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Python面向对象详解

 网摘文苑 2022-12-29 发布于新疆

下面从这几个方面来详细详解Python面向对象:

  • 初识对象
  • 成员方法
  • 类和对象
  • 构造方法
  • 其它内置方法
  • 封装
  • 继承
  • 类型注解
  • 多态
  • 综合案例

一、初识对象

生活中数据的组织

学校开学,要求学生填写自己的基础信息,一人发一张白纸,让学生自己填。

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改为登记表,打印出来让学生自行填写:

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程序中数据的组织

在程序中简单使用变量来记录学生信息

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使用对象组织数据

在程序中是可以做到和生活中那样,设计表格、生产表格、填写表格的组织形式的。

1. 在程序中设计表格,我们称之为:设计类(class)

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2. 在程序中打印生产表格,我们称之为:创建对象

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3. 在程序中填写表格,我们称之为:对象属性赋值

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二、成员方法

类的定义和使用

在上一节中,我们简单了解到可以使用类去封装属性,并基于类创建出一个个的对象来使用。现在我们来看看类的使用语法:

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成员变量和成员方法

那么,什么是类的行为(方法)呢?

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可以看出,类中:

  • 不仅可以定义属性用来记录数据
  • 也可以定义函数,用来记录行为

其中:

  • 类中定义的属性(变量),我们称之为:成员变量
  • 类中定义的行为(函数),我们称之为:成员方法

成员方法的定义语法

在类中定义成员方法和定义函数基本一致,但仍有细微区别:

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可以看到,在方法定义的参数列表中,有一个:self关键字

self关键字是成员方法定义的时候,必须填写的。

  • 它用来表示类对象自身的意思
  • 当我们使用类对象调用方法的是,self会自动被python传入
  • 在方法内部,想要访问类的成员变量,必须使用self
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注意事项

self关键字,尽管在参数列表中,但是传参的时候可以忽略它。如:

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可以看到,在传入参数的时候,self是透明的,可以不用理会它。

三、类和对象

现实世界的事物和类

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现实世界的事物也有属性和行为,类也有属性和行为。使用程序中的类,可以完美的描述现实世界的事物。

类和对象

基于类创建对象的语法:

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类只是一种程序内的“设计图纸”,需要基于图纸生产实体(对象),才能正常工作这种套路,称之为:面向对象编程。

使用类和对象描述现实事物

在现实中,生产事物

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在程序中通过类来描述

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基于类创建对象

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这就是面向对象编程:设计类,基于类创建对象,由对象做具体的工作。

四、构造方法

属性(成员变量)的赋值

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构造方法

Python类可以使用:__init__()方法,称之为构造方法。

可以实现:

  • 在创建类对象(构造类)的时候,会自动执行。
  • 在创建类对象(构造类)的时候,将传入参数自动传递给__init__方法使用。
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构造方法注意事项

  • 重要的事情说三遍,构造方法名称:__init__ __init__ __init__ , 千万不要忘记init前后都有2个下划线
  • 构造方法也是成员方法,不要忘记在参数列表中提供:self
  • 在构造方法内定义成员变量,需要使用self关键字
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这是因为:变量是定义在构造方法内部,如果要成为成员变量,需要用self来表示。

五、其它内置方法

魔术方法

上文学习的__init__ 构造方法,是Python类内置的方法之一。

这些内置的类方法,各自有各自特殊的功能,这些内置方法我们称之为:魔术方法

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__str__ 字符串方法

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当类对象需要被转换为字符串之时,会输出如上结果(内存地址)

内存地址没有多大作用,我们可以通过__str__方法,控制类转换为字符串的行为。

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  • 方法名:__str__
  • 返回值:字符串
  • 内容:自行定义

__lt__ 小于符号比较方法

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直接对2个对象进行比较是不可以的,但是在类中实现__lt__方法,即可同时完成:小于符号 和 大于符号 2种比较

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__le__ 小于等于比较符号方法

魔术方法:__le__可用于:<=、>=两种比较运算符上。

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__eq__,比较运算符实现方法

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不实现__eq__方法,对象之间可以比较,但是是比较内存地址,也即是:不同对象==比较一定是False结果。

实现了__eq__方法,就可以按照自己的想法来决定2个对象是否相等了。

六、封装

面向对象的三大特性

面向对象编程,是许多编程语言都支持的一种编程思想。

简单理解是:基于模板(类)去创建实体(对象),使用对象完成功能开发。

面向对象包含3大主要特性:

  • 封装
  • 继承
  • 多态

封装

封装表示的是,将现实世界事物的:

  • 属性
  • 行为

封装到类中,描述为:

  • 成员变量
  • 成员方法
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从而完成程序对现实世界事物的描述。

对用户隐藏的属性和行为

现实世界中的事物,有属性和行为。

但是不代表这些属性和行为都是开放给用户使用的。

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苹果越狱、安卓root,也是为了突破权限使用这些对用户隐藏的属性和行为。

私有成员

既然现实事物有不公开的属性和行为,那么作为现实事物在程序中映射的类,也应该支持。

类中提供了私有成员的形式来支持。

  • 私有成员变量
  • 私有成员方法

定义私有成员的方式非常简单,只需要:

  • 私有成员变量:变量名以__开头(2个下划线)
  • 私有成员方法:方法名以__开头(2个下划线)
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即可完成私有成员的设置

使用私有成员

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私有成员无法被类对象使用,但是可以被其它的成员使用。

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七、继承

继承的引出

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如果你是设计师,你会如何选择?

  • 每一代新款手机,都从零开始出设计图
  • 基于老款的设计图,修修改改
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单继承

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继承分为:单继承和多继承

使用如图语法,可以完成类的单继承。

继承表示:将从父类那里继承(复制)来成员变量和成员方法(不含私有)

多继承

Python的类之间也支持多继承,即一个类,可以继承多个父类

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多继承注意事项

多个父类中,如果有同名的成员,那么默认以继承顺序(从左到右)为优先级。即:先继承的保留,后继承的被覆盖。

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八、类型注解

复写

子类继承父类的成员属性和成员方法后,如果对其“不满意”,那么可以进行复写。

即:在子类中重新定义同名的属性或方法即可。

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调用父类同名成员

一旦复写父类成员,那么类对象调用成员的时候,就会调用复写后的新成员

如果需要使用被复写的父类的成员,需要特殊的调用方式:

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8.1 变量的类型注解

为什么需要类型注解

在PyCharm中编写代码,我们经常能够见到如下提示:

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自动提示可用方法,因为PyCharm确定这个对象,是list类型。

同样,我们换一份代码:

定义一个函数func,接收一个参数data

你会发现,PyCharm不会在做出任何提示了

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又或者当我们调用方法,进行传参的时候(快捷键ctrl + p弹出提示):

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类型注解

Python在3.5版本的时候引入了类型注解,以方便静态类型检查工具,IDE等第三方工具。

类型注解:在代码中涉及数据交互的地方,提供数据类型的注解(显式的说明)。

主要功能:

  • 帮助第三方IDE工具(如PyCharm)对代码进行类型推断,协助做代码提示
  • 帮助开发者自身对变量进行类型注释

支持:

  • 变量的类型注解
  • 函数(方法)形参列表和返回值的类型注解

类型注解的语法

为变量设置类型注解

基础语法: 变量: 类型

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除了使用 变量: 类型, 这种语法做注解外,也可以在注释中进行类型注解。

语法:

# type: 类型

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为变量设置注解,显示的变量定义,一般无需注解:

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如图,就算不写注解,也明确的知晓变量的类型

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类型注解的限制

类型注解主要功能在于:

  • 帮助第三方IDE工具(如PyCharm)对代码进行类型推断,协助做代码提示
  • 帮助开发者自身对变量进行类型注释(备注)

并不会真正的对类型做验证和判断。

也就是,类型注解仅仅是提示性的,不是决定性的

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如图代码,是不会报错的哦。

8.2 函数(方法)的类型注解

函数(方法)的类型注解 - 形参注解

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如图所示:

  • 在编写函数(方法),使用形参data的时候,工具没有任何提示
  • 在调用函数(方法),传入参数的时候,工具无法提示参数类型

这些都是因为,我们在定义函数(方法)的时候,没有给形参进行注解

函数和方法的形参类型注解语法:

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函数(方法)的类型注解 - 返回值注解

同时,函数(方法)的返回值也是可以添加类型注解的。

语法如下:

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8.3 Union类型

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使用Union[类型, ......, 类型]

可以定义联合类型注解

Union联合类型注解,在变量注解、函数(方法)形参和返回值注解中,均可使用。

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九、多态

多态,指的是:多种状态,即完成某个行为时,使用不同的对象会得到不同的状态。如何理解?

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同样的行为(函数),传入不同的对象,得到不同的状态。

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多态常作用在继承关系上.

比如

  • 函数(方法)形参声明接收父类对象
  • 实际传入父类的子类对象进行工作

即:

  • 以父类做定义声明
  • 以子类做实际工作
  • 用以获得同一行为, 不同状态

抽象类(接口)

细心的同学可能发现了,父类Animal的speak方法,是空实现

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为什么要使用抽象类呢?

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提出标准后,不同的厂家各自实现标准的要求。

抽象类就好比定义一个标准,

包含了一些抽象的方法,要求子类必须实现。

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十、综合案例

数据分析案例

某公司,有2份数据文件,现需要对其进行分析处理,计算每日的销售额并以柱状图表的形式进行展示。

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数据内容

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  • 1月份数据是普通文本,使用逗号分割数据记录,从前到后分别是(日期,订单id,销售额,销售省份)
  • 2月份数据是JSON数据,同样包含(日期,订单id,销售额,销售省份)

需求分析

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作为面向对象的程序员,我们全程将使用面向对象的思想来进行任务的开发。

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