Python类

一、概述：

对象：是一个抽象的概念，表示任意存在的事物，世间万物皆对象，对象是事物存在的实体，如一个人也是一个对象。

通常将对象划分为两个部分，静态部分和动态部分 ，静态部分被称为属性，任何对象都具备自身属性，这些属性不仅是客观存在的，而且是不容忽视的，例如人的性别，动态部分指的是对象的行为，即对象执行的动作，例如人可以跑步。

注意：在Python中，一切皆对象，不仅具体的事物称为对象，字符串、函数也都是对象，说明Python天生就是面向对象的。

类：类是封装对象属性和行为的载体，反过来说，具有相同属性和行为的一类实体称为类，例如，把大雁比喻大雁类，那么大雁类就有了翅膀、爪的属性，飞行、觅食、睡觉的行为，其中的一只大雁被称为类的对象，对象是类的实例、类是对象的抽象

二、面向对象程序设计特点

面向对象程序设计三大基本特征：封装、继承、多态

1、封装：

封装是面向对象编程的核心思想，将对象的属性和行为封装起来，其载体就是类，类通常会对用户隐藏实现细节，这就是封装的思想。例如：用户使用计算机，只需要敲击键盘就可以实现一些功能，而不需要知道计算机内部是如何工作的。

采用封装思想保证了类内部数据结构的完整性，使用该类的用户不能直接看到类中的数据结构，只能执行类允许公开的数据，这样避免了外部对内部数据的影响，提高了程序的可维护性。

2、继承：

矩形、菱形、平行四边形都是四边形，四边形与他们具有共同的特性，拥有四条边，只需要将四条边适当的延伸就可以得到上述的各种图形，每个图形都具备四边形的属性和行为，因此四边形类可以看成其他图形的父类，并在此基础上添加了自己的属性和行为(比如平行四边形)，Python中之类的实例都是父类的实例，但不可以说父类的实例是子类的实例。

综上所述：继承是实现复用的重要手段，子类通过继承复用了父类的属性和行为，同时添加了子类特有的属性和行为。

3、多态：

将父类对象应用于子类的特征就是多态，比如创建一个螺丝类，有两个属性:粗细和螺纹密度，然后再创建两个类，一个长螺丝类、一个短螺丝类，他们都继承了螺丝类，具有螺丝类的属性(粗细和螺纹密度)，还具有不同的特征，一个长、一个短，综上所述：子类继承父类特征的同时，也具备了自己的特征，并且能实现不同的效果，这就是多态的结构。

三、类的定义和使用：

在Python中，类表示具有相同的属性和方法的对象的集合。在使用的时候，需要先定义类，然后创建类的实例，通过类的实例就可以访问类中的属性和方法了。

1、类的定义：

在Python中，类的定义使用class关键字实现，语法格式如下：

class Classname:
    '''类的帮助信息'''
    statement

参数说明：

1. Classname：定义的类名，如果由多个单词构成，建议通过驼峰命名法进行命令，首字母建议大写
2. ”’ ”’ 表示帮助信息，也就是注释的意思，说明类的功能
3. statement：类体，表示此类具体要执行的功能，如果还没想好此类的具体功能，也可以先用pass代替

例如：声明一个类，但是还没有想好此类的具体功能，此时可用pass代替类体，如图：

注意：在定义类的时候，类名建议采用驼峰发，首字母要大写，因为类的实例化和函数调用比较像，如果首字母小写容易跟函数混淆，无法判断是函数还是类(函数一般以小写字母命名)

2、创建类的实例：

class语句本身并不创建任何类的实例，所以在类定义完成后，需要创建类的实例，实例化该类的对象，创建类的实例语法格式如下：

ClassName(parameter)

其中ClassName表示要实例化的类，parameter表示可选参数，当创建一个类的时候，如果没有创建__init__()方法，或者__init__()方法中只有一个self参数的时候，parameter参数可以省略

例如：上面定义的大雁类，此时可以对类进行实例化，如图：

3、创建__init__()方法：

在创建完类之后，可以手动创建一个__init__()方法，该方法是一个特殊的方法，类似java语言中的构造方法，每当创建一个类的实例的时候，Python都会自动执行此方法，__init__()方法必须包含一个self参数，并且必须是第一个参数，self参数是一个指向实例本身的引用，用于访问类中的属性和方法，在方法调用时会自动传递实际参数self，因此在__init__()方法中只有一个参数时，在创建类的实例的时候就不要指定实际参数了，__init__的主要作用就是初始化类，比如设置参数，非必要可不写

例如：在大雁类中定义__init__()方法，如图：

打印结果如图所示：

在定义__init__()方法的时候，除了必须的self外，还可以定义多个参数，多个参数之间通过逗号分隔，如图：

注意：上面的self参数是必须的，但是不一定必须是self这个单词，用其他单词也是一样，只是习惯上用self，例如可以使用abc、efg都是可以的。

4、创建类的成员并访问：

类的成员主要由实例方法和数据成员组成，在类中创建了类的成员后，可以通过类的实例进行访问。

创建实例方法并访问：

所谓实例方法是指在类中定义的函数，此函数是一种在类的实例上操作的函数，同__init__()方法一样，此实例方法的第一个参数也必须为self(不一样非要self这个单词，习惯上写成self)，语法格式如下：

def functionName(self,parameter):
    block

参数说明：

1. functionName：函数名，一般以小写字母开头，采用驼峰命名法
2. self：必选参数，表示类的实例，不一样非要用self这个单词。
3. parameter:用户指定除了self参数以外的参数，多个参数用逗号分隔
4. block：方法体，用于实现具体的功能。

注意：实例方法和Python的函数主要区别是：函数实现的是某一独立的功能，实例方法实现的是类中的功能，是类的一部分，方法中有self，函数中没有self

实例方法创建后，可以通过类的实例名和点(.)操作符进行访问，语法格式如下：

instanceName.functionName(parameter)

参数说明：

1. instanceName:表示创建的实例名
2. functionName：表示类中的实例方法名(实例名调用此方法)
3. 调用的时候传递的参数，与定义实例方法时参数个数相同

例如：在创建大雁类后，创建实例方法fly，并调用，如图：

打印结果如下：

注意：在创建实例方法时也可以像创建函数的时候一样为参数指定默认值，但被设置默认值后的参数必须位于最后面，例如上面的def fly(self,flyhtigh=”1000m”),这样在调用的时候就不需要传递参数了。

创建数据成员并访问：

数据成员是指在类中定义的变量，即属性，根据定义的位置可以分为类属性和实例属性。

类属性

是指定义在类中，并且在函数体外的属性，类属性可以在所以实例之间共享值，也就是在所有实例化的对象中公用，类属性可以通过类名称或者实例名访问。

例如：定义一个大雁类，并定义三个类属性，如图：

下面通过一个例子演示类属性在类的所有实例之间共享值的应用

例如：定义一个大雁类，其中有四个类属性，前三个表示大雁特征，第四个表示实例编号，再定义一个构造方法，在此方法中将实例编号执行加1操作，打印四个类属性的值，然后通过for循环创建4个类的实例，如图：

在Python中除了可以通过类名称访问类属性，还可以动态的为类和对象添加属性，例如，在上图中的例子上添加一个beak属性，并通过类实例访问该属性，如图：

注意：除了可以动态的为类和对象添加属性，还可以动态修改类的属性，修改后的属性作用于类的所有实例。

实例属性：

实例属性是指定义在类的方法中的属性，只作用于当前实例中。

例如：定义一个大雁类，并定义三个实例属性，记录大雁的特征，如图：

注意：实例属性只能通过实例名进行访问，如果通过类名访问将报错

实例属性也可以通过实例名更改，与类属性不同，通过实例名修改属性后，不影响另一实例中相应实例属性的值。

例如：定义一个大雁累，其中定义实例属性，并创建两个实例，实例1更改了实例属性的值，实例2并没有被影响，如图：

5、访问限制：

在类的内部可以定义属性和方法，在类的外部可以调用属性和方法来操作数据，从而隐藏类内部复杂的业务逻辑，但是Python中没有对属性和方法的访问权限进行限制，为了保证类内部的属性和方法不被外部所访问，可以在属性或方法前添加单下划线(_var)、双下划线(__var)、或者首尾添加双下划线(__var__)，从而限制访问权限，他们的作用说明如下：

1. 双下划线表示定义特殊方法，一般是系统定义名字，如__init__()
2. 以单下划线开头的表示保护类型的成员(protected)，只允许类本身和子类进行访问，不能使用from module import * 导入
3. 双下划线表示私有(private)类型的成员，只允许定义该方法的类本身进行访问，而且也不能通过类的实例进行访问，但是可以通过类的实例名._类名__属性或方法的方式进行访问

例如1：定义一个大雁类，定义一个单下划线属性(保护)，定义构造方法，如图：

从上图中可以看出，保护属性可以通过实例名进行调用。

例如2：定义大雁类，定义私有属性(双下划线),定义构造方法，如图：

四、属性：

1、创建用于计算的属性：

在Python中，可以通过@property(装饰器)将一个方法转换成属性，从而实现用于计算的属性，将方法转化为属性后可直接通过方法名来访问方法，而不需要再添加一对小括号()，从而让代码更加简洁。语法格式如下：

@property
def mothodname(self):
    block

参数说明：

1. mothodname:方法名，一般用小写字母开头，该名称最后将作为创建的属性名。
2. self：必须参数，表示类的实例
3. block：方法体，用于实现具体的功能，通常以return语句结束，用于返回计算的结果。

例如：定义矩形类，定义构造方法，创建实例属性，并通过@property装饰器将方法转化为属性，最后通过实例名调用转化后的属性打印矩形面积，如图：

注意：通过@property转换后的属性不能重新赋值，如果重新赋值，将抛出异常

五、继承：

在编写类的时候，并不一定每次都要从空白开始写，当编写的类和另一个已经存在的类之间存在一定的继承关系时，就可以通过继承来达到代码重用的目的，提高开发效率。

1、继承的语法：

在程序设计中实现继承，表示这个类拥有它继承的类的所有公有成员或者受保护成员，被继承的类称为父类或者基类，新的类称为子类或者派生类。通过继承不仅可以实现代码的复用，还可以通过继承来理顺类与类之间的关系。

在Python中，在定义类语句的时候，可以在类名右侧小括号中将要继承的基类括起来，从而实现类的继承，语法格式如下：

class ClassName(baseclass):
    '''类的帮助信息'''
    statement

参数说明：

1. ClassName：用于指定类名
2. baseclass：指定要继承的基类，可以有多个基类，类名之间用逗号分隔，如果不指定，默认使用Python对象的根类object
3. ”’类的帮助信息”’:说明此类的功能是什么，类似注释功能
4. statement：类体，表示此类实现的功能，如果没有想好具体功能，可以先用pass语句代替。

例如：定义水果类作为基类，定义类属性用于保存水果的颜色，定义harvest()方法，在定义Apple类和orange类，这两个类继承水果类，最后创建Apple类和orange类的实例，并调用harvest()方法，如图：

2、方法重写：

基类的成员都会被子类继承，当基类中的某个方法不适用于子类的时候，就需要在子类中重写基类的方法，下面重写Apple方法，如图：

3、子类中调用基类的__init__()方法：

在子类中定义__init__()方法时，默认不会调用基类的__init__()方法，如果要让子类可以调用基类的__init__()方法，需要进行必要的初始化，通过super()函数调用基类的__init__()方法，如图：