面向对象：编程范式类对象

Posted 2020-10-25 neozheng

编程范式：

1. 面向过程编程： 核心是“过程”，“过程”指的是解决问题的步骤；就相当于在设计一条流水线

    优点：复杂问题流程化，进而简单化

　 缺点：可扩展性差，前一发动全身

2. 面向对象：核心是“对象”，对象就是特征与技能的结合体

　优点： 可扩展性强

    缺点： 编程复杂度高

　应用场景： 用户需求经常变化，如：互联网应用、游戏、企业内部应用

类： 

类就是一系列对象相似的特征与技能的结合体（相当于一个模板），特征用变量表示，技能用函数表示

强调： 站在不同的角度，得到的分类是不一样的

在程序中： 一定是先定义类，后调用类产生对象 

定义类、产生对象的方法如下：

"""定义类"""
class Student:  #  类的首字母大写
    school = "Luffycity"  

    def learn(self):   
        print("is learning")

    def eat(self):
        print("is eating")

    def sleep(self):
        print("is sleeping")

"""调用类产生对象"""
stu1 = Student()   #  Student() 不是执行类体的代码，而是得到一个返回值，这个返回值就是产生的对象；这个过程也叫“实例化”
stu2 = Student()   #  类名调用一次就是实例化一次
stu3 = Student()

print(stu1)
print(stu2)
print(stu3)

#  输出结果：
#  <__main__.Student object at 0x0000001F205C6438>
#  <__main__.Student object at 0x0000001F205C66D8>
#  <__main__.Student object at 0x0000001F205C6668>

 

类的使用：

定义类时，在类定义阶段它内部的代码就能够运行，如下：

class Student:  #  类的首字母大写
    school = "Luffycity"  # 特征
    print("test")

    def learn(self):   # 技能
        print("is learning")

    def eat(self):
        print("is eating")

    def sleep(self):
        print("is sleeping")

#  运行结果：
#  test 

查看类里面的名称空间：

class Student:  #  类的首字母大写
    school = "Luffycity"  # 类的数据属性

    def learn(self):   # 类的函数属性
        print("is learning")

    def eat(self):
        print("is eating")

    def sleep(self):
        print("is sleeping")


print(Student.__dict__)
print(Student.__dict__["school"])
print(Student.__dict__["learn"])


"""查看"""
print(Student.school)
print(Student.learn)

"""类定义完后增加属性"""
Student.country = "China"  #  往Student这个类里面增加了 country = "China"
print(Student.__dict__)
print(Student.country)

"""删除"""
del Student.country
print(Student.__dict__)

"""修改"""
Student.country = "Greater China"
print(Student.country)

#  打印结果：
#  {‘__module__‘: ‘__main__‘, ‘school‘: ‘Luffycity‘, ‘learn‘: <function Student.learn at 0x000000711C26B9D8>, ‘eat‘: <function Student.eat at 0x000000711C26BA60>, ‘sleep‘: <function Student.sleep at 0x000000711C26BD90>, ‘__dict__‘: <attribute ‘__dict__‘ of ‘Student‘ objects>, ‘__weakref__‘: <attribute ‘__weakref__‘ of ‘Student‘ objects>, ‘__doc__‘: None}
#  Luffycity
#  <function Student.learn at 0x000000711C26B9D8>
#  Luffycity
#  <function Student.learn at 0x000000711C26B9D8>
#  {‘__module__‘: ‘__main__‘, ‘school‘: ‘Luffycity‘, ‘learn‘: <function Student.learn at 0x000000711C26B9D8>, ‘eat‘: <function Student.eat at 0x000000711C26BA60>, ‘sleep‘: <function Student.sleep at 0x000000711C26BD90>, ‘__dict__‘: <attribute ‘__dict__‘ of ‘Student‘ objects>, ‘__weakref__‘: <attribute ‘__weakref__‘ of ‘Student‘ objects>, ‘__doc__‘: None, ‘country‘: ‘China‘}
#  China
#  {‘__module__‘: ‘__main__‘, ‘school‘: ‘Luffycity‘, ‘learn‘: <function Student.learn at 0x000000711C26B9D8>, ‘eat‘: <function Student.eat at 0x000000711C26BA60>, ‘sleep‘: <function Student.sleep at 0x000000711C26BD90>, ‘__dict__‘: <attribute ‘__dict__‘ of ‘Student‘ objects>, ‘__weakref__‘: <attribute ‘__weakref__‘ of ‘Student‘ objects>, ‘__doc__‘: None}
#  Greater China

 

类内部定义的变量是类的数据属性 ，定义的函数是其函数属性

类的用途：

　　1. 对属性的操作

　　2. 实例化产生一个个对象 （利用  Student() 方法）

 

对象的使用方法：

利用 init 方法来为对象定制自己独有的特征

class Student:
    school = "Luffycity"

    def __init__(self,name,gender,age):  #  实例化的时候就会自动调用 __init__函数
        self.Name = name
        self.Gender = gender
        self.Age = age   # 字典形式

        """
        stu1.Name = "苍老师"
        stu1.Gender = "女"
        stu1.Age = 18
        """
    def learn(self):
        print("is learning")
    def eat(self):
        print("is eating")
    def sleep(self):
        print("is sleeping")

stu1 = Student("苍老师","女",18)
stu2 = Student("武藤兰","男",38)

"""
有__init__函数时的实例化步骤：
1. 先产生一个空对象stu1（不带自己独特属性的对象）
2. 触发__init__函数，触发方式为：Student.__init__() , 这是一个函数，就需要按照函数的方式进行传参，即： Student.__init__(stu1,name,gender,age) (第一步生成的对象stu1传入self的位置)
   Student.__init__(stu1,name,gender,age) 产生的效果如__init__函数中的注释所示。
"""

"""
stu1 = Student("苍老师","女",18)  这是在给一个对象定制一个属性，与类添加属性一个道理，往对象里面添加属性也涉及到名称空间的变动，只不过这个名称空间是stu1的名称空间（因为是往stu1这个对象里面添加的新属性）
"""
print(stu1.__dict__)
# 打印结果：
# {‘Name‘: ‘苍老师‘, ‘Gender‘: ‘女‘, ‘Age‘: 18}

""" 通过__init__的方法, stu1这个对象不但拥有类共有的那些特征和技能，并且也有了自己独有的属性"""

"""查看"""
print(stu1.Name)
print(stu1.Gender)
# 打印结果：
# 苍老师
# 女

"""改"""
stu1.Name = "苍井空"
print(stu1.__dict__)
print(stu1.Name)
# 打印结果：
# {‘Name‘: ‘苍井空‘, ‘Gender‘: ‘女‘, ‘Age‘: 18}
# 苍井空

"""增加"""
stu1.job = "adult video"
print(stu1.__dict__)
print(stu1.job)
# 打印结果：
# {‘Name‘: ‘苍井空‘, ‘Gender‘: ‘女‘, ‘Age‘: 18, ‘job‘: ‘adult video‘}
# adult video

"""删除"""
del stu1.job
print(stu1.__dict__)
# 打印结果：
# {‘Name‘: ‘苍井空‘, ‘Gender‘: ‘女‘, ‘Age‘: 18}

类中的数据属性是所有对象共有的；

类中的函数属性：是绑定给对象使用的，而且绑定到不同的对象是不同的绑定方法

还以上面的代码为例：

print(Student.school,id(Student.school))
print(stu1.school,id(stu1.school))

# 打印结果：
# Luffycity 586247585648
# Luffycity 586247585648

"""类中的数据属性是所有对象共有的，用的都是同一块内存地址"""

"""类中的函数属性：是绑定给对象，而且绑定到不同的对象是不同的绑定方法"""

print(Student.learn)
print(stu1.learn)
print(stu2.learn)

# 打印结果：  （函数的内存地址也不一样）
# <function Student.learn at 0x0000005FB155BA60>
# <bound method Student.learn of <__main__.Student object at 0x0000005FB15667B8>>   # bound method 绑定方法不一样
# <bound method Student.learn of <__main__.Student object at 0x0000005FB15667F0>>

 

把上述例子中类的代码稍微修改，如下：

class Student:
    school = "Luffycity"

    def __init__(self, name, gender, age):  # 实例化的时候就会自动调用 __init__函数
        self.Name = name
        self.Gender = gender
        self.Age = age  # 字典形式

    def learn(self):
        print("%s is learning" % self.Name)

    def eat(self):
        print("%s is eating" % self.Name)

    def sleep(self):
        print("%s is sleeping" % self.Name)


stu1 = Student("苍老师", "女", 18)
stu2 = Student("武藤兰","男",38)

 

调用 Student.learn() 函数的方法：（此函数需传入参数）

Student.learn(stu1)   # Student.learn()就是一个普通的函数，所以可以利用函数的调用方式去执行它；函数的参数要传入上一步产生的stu1， 因为在类中定义learn()函数时，里面有参数self


# 执行结果：
# 苍老师 is learning

 

调用stu1.learn()函数的方法： （此函数无需传入参数，因为learn功能只需传入参数self，而stu1会自动传入self）

"""调用stu1.learn()函数"""
stu1.learn()   # 这个函数调用的是类Student下的learn的功能，stu1会作为参数自动传入到self这个形参中

# 执行结果：
# 苍老师 is learning

 

即： 类中的函数属性是绑定给对象使用的，绑定到不同的对象是不同的绑定方法，对象调用绑定方式时，会把对象本身当做第一个参数，传入self

类中定义的功能（即 函数）是给对象使用的（绑定给对象使用的），而且是哪个对象来调用就把哪个对象作为参数自动传入到self中（这是 绑定关系），这样 哪个对象在调用就是哪个对象在执行类中的功能；类如果自己使用还需要自己传入对象（传入到self中），会比较笨拙

对象只存放自己独有的特征，相似的特征都放在类里面；这涉及到对象的属性查找问题，如果对象中的属性跟类中的属性重名，则以对象中的属性为准（类似于函数中变量的先局部后全局）（例外，属性不会去全局里面找，因为你是在调用类，或者说这是类的调用）

"""有重名"""
stu1.x = "CN"
Student.x = "中国"

print(stu1.x)
print(Student.x)

# 打印结果：
# CN
# 中国

"""无重名时，对象调用类中的"""
Student.x = "中国"

print(stu1.x)
print(Student.x)

# 打印结果：
# 中国
# 中国

补充说明1：

　　1. 站在不同角度，定义出的类是不同的

　　2. 现实中的类并不完全等同于程序中的类，比如现实中的公司类，在程序中有时需拆分成部门类、业务类等

　　3. 有时为了变成需求，程序中可能会定义现实中不存在的类，比如策略类，现实中不存在，但在程序中是一个很常见的类

补充说明2：

　　Python中一切皆对象，并且在Python3中统一了类与类型的概念 

class Student:
    school = "Luffycity"

    def __init__(self, name, gender, age):  # 实例化的时候就会自动调用 __init__函数
        self.Name = name
        self.Gender = gender
        self.Age = age  # 字典形式

    def learn(self):
        print("%s is learning" % self.Name)

    def eat(self):
        print("%s is eating" % self.Name)

    def sleep(self):
        print("%s is sleeping" % self.Name)


print(type([1,2]))
print(list)    # [1,2] 和 list是Python中的列表这个数据类型
print(Student)   # Student 是我们自己创建的类


# 打印结果：
# <class ‘list‘>
# <class ‘list‘>
# <class ‘__main__.Student‘>

""" Python3中统一了类与类型的概念 """

# 站在类的角度考虑下面已学过的知识
list1 = [1,2,3]   #  这种方法的本质是 list1 = list([1,2,3])  即 调用list这个类并传入参数[1,2,3]，进而产生list1这个对象，并且[1,2,3]放入到了list1的命名空间中； list1中独有的特征就是[1,2,3]
list2 = []   # 同理， list2 = list()


list1.append(4)  # 这行代码的含义是：list1这个对象调用了list这个类下面的 append() 这个功能（函数）。
print(list1)
"""
list1.append(4) 其实就相当于 list.append(list1,4)
即 list这个类调用其内部的append()函数，并把list1这个对象传入到self这个形参中
"""
list.append(list1,5)
print(list1)

# 打印结果：
# [1, 2, 3, 4]
# [1, 2, 3, 4, 5]

list2.append(1)  # list2.append(1) ： 添加的1只能添加到list2中，不会添加到list1中，因为是list2这个对象在调用append(1)这个功能
print(list2)

#  打印结果：
#  [1]

"""所以，在Python中一切皆对象"""

 

可扩展性：

　　使用类可以将数据与专门操作该数据的功能捆绑在一起

 

例题1：

　　编写一个学生类，产生多个学生对象

　　要求： 有一个计数器（属性），统计总共实例化了多少个对象

代码如下：

class Student:
    school = "luffycity"
    count = 0

    def __init__(self,name,gender,age):
        self.name = name
        self.gender = gender
        self.age = age

        # self.count += 1  # 这种方式是不可行的，因为每次添加count时都添加到了对象的特有属性里面，再产生下一个对象时，新产生的对象并不知道上一个对象count的值是多少；而且由于 __init__ 里面没有对 count 这个变量赋值，所以 self.count 会向类的公共属性里面去寻找count 的值

        """正确写法"""
        Student.count += 1   # 在 __init__函数里面对类Student的公共属性count进行处理；count变量并没有添加到对象命名空间中（没有添加到对象的独有属性中），count一直都是在类Student的命名空间里

    def learn(self):
        print("%s is learning" %self.name)

"""
分析要求： 每次实例化都会触发 __init__ 函数，所以可以考虑在 __init__ 上进行计数
首先在类的公共属性上添加一个 count = 0 
"""
stu1 = Student("neo","male",18)
stu2 = Student("苍老师","female",16)
stu3 = Student("美奈子","female",17)

print(stu1.count)  # 此时的 stu1.count 调用的是类 Student中的变量count，stu1中是没有count这个变量的
print(stu2.count)
print(stu3.count)
print(stu1.__dict__)
print(stu2.__dict__)
print(stu3.__dict__)

print(Student.count)

# 打印结果：
# 3
# 3
# 3
# {‘name‘: ‘neo‘, ‘gender‘: ‘male‘, ‘age‘: 18}
# {‘name‘: ‘苍老师‘, ‘gender‘: ‘female‘, ‘age‘: 16}
# {‘name‘: ‘美奈子‘, ‘gender‘: ‘female‘, ‘age‘: 17}
# 3

 例题二：

　　模仿LOL定义两个英雄类　　

　　要求：

　　　　英雄需要有昵称、攻击力、生命值等属性

　　　　实例化出两个英雄对象

　　　　英雄之间可以互殴，被打的一方掉血，血量小于0则判定为死亡

以下是自己写的：（只定义了一个英雄类）

class Hero:

    def __init__(self,name,attack,life):
        self.name = name
        self.attack = attack
        self.life = life

    def fighted(self,attacked = 0):
        self.life -= attacked
        if self.life <= 0:
            print("%s is dead" %self.name)
        else:
            print("%s is alive" %self.name)

kasaa = Hero("卡萨丁",1000,2000)
kayle = Hero("凯尔",1300,1500)

kayle.fighted(kasaa.attack)
kayle.fighted(kasaa.attack)

 

示例代码：

class Garen:
    camp = "Demacia"

    def __init__(self,nickname,attack,life):
        self.nickname = nickname
        self.attack = attack
        self.life = life

    def attacking(self,enemy):
        enemy.life -= self.attack


class Riven:
    camp = "Noxus"

    def __init__(self,nickname,attack,life):
        self.nickname = nickname
        self.attack = attack
        self.life = life

    def attacking(self,enemy):
        enemy.life -= self.attack

garen = Garen("草丛伦",30,100)
riven = Riven("瑞雯雯",50,80)

print(riven.life)
garen.attacking(riven)   # 英雄（对象）之间的交互
print(riven.life)

# 运行结果
# 80
# 50

 

上述代码中有大量重复的代码，利用“继承”来解决。（转下篇文章）