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什么是面向对象编程?终于懂了

作者:Jackpop
  • 2022 年 6 月 14 日
  • 本文字数:3648 字

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面向对象的编程(Object-Oriented Programming ,OOP),每当看到这个术语,我们就会把它与 Java 联系起来。


事实上,Java 普及了面向对象的编程风格,除了 Java 之外,还有很多 OOP 语言,例如,C++、C#、Swift、JavaScript、php 等,当然,也包括 Python。


Python 提供了一种面向对象的编程风格,今天,我就来循序渐进的讲解一下 Python 面向对象,保证哪怕是零基础小白在看完这篇文章后也能够彻底搞明白 Python 面向对象。


在本文中,我将从如下几个主题给大家介绍 Python 面向对象编程的基础知识:


  1. 对象

  2. 继承

  3. 属性

  4. 方法

1 基本概念

1.1 类


什么是 OOP 中的类?


首先,借助一张图片来理解这个概念。


从上面图片,我们可以看到如下信息:类、对象、属性、方法和一只皮卡丘。


这与 OOP 有什么关系?


好吧,上面的图片正是帮助我们理解 OOP 概念的东西。


所以,现在进入第一个话题。


OOP 中的类是什么意思?类的定义是 "类是同一类型的对象的集合"。


把这个定义与上面的例子联系起来。


在这幅图中,我们可以看到有一个名为 小精灵(Pokemon)的矩形框,这就是类的名称。


因此,简而言之,类只不过是一个对象的集合。因此,在 pokemon 宇宙中的所有 pokemon 都在 "pokemon"类下。



为了确保理解,再讲一个示例。


以我们经常会见到的汽车为例,日产、特斯拉、福特、丰田,这些可以理解为一个个的对象,而“汽车”则是这一系列对象的合成、集合。

1.2 对象

前面已经反复的提到对象这个概念,接下来再具体的解释一下。


在 OOP 中,对象是一个类的组成部分或成员。考虑到我们的小精灵例子,每个小精灵都是小精灵类的一个对象。比如说。皮卡丘是口袋妖怪类的一个对象。比如说,丰田就是汽车的一个对象。

1.3 属性

回到我们的 Pokemon 例子,让我们专注于图像中的皮卡丘。观察它一会儿。你看到了什么?


通过观察皮卡丘的图像,我们可以看到它有两只耳朵,两只手,两条腿,脸颊上有两个红色的小圆点,还有一个显著的黄色。


在图片中的邻接表格中,我们还看到了一些东西,例如,名称="皮卡丘",类型="电动"和健康状况=70。


因此,所有这些都被称为属性,属性是提供关于类或对象的额外信息的元素。


在这种情况下,所有这些属性都提供了关于皮卡丘对象的额外信息,如颜色、健康状况等。

1.4 方法

在 Pokemon 示例中,在图表中可以看到诸如 attack(), dodge(), evolve()这些东西,这就是所谓的方法。


更简单地解释,方法基是与某个特定对象相关的动作。


在这种情况下,这些动作与我们的皮卡丘对象有关。


到此为止,想必很多同学对面向对象中的一些概念有了基本的了解。


下面,就实践起来,看一下 Python 面向对象到底该怎么用。

2 实践

2.1 创建类

class Pokemon():
复制代码


正如你从上面的代码中所看到的,在 Python 中创建一个类时,需要遵循一定的结构。


以关键字 class 开头,通过这种方式,Python 可以识别出我们要创建的东西将被视为一个类。


关键字 class 之后是类的名称,在本例中是 Pokemon。


最后,它的后面是(),然后是:字符。


当然,到这里类还没有创建好,还需要一些其他的内容。

创建__init__方法

继续我们的类的创建任务,下一步涉及到创建一个非常特殊的方法,名为__init__。


你可能会问:这个__init__方法是什么?


为了简单理解这个概念,可以认为 init 方法类似于 Java 中的构造方法。


我之前专门写过一篇文章进行介绍,想深入了解的可以看一下:


先给出具体代码:


class Pokemon():  def __init__():
复制代码


从上面代码可以看到,已经在 Python 中创建了__init__方法。


在这里,我们注意到一件事,那就是名为 def 的关键字,在 Python 中主要用于创建函数或者方法使用。

添加属性

目前已经定义了__init__( )方法,但是,它仍然没有被完全定义。仍然需要在__init__( )方法中传递某些参数来完成它的定义。


接下来,让给__init__( )方法中添加这些参数。


class Pokemon():  def __init__(self,name,Type,health):    self.name = name    self.Type = Type    self.health = health
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从上面代码可以看到,我在__init__( )方法中传递了很多参数。现在让我们回过头来了解一下这里传递的是什么参数。


还记得前面介绍的概念吧?我们讨论过皮卡丘是黄色的,脸颊上有两个红点,等等。这些是与一个对象相关的属性,在这个__init__ ( )方法中,我们定义这些属性。


除此之外,再解释一下另外一个问题:self 的用途是什么?


简单地解释一下,self 是一个关键字,负责将这些属性连接到我们的类,也就是本例中的 Pokemon。

2.2 创建方法

到此为止,我们已经声明了我们的类,名为__init__()的特殊方法和类的属性。


接下来,继续进行最后的部分,即方法的创建。


class Pokemon():  def __init__(self,name,Type,health):    self.name = name    self.Type = Type     self.health = health  def attack(self):    print("Electric attack!")  def dodge(self):    print("Pikachu Dodge!")  def evolve(self):    print("Evolving to Raichu!")
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正如你可以从上面的代码中看到的,我创建 3 个名为 attack()、dodge()、evolve()的方法。


观察这段代码,你可以看到我们为每个方法都传递了一个名为 self 的参数。在这里,正在使用 self 关键字将这个方法与我们的类连接起来。


到此为止,就创建了一个完整的类。

2.3 创建对象

首先,给出创建对象的代码,在这里我创建了一个名为 pk1 的对象:


pk1 = Pokemon("Pikachu","Electric",120)
复制代码


创建完对象之后,我们就可以做很多操作。

访问属性

我们可以通过<对象名>.<属性>的方法来访问对象的属性,来看一下具体的代码:


pk1.name  # 输出:Pikachupk1.Type  # 输出:Electricpk1.health  # 输出:120
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访问方法

访问方法和访问属性类型<对象名>.<方法>,同样,用具体代码来更加清晰的解释一下:


pk1.attack() # 输出:Electric attack!pk1.dodge() # 输出:Pikachu Dodge!pk1.evolve() # 输出:Evolving to Raichu!
复制代码


到这里,就讲解完了 Python 面向对象编程的基本内容。


下面,就再进阶一下,介绍一下面向对象编程中的继承。

2.4 继承

继承是 OOP 中的关键概念之一,同样,借助一个简单的例子来更加轻松理解这个概念。



考虑一个超级跑车的例子,迈凯轮 720S spyder,这是一辆超级跑车。


正如你所看到的,像大多数其他汽车一样,它有一些共同的特征,如门,挡风玻璃,4 个轮子,头灯,尾灯,等等。


然而,由于它是一辆超级跑车,它有自己的定制特征,如 720 马力的 V8 涡轮增压发动机,由迈凯轮开发的定制变速箱,以及定制的 AWD(全轮驱动)系统。


现在将其与面向对象的术语联系起来,我们可以说这辆车是从它的父类中继承了某种特征,在这种情况下,它首先是一个汽车类。


这就是 "继承"背后的概念。


继承是一种现象,一个元素从它的父类中获得特征。在这种情况下,迈凯轮 720S spyder 继承了汽车类的所有共同特征,但与此同时,它本身也有某些特殊的特征。

超类和子类

我们的元素所继承的类(本例中的汽车类)被称为超类(Superclass),它具有通用性。


而继承这些特征的类被称为子类(Subclass),它在本质上是特殊的。


接下来,在 Python 中实现这些概念。


在这个例子中,我将创建两个类--一个是名为 Car 的类,它就是超类。另一个是名为 McLaren 的类,它是子类。这个 McLaren 类将继承 Car 类的所有属性。


class Car():  def __init__(self,ndoors,nwheels,tailLight,headLight):    self.ndoors = ndoors    self.nwheels = nwheels    self.tailLight = tailLight    self.headLight = headLight
复制代码


在这里,已经创建了第一个名为 Car 的类。


现在,我们将创建一个名为 McLaren 的新类,它将继承这个类的所有属性。


class McLaren(Car):  def __init__(self,ndoors,nWheels,tailLight,headLight,Engine,Wheel_Drive):    Car.__init__(self,ndoors,nWheels,tailLight,headLight)    self.Engine = Engine    self.Wheel_Drive = Wheel_Drive  def Drive(self):    print("I am driving McLaren 720S Spyder")
复制代码


正如你在上面的代码中看到的,由于 McLaren 类继承了 Car 类,我们在创建 McLaren 类时把 Car 作为参数之一,这是 Python 类继承一种机制。


下面,我们创建一个 McLaren 的对象,验证一下它是否继承了 Car 特征。


mk1 = McLaren("4","4","Yes","Yes","V8","AWD")
复制代码


然后,再访问一下对象的属性:


mk1.Engine # 输出:V8mk1.Wheel_Drive # 输出:AWD
复制代码


在这里我们可以看到,我们能够访问 McLaren 对象中专门定义的特殊属性,这些属性在基类 Car 中是没有的。


在这里我们继承了我们的基类,让我们看看基类中的那些属性是否在我们的 McLaren 类中被继承了。


mk1.headLight # 输出:YESmk1.ndoors # 输出:4mk1.nWheels # 输出:4
复制代码


可以看到,新创建的 McLaren 类的对象继承了 Car 基类的所有特征,表明在这个上下文中,继承被正确地实现了。


到此为止,从基本概念到实践,涵盖 Python 中类、对象、特殊方法、属性、方法等概念和具体实现,已经全面的介绍了 Python 面相对象中的相关知识和内容,是不是已经彻底了解 Python 面相对象了?


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