面向对象

Posted 2021-11-29 bianfengjie

一、引子

开发一个小游戏，猫狗大战。

需要两个角色，猫、狗，猫会“喵喵”、抓、跳，狗会“汪汪”、咬、跑；

def cat():
    data = {
        ‘name‘:name,
        ‘colour‘:colour,
        ‘favourate‘:favourate,
        ‘love‘:love
    }
    return data
def dog():
    data = {
        ‘name‘:name,
        ‘colour‘:colour,
        ‘favourate‘:favourate,
        ‘love‘: love
    }
    return data

　　上面相当于造了两个通用的模子，必须生成一个猫和狗的实际对象游戏才能开始

c = cat(‘Kite‘,‘red‘,‘fish‘)
d = dog(‘Hally‘,‘white‘,‘bone‘)

　　猫和狗对象已经生成，猫会喵喵，抓人，狗会汪汪，咬人，可以每个功能再写一个函数，想执行哪个功能，直接调用。

def meow():
    print("cat %s 喵喵。。。"%c[‘name‘])
def scratch():
    print("cat %s 抓。。。"%d[‘name‘])

def bark():
    print("dog %s汪汪。。。"%d[‘name‘])
def bite():
    print("doa %s 咬。。。"%c[‘name‘])

c1 = cat(‘Kite‘,‘red‘,‘fish‘)
d1 = dog(‘Hally‘,‘white‘,‘bone‘)

meow(c1)
scratch(c1)
bark(d1)
bite(d1)

　重新排版一下

def cat():
    def meow():
        print("cat %s 喵喵。。。" % c[‘name‘])

    def scratch():
        print("cat %s 抓。。。" % d[‘name‘])
    data = {
        ‘name‘:name,
        ‘colour‘:colour,
        ‘love‘:love
    }
    return data
def dog():
    def bark():
        print("dog %s汪汪。。。" % d[‘name‘])

    def bite():
        print("doa %s 咬。。。" % c[‘name‘])

    data = {
        ‘name‘:name,
        ‘colour‘:colour,
        ‘favourate‘:favourate,
        ‘love‘: love
    }
    return data


c1 = cat(‘Kite‘,‘red‘,‘fish‘)
d1 = dog(‘Hally‘,‘white‘,‘bone‘)

meow(c1)
scratch(c1)
bark(d1)
bite(d1)

　但是猫不止会抓也会咬，狗不止会咬也会抓，猫和狗的颜色也可能一样，喜好也可能一样，猫和狗的区别很多，共同点也很多，如果在每个区别处都单独做判断，代码很复杂，也容易出错。

二、面向过程编程

1、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，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。　

2、面向过程编程(Procedural Programming)

　　面向过程编程依赖 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，从上到下解决问题 。

 　 基本设计思路就是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。

　  我们可以想一下，把大象放进冰箱， 分三步，打开冰箱，把大象放进去，关上冰箱

def open():
    print("Open the door of  Refrigerator")
def place():
    print("把大象放进冰箱Put the elephant in the refrigerator")
def close():
    print("Cloce the door of Refrigerator")
def main():
    open()
    place()
    close()
if __name__ == ‘__main__‘:
    main()
    

　代码很简单，就可以实现，但是有个问题，如果要对程序进行修改，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。

 3、面向对象概念

　　OOP(Object-Oriented Programming)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他人可以更加容易理解你的代码逻辑，从而使团队开发变得更从容。

Class类 ：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：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。

4、面向对象的特性

封装(Encapsulation )

　　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。

　　封装的作用：

• 防止对象的数据被随意修改
• 使外部程序不需要关注对象内部的构造，只需要通过此对象对外提供的接口进行直接访问即可

继承(Inheritance)

　　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。

　　通过父类-->子类的方式以最小代码量的方式实现，不同角色的共同点和不同点的同时存在。

多态(Polymorphism )

　　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。

　　 代码需要遵循可读性好、易扩展

 继续猫狗大战，这次一对猫，一对狗，一起打架，猫有9条命，猫被狗咬到就会减少一条命，狗只有一条命，被猫抓了十次会挂

 

#cat1
name=‘Kite‘,
colour=‘red‘,
love=‘fish‘,
sex=‘boy‘
life=9
#cat2
name=‘Mike‘,
colour=‘yellow‘,
love=‘fish‘,
sex=‘girl‘
life=9
#dog1
name=‘Hally‘,
colour=‘white‘,
love=‘bone‘,
sex=‘boy‘
life=1
#dog2
name=‘Coco‘,
colour=‘black‘,
love=‘bone‘,
sex=‘girl‘
life=1

 4个角色虽然创建好了，但是每创建一个角色，都要单独命名，name1,name2,name3,name4…，后面的调用的时候这个变量名还都得记着，要是再让多加几个角色，估计调用时就很容易弄混

能否所有的角色的变量名都是一样的，但调用的时候又能区分开分别是谁？ 　

roles={
1:{
‘name‘:‘Kite‘,
‘colour‘:‘red‘,
‘love‘:‘fish‘,
‘sex‘:‘boy‘
‘life‘:9},
2:{
‘name‘:‘Mike‘,
‘colour‘:‘yellow‘,
‘love‘:‘fish‘,
‘sex‘:‘girl‘
‘life‘:9},
:3:{
‘name‘:‘Hally‘,
‘colour‘:‘white‘,
‘love‘:‘bone‘,
‘sex‘:‘boy‘
‘life‘:1},
4:{
‘name‘:‘Coco‘,
‘colour‘:‘black‘,
‘love‘:‘bone‘,
‘sex‘:‘girl‘
‘life‘:1}
}

print(role[1])
print(role[2])
print(role[3])
print(role[4])

　这个以后调用这些角色时只需要roles[1],roles[2],roles[3],roles[4]就可以啦，角色的基本属性设计完了后，接下来为每个角色开发以下几个功能　

1、猫：喵喵叫

2、猫抓

3、猫吃鱼

4、猫抓狗

5、猫死

6、猫跳

7、狗：汪汪叫

8、狗叫

9、狗咬猫

10、狗跑

。。。。

def meow():
        print("cat %s 喵喵。。。" % c[‘name‘])
#猫叫
    def scratch():
        print("cat %s 抓。。。" % d[‘name‘])
#猫抓狗
    def bark():
        print("dog %s汪汪。。。" % d[‘name‘])
#狗叫
    def bite():
        print("doa %s 咬。。。" % c[‘name‘])
#狗咬猫
。。。。

def cat_died(who):
    who[‘life’] -=10
    pass

　　继续按照这个思路设计，再完善一下代码，游戏的简单版就出来了，但是在往下走之前，我们来看看上面的这种代码写法有没有问题，至少从上面的代码设计中，我看到以下几点缺陷：

1、每个角色定义的属性名称是一样的

2、每个角色都可以直接调用任意功能，没有任何限制，也就是猫也可以咬，狗也可以抓

3、猫死这个函数cat_died()，应该通过被狗咬到这个事件来引起的，调用bite()，cat_died()再调用每个角色里的life来减命，但是我们不调用cat_died()，直接调用角色roles[role_id][‘life’] 减命也可以。这样直接绕过的话，程序就乱了。 因此这里应该设计成除了通过cat_died(),其它的方式是没有办法给角色减命的，不过在上面的程序设计里，是没有办法实现的。

4、现在需要给所有角色添加一个可以复活的功能，那很显然你得在每个角色里放一个属性来存储此角色是否可以复活，那就要更改每个角色的代码，给添加一个新属性，这样太low了，不符合代码可复用的原则。

之前的代码改成用OOP中的“类”来实现的话如下：

 

 

class Role(object):                                
    def __init__(self, name, role, love, life=9):  
        self.name = name                           
        self.role = role                           
        self.love = love                           
        self.life = life                           
    def meow():                                    
        print("cat %s 喵喵。。。" )                     
    def scratch():                                 
        print("cat %s 抓。。。" )                      
    def bark():                                    
        print("dog %s汪汪。。。" )                      
    def bite():                                    
        print("doa %s 咬。。。")                       
                                                   
                                                   
c1 = Role(‘Kite‘,‘cat‘,‘fish‘)                     
d1 = Role(‘Hally‘,‘dog‘,‘bone‘)                    
                                                   

　可以看出：代码量少了近一半，且角色和它所具有的功能可以一目了然看出来。