print(person2.age)  # 输出: 30

person1.greet()  
person2.greet()

在这里插入图片描述

3.面向对象思想示例

3.1 详细示例：图形类的设计

通过以下示例来说明面向对象编程的思想：我们将设计一个简单的图形类层次结构，包括基类Shape和两个子类Circle和Rectangle，来表示圆和矩形。

下面是Shape类以及两个子类Circle和Rectangle之间的关系图示：

	         +-----------+
	         |   Shape   |
	         +-----------+
                   ^
                   |
                   |
          +---------------+
          |               |
   +-------------+  +-------------+
   |   Circle    |  |  Rectangle  |
   +-------------+  +-------------+

3.2 基类 Shape

基类Shape表示图形的抽象概念，它具有通用的属性和方法。（这不奏是java的抽象类么）
在下面的示例中，Shape类具有一个构造函数__init__，用于初始化图形的颜色。它还定义了两个方法area和perimeter，这些方法在基类中只是占位符，需要在子类中实现

class Shape:
    def __init__(self, color):
        self.color = color
    
    def area(self):
        pass
    
    def perimeter(self):
        pass

3.3 子类 Circle

在下面的示例中，Circle类具有一个构造函数__init__，它接受颜色和半径作为参数，并调用父类的构造函数来设置颜色。它还实现了基类中定义的area和perimeter方法，计算圆的面积和周长。

import math

# 子类`Circle`表示一个圆形，它继承自基类`Shape`。
class Circle(Shape):
    def __init__(self, color, radius):
        super().__init__(color)
        self.radius = radius
    
    def area(self):
        return math.pi * self.radius**2
    
    def perimeter(self):
        return 2 * math.pi * self.radius

3.4 子类 Rectangle

在上面的示例中，Rectangle类具有一个构造函数__init__，它接受颜色、宽度和高度作为参数，并调用父类的构造函数来设置颜色。它还实现了基类中定义的area和perimeter方法，计算矩形的面积和周长。

# 子类`Rectangle`表示一个矩形，它也继承自基类`Shape`。
class Rectangle(Shape):
    def __init__(self, color, width, height):
        super().__init__(color)
        self.width = width
        self.height = height
    
    def area(self):
        return self.width * self.height
    
    def perimeter(self):
        return 2 * (self.width + self.height)

3.5 使用图形类

现在我们可以创建Circle和Rectangle对象，并使用它们的属性和方法。

circle = Circle("red", 5)
print(circle.color)  # 输出: red
print(circle.radius)  # 输出: 5
print(circle.area())  # 输出: 78.53981633974483
print(circle.perimeter())  # 输出: 31.41592653589793

rectangle = Rectangle("blue", 4, 6)
print(rectangle.color)  # 输出: blue
print(rectangle.width)  # 输出: 4
print(rectangle.height)  # 输出: 6
print(rectangle.area())  # 输出: 24
print(rectangle.perimeter())  # 输出: 20

在上面的示例中创建了一个红色半径为5的圆形对象circle，并打印了其颜色、半径、面积和周长。
还创建了一个蓝色宽度为4、高度为6的矩形对象rectangle，并打印了其颜色、宽度、高度、面积和周长

总结：上面示例中我们把对象的属性color和 area，perimeter方法封装在Shape基类中，基类Shape表示图形的抽象概念 。circle 和 rectangle 类通过继承并调用父类的属性和构造函数来设置颜色，同时还实现了基类中定义的area和perimeter方法。并且相同的方法名实现了不同的行为，这就是多态的思想实现

本图文内容来源于网友网络收集整理提供，作为学习参考使用，版权属于原作者。
THE END
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