Python_Day7_面向对象学习

Posted 2020-08-21

1.面向对象编程介绍

2.为什么要用面向对象进行开发？

3.面向对象的特性：封装、继承、多态

4.类、方法、

 

面向过程 VS 面向对象

编程范式

编程是程序员用特定的语法+数据结构+算法组成的代码来告诉计算机如何执行任务的过程 ， 一个程序是程序员为了得到一个任务结果而编写的一组指令的集合，正所谓条条大路通罗马，实现一个任务的方式有很多种不同的方式， 对这些不同的编程方式的特点进行归纳总结得出来的编程方式类别，即为编程范式。 不同的编程范式本质上代表对各种类型的任务采取的不同的解决问题的思路， 大多数语言只支持一种编程范式，当然也有些语言可以同时支持多种编程范式。 两种最重要的编程范式分别是面向过程编程和面向对象编程。

面向过程编程(Procedural Programming)
Procedural programming uses a list of instructions to tell the computer what to do step-by-step.
面向过程编程依赖 - 你猜到了- procedures，一个procedure包含一组要被进行计算的步骤， 面向过程又被称为top-down languages， 就是程序从上到下一步步执行，一步步从上到下，从头到尾的解决问题 。基本设计思路就是程序一开始是要着手解决一个大的问题，然后把一个大问题分解成很多个小问题或子过程，这些子过程再执行的过程再继续分解直到小问题足够简单到可以在一个小步骤范围内解决。

举个典型的面向过程的例子， 数据库备份， 分三步，连接数据库，备份数据库，测试备份文件可用性。

def db_conn():

    print("connecting db...")

def db_backup(dbname):

    print("导出数据库...",dbname)

    print("将备份文件打包，移至相应目录...")

def db_backup_test():

    print("将备份文件导入测试库，看导入是否成功")

def main():

    db_conn()

    db_backup(‘my_db‘)

    db_backup_test()

if __name__ == ‘__main__‘:

    main()

 

这样做的问题也是显而易见的，就是如果你要对程序进行修改，对你修改的那部分有依赖的各个部分你都也要跟着修改， 举个例子，如果程序开头你设置了一个变量值 为1 ， 但如果其它子过程依赖这个值 为1的变量才能正常运行，那如果你改了这个变量，那这个子过程你也要修改，假如又有一个其它子程序依赖这个子过程 ， 那就会发生一连串的影响，随着程序越来越大， 这种编程方式的维护难度会越来越高。
所以我们一般认为， 如果你只是写一些简单的脚本，去做一些一次性任务，用面向过程的方式是极好的，但如果你要处理的任务是复杂的，且需要不断迭代和维护 的， 那还是用面向对象最方便了。

 

面向对象编程

 

OOP编程是利用“类”和“对象”来创建各种模型来实现对真实世界的描述，使用面向对象编程的原因一方面是因为它可以使程序的维护和扩展变得更简单，并且可以大大提高程序开发效率 ，另外，基于面向对象的程序可以使它人更加容易理解你的代码逻辑，从而使团队开发变得更从容。

 

面向对象的几个核心特性如下

 

Class 类
一个类即是对一类拥有相同属性的对象的抽象、蓝图、原型。在类中定义了这些对象的都具备的属性（variables(data)）、共同的方法

 

Object 对象
一个对象即是一个类的实例化后实例，一个类必须经过实例化后方可在程序中调用，一个类可以实例化多个对象，每个对象亦可以有不同的属性，就像人类是指所有人，每个人是指具体的对象，人与人之前有共性，亦有不同

 

Encapsulation 封装
在类中对数据的赋值、内部调用对外部用户是透明的，这使类变成了一个胶囊或容器，里面包含着类的数据和方法

 

Inheritance 继承
一个类可以派生出子类，在这个父类里定义的属性、方法自动被子类继承

 

Polymorphism 多态
多态是面向对象的重要特性,简单点说:“一个接口，多种实现”，指一个基类中派生出了不同的子类，且每个子类在继承了同样的方法名的同时又对父类的方法做了不同的实现，这就是同一种事物表现出的多种形态。
编程其实就是一个将具体世界进行抽象化的过程，多态就是抽象化的一种体现，把一系列具体事物的共同点抽象出来, 再通过这个抽象的事物, 与不同的具体事物进行对话。
对不同类的对象发出相同的消息将会有不同的行为。比如，你的老板让所有员工在九点钟开始工作, 他只要在九点钟的时候说：“开始工作”即可，而不需要对销售人员说：“开始销售工作”，对技术人员说：“开始技术工作”, 因为“员工”是一个抽象的事物, 只要是员工就可以开始工作，他知道这一点就行了。至于每个员工，当然会各司其职，做各自的工作。
多态允许将子类的对象当作父类的对象使用，某父类型的引用指向其子类型的对象,调用的方法是该子类型的方法。这里引用和调用方法的代码编译前就已经决定了,而引用所指向的对象可以在运行期间动态绑定.

 

面向对象编程(Object-Oriented Programming )介绍

对于编程语言的初学者来讲，OOP不是一个很容易理解的编程方式，大家虽然都按老师讲的都知道OOP的三大特性是继承、封装、多态，并且大家也都知道了如何定义类、方法等面向对象的常用语法，但是一到真正写程序的时候，还是很多人喜欢用函数式编程来写代码，特别是初学者，很容易陷入一个窘境就是“我知道面向对象，我也会写类，但我依然没发现在使用了面向对象后，对我们的程序开发效率或其它方面带来什么好处，因为我使用函数编程就可以减少重复代码并做到程序可扩展了，为啥子还用面向对象？”。 对于此，我个人觉得原因应该还是因为你没有充分了解到面向对象能带来的好处，今天我就写一篇关于面向对象的入门文章，希望能帮大家更好的理解和使用面向对象编程。  

 

无论用什么形式来编程，我们都要明确记住以下原则：

1. 写重复代码是非常不好的低级行为
2. 你写的代码需要经常变更 

 

开发正规的程序跟那种写个运行一次就扔了的小脚本一个很大不同就是，你的代码总是需要不断的更改，不是修改bug就是添加新功能等，所以为了日后方便程序的修改及扩展，你写的代码一定要遵循易读、易改的原则（专业数据叫可读性好、易扩展）。

 

如果你把一段同样的代码复制、粘贴到了程序的多个地方以实现在程序的各个地方调用 这个功能，那日后你再对这个功能进行修改时，就需要把程序里多个地方都改一遍，这种写程序的方式是有问题的，因为如果你不小心漏掉了一个地方没改，那可能会导致整个程序的运行都 出问题。 因此我们知道 在开发中一定要努力避免写重复的代码，否则就相当于给自己再挖坑。

面向对象编程：

类的特性：

封装：

1.防止数据被随意修改（类中封装：属性、方法，对象中封装普通属性的值）；

2.使外部程序不需要关注对象对内的构造，只需要通过对象对外提供的接口进行直接访问即可；

继承：

1.通过父类---->子类的方式实现（最小代码量）

2.不通角色的共同点和不同点同时存在

多态：

1.一个接口、多种实现

2.多态是面向对象语言的一个基本特性，多态意味着变量并不知道引用的对象是什么，根据引用对象的不同----表现不同的行为方式；

在处理多态对象时，主需要关注它的接口即可

（可以看到跟一般的静态语言相比，python并没有在语言级别来保证接口的正确性，只能依靠文档和代码来实现）

 

类的成员函数默认相当于都是public的，但是默认开头为__为私有变量，虽然私有，但是我们还可以通过一定的手段访问到，即python不存在真正的私有变量；

强制访问私有变量：

对象名._类名__私有变量名

 

 

 

在真正开始分解上面代码含义之之前，我们现来了解一些类的基本定义

类的语法

class Dog(object):

　　print("hello,I am a dog!")

 d = Dog() #实例化这个类，

#此时的d就是类Dog的实例化对象

 #实例化，其实就是以Dog类为模版，在内存里开辟一块空间，存上数据，赋值成一个变量名

 

 

 

 

 根据上图我们得知，其实self,就是实例本身！你实例化时python会自动把这个实例本身通过self参数传进去。

 

class Role(object): #定义一个类， class是定义类的语法，Role是类名，(object)是新式类的写法，必须这样写，以后再讲为什么

    def __init__(self,name,role,weapon,life_value=100,money=15000): #初始化函数，在生成一个角色时要初始化的一些属性就填写在这里

        self.name = name #__init__中的第一个参数self,和这里的self都 是什么意思？ 看下面解释

        self.role = role

        self.weapon = weapon

        self.life_value = life_value

        self.money = money

 

r1 = Role(‘Alex‘,‘police‘,‘AK47’) #生成一个角色 , 会自动把参数传给Role下面的__init__(...)方法

r2 = Role(‘Jack‘,‘terrorist‘,‘B22’)  #生成一个角色

r1 = Role(‘Alex‘,‘police‘,‘AK47’) #此时self 相当于 r1 ,  Role(r1,‘Alex‘,‘police‘,‘AK47’)

r2 = Role(‘Jack‘,‘terrorist‘,‘B22’)#此时self 相当于 r2, Role(r2,‘Jack‘,‘terrorist‘,‘B22’

1. 上面的这个r1 = Role(‘Alex‘,‘police‘,‘AK47’)动作，叫做类的“实例化”， 就是把一个虚拟的抽象的类，通过这个动作，变成了一个具体的对象了， 这个对象就叫做实例
2. 刚才定义的这个类体现了面向对象的第一个基本特性，封装，其实就是使用构造方法将内容封装到某个具体对象中，然后通过对象直接或者self间接获取被封装的内容

面向对象的特性：

 

封装

 

封装最好理解了。封装是面向对象的特征之一，是对象和类概念的主要特性。

 

封装，也就是把客观事物封装成抽象的类，并且类可以把自己的数据和方法只让可信的类或者对象操作，对不可信的进行信息隐藏。

继承

面向对象编程 (OOP) 语言的一个主要功能就是“继承”。继承是指这样一种能力：它可以使用现有类的所有功能，并在无需重新编写原来的类的情况下对这些功能进行扩展。

通过继承创建的新类称为“子类”或“派生类”。

被继承的类称为“基类”、“父类”或“超类”。

继承的过程，就是从一般到特殊的过程。

要实现继承，可以通过“继承”（Inheritance）和“组合”（Composition）来实现。

在某些 OOP 语言中，一个子类可以继承多个基类。但是一般情况下，一个子类只能有一个基类，要实现多重继承，可以通过多级继承来实现。

继承概念的实现方式主要有2类：实现继承、接口继承。

?         实现继承是指使用基类的属性和方法而无需额外编码的能力；

?         接口继承是指仅使用属性和方法的名称、但是子类必须提供实现的能力(子类重构爹类方法)；

在考虑使用继承时，有一点需要注意，那就是两个类之间的关系应该是“属于”关系。例如，Employee 是一个人，Manager 也是一个人，因此这两个类都可以继承 Person 类。但是 Leg 类却不能继承 Person 类，因为腿并不是一个人。

 

抽象类仅定义将由子类创建的一般属性和方法。

OO开发范式大致为：划分对象→抽象类→将类组织成为层次化结构(继承和合成) →用类与实例进行设计和实现几个阶段。

继承示例

 

多态

多态性（polymorphisn）是允许你将父对象设置成为和一个或更多的他的子对象相等的技术，赋值之后，父对象就可以根据当前赋值给它的子对象的特性以不同的方式运作。简单的说，就是一句话：允许将子类类型的指针赋值给父类类型的指针。

那么，多态的作用是什么呢？我们知道，封装可以隐藏实现细节，使得代码模块化；继承可以扩展已存在的代码模块（类）；它们的目的都是为了——代码重用。而多态则是为了实现另一个目的——接口重用！多态的作用，就是为了类在继承和派生的时候，保证使用“家谱”中任一类的实例的某一属性时的正确调用。

 

Pyhon不直接支持多态，但可以间接实现

 

通过Python模拟的多态

class Animal:

    def __init__(self, name):    # Constructor of the class

        self.name = name

    def talk(self):              # Abstract method, defined by convention only

        raise NotImplementedError("Subclass must implement abstract method")

 

class Cat(Animal):

    def talk(self):

        return ‘Meow!‘

 

class Dog(Animal):

    def talk(self):

        return ‘Woof! Woof!‘

 

animals = [Cat(‘Missy‘),

           Dog(‘Lassie‘)]

 

for animal in animals:

    print animal.name + ‘: ‘ + animal.talk()

 

本节作业: 选课系统

框架：

　　三个视图：学员视图 讲师视图 管理视图  三个视图即为三个管理接口

　　五个角色：学校、学员、课程、讲师、班级　　五个角色即需要定义5个类

 

Course类剖析（不需要关联其他类）：

 

class Course():

    ‘‘‘定义课程类，包含名称，价格，周期‘‘‘

    def __init__(self,course_name,course_price,course_time):

        self.course_name = course_name

        self.course_price = course_price

        self.course_time = course_time

 

 

 

School类剖析（需要关联其他类）：

 

class School(object):

    ‘‘‘学校类，包含名称，地址，课程，班级，教师‘‘‘

    def __init__(self,school_name,school_addr):

        self.school_name = school_name

        self.school_addr = school_addr

        self.school_course = {}           #学校所有的课程实例    {"课程名“：课程实例（课程类实例化后对象（内存地址））}

        self.school_class = {}           #学校所有的班级实例


        self.school_teacher = {}             #学校所有的教师实例

        #self.school_student = {}          #可扩展学生

         

　　　　本地持久化的K,V类型school.dat数据库文件，存储的信息如下：

　　　　school_course = {‘python‘:<modules.course.Course object at 0x0000000003699EF0>}

                                    {"课程名“：课程实例（课程类实例化后对象（内存地址））}