面向对象入门

Posted 2021-01-04 superwuchaofan

　　面向对象是软件开发方法。面向对象的概念和应用已经超越了程序设计和软件开发，电影《无间道》的拍摄就用了面向对象的思想。面向对象是一种对现实世界理解和抽象的方法。

　　那python中的面向对象是什么样的呢？什么是封装，继承，和多态呢？很多同学都觉得面向对象很难以理解，总觉得面向对象非常神秘，今天我们不妨换个角度来学习面向对象。

　　类

　　计算机通过数据来表达现实世界里的信息。因为信息是多种多样的有类型的，所以计算机里的数据也是有类型的。所有的编程语言都会有几个内置的基本数据类型，用来表达最常见的几种信息。但是现实世界里的信息类型是无穷无尽的，所以在实际的开发过程中我们为了更完美的表达信息，我们需要自定义新的数据类型。这就是类了。

　　案例：要表示一个二维空间里的一个点

　　在数学中用(0,0)表示原点，(x,y)表示一个在原点右侧x单位，上方y单位的点。

　　在python中，有几种方法可以表达点

• 　　我们可以用变量x和y分别表示点的两个坐标
•        我们可以用列表或者元组来存储点的两个坐标
•        我们可以新建一个类型来表达点

　　用户自定的数据类型也称为类，类的定义如下所示：

# 类的定义

class Point:
    """表达一个2维空间里的点"""

print(Point)

　　结果：

<class ‘__main__.Point‘>

　　class是关键字，Point是这个类的名称，文本内容是解释这个类的用途。我们定义好这个类之后，在后面的代码中，Point代表的就是这个数据类型，代表所有的点。那我们要表示具体的某一个点就需要通过类去创建一个具体的点，也叫新建一个对象，这个过程叫做实例化，对象是这个类的一个实例。创建一个类的对象的语法非常简单，可以把Point这个类名当做函数来调用，如下所示：

p = Point()
print(p)

　　结果：

<__main__.Point object at 0x03097690>

　　属性

　　p是类Point的一个实例，p代表一个具体的点，p应该有x，y坐标，我们可以通过赋值给对象的有命名的元素，这些元素就是属性。

p.x = 0
p.y = 0
print(‘(%g, %g)‘ % (p.x, p.y))

　　结果：

(0, 0)

　　方法

　　我们先来看一个案例

　　定义一个函数，计算一个点到原点的距离

　　

class Point:
    """表达一个2维空间里的点"""


def distance(a):
    return (a.x**2 + a.y**2)**0.5


p = Point()
p.x = 3.0
p.y = 4.0

d = distance(p)
print(‘点p到原点的距离是：%g‘ % d)

　　结果

点p到原点的距离是：5

　　所有的对象就是一个具体的数据。从上例可以看出，对象可以作为函数的参数，那么也可以作为函数的返回值。在本例中，类定义和接着的函数定义没有明显的关联。但稍加观察，很明显distance函数接收一个Point对象作为参数。这种现象就是方法的由来。一个方法即是和某个特定的类相关联的函数。

　　方法和函数在语义上是一样的，但在语法上有两个区别。

• 　　方法定义写在类定义中，更明确的表示类和方法的关联
• 　　调用方法和调用函数的语法形式不同

　　上面的distance函数转换成方法非常容易，只需要将函数的定义，移入类定义中即可，注意缩进的改变：

class Point:
    """表达一个2维空间里的点"""

    def distance(a):
        
        return (a.x ** 2 + a.y ** 2) ** 0.5

　　现在有两种方式调用方法：第一种方式（更少见的）是函数调用语法：

d = Point.distance(p)

　　Point是类名，distance是方法名称，p作为参数传入

　　另一种方式（更简洁，更常用）是使用方法调用语法：

d = p.distance()

　　在这里distance还是表示方法名称，而p是调用这个方法的对象，也称为主体。和一句话中主语用来表示这句话是关于什么东西的一样，方法调用的主体表示这个方法是关于哪个对象的。在方法中，主体会被赋值给第一个形参，所以本例中p被赋值给形参a。依照惯例来，方法的第一个形参通常叫做self，所以distance通常写成这种形式：

class Point:
    """表达一个2维空间里的点"""

    def distance(self):

        return (self.x ** 2 + self.y ** 2) ** 0.5

　　self代表的是调用这个方法的对象本身。

　　接下来我们升级这个方法 ，让这个方法可以计算出任意两个点之间的距离

class Point:
    """表达一个2维空间里的点"""

    def distance(self, other_point=None):
        if other_point:
            return ((self.x-other_point.x) ** 2 + (self.y-other_point.y) ** 2) ** 0.5
        else:
            return (self.x ** 2 + self.y ** 2) ** 0.5

p = Point()
p.x = 3.0
p.y = 4.0

p2 = Point()
p2.x = 5.2
p2.y = 7.8

d = p.distance(p2)
print(‘p和p2之间的距离是%g‘ % d)

　　结果：

p和p2之间的距离是4.3909

　　init方法

　　init方法（initialization的简写，意思是初始化）是一个特殊的方法，当对象初始化时会被调用。它的全名是__init__(两个下划线，接着是init，再接着两个下划线)。每个点在创建的时候就应该具备x，y坐标的属性，因此我们可以给Point类写一个init方法。

class Point:
    """表达一个2维空间里的点"""
    
    def __init__(self, x=0, y=0):
        self.x = x
        self.y = y

　　__init__的形参和属性名称常常是相同的。语句self.x = x 将形参x的值存储为self的一个属性。形参是可选的，所以你不使用任何实参调用Point时，会得到默认值：

p = Point()
print(‘(%g, %g)‘ % (p.x, p.y))

　　运行结果:

(0, 0)

　　如果提供一个实参，它会覆盖x：

p = Point(1)
print(‘(%g, %g)‘ % (p.x, p.y))

　　运行结果：

(1, 0)

　　如果提供二个实参，它会覆盖x和y：

p = Point(1, 2)
print(‘(%g, %g)‘ % (p.x, p.y))

　　运行结果：

(1, 2)

 

　　__str__方法

　　__str__方法和__init__类似，是一个特殊方法，它用来返回对象的字符串表达形式。

　　上面的Point类的对象，我们想打印看看这个对象的x，y坐标的值时，总是要通过字符串拼接的形式，你可能会想，我们写个方法吧：

    def print_point(self):
        print(‘(%g, %g)‘ % (self.x, self.y))

　　那么下次我直接调用方法就好了。这是一种解决办法。还有一种办法就是编写__str__方法，我们来给Point类写个str方法。

    def __str__(self):
        return ‘(%g, %g)‘ % (self.x, self.y)

　　当你打印对象时，Python会调用str方法

p = Point(1, 2)
print(p)

　　运行结果

(1, 2)

　　建议编写一个新类时，开始先写__init__，以便初始化对象，然后会写__str__，以便调试。

 

　　操作符重载

　　通过定义其他的特殊方法，可以为自 定义类型的各种操作符指定行为。例如：如果你为了Point类定义一个__add__方法，则可以在Point对象上使用+操作符。

    def __add__(self, other):
        new_point = Point()
        new_point.x = self.x + other.x
        new_point.y = self.y + other.y
        return new_point

　　我们来使用它

p = Point(1, 2)
p2 = Point(3, 4)
print(p+p2)

　　运行结果：

(4, 6)

　　当你对Time对象应用+操作符时，Python会调用__add__。当你打印结果时，Python会调用__str__。幕后其实发生了很多事情。修改操作符的行为以便它能够作用于自定义类型，这个过程称为操作符重载。对每一个操作符，Python都提供了一个对应的特殊方法。更多相关，可以参阅Python官方文档。