從零開(kāi)始學(xué)習(xí)Python面向?qū)ο缶幊?，你還在等什么？
一、類(lèi)和對(duì)象
1、什么是類(lèi)和對(duì)象
面向?qū)ο缶幊淌且环N編程范式，它將程序中的數(shù)據(jù)和操作封裝在一個(gè)對(duì)象中，通過(guò)調(diào)用對(duì)象的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的操作。在Python中，類(lèi)是一種用戶自定義的數(shù)據(jù)類(lèi)型，它可以用來(lái)創(chuàng)建對(duì)象。對(duì)象是類(lèi)的實(shí)例，它包含了數(shù)據(jù)和方法。
2、類(lèi)的定義和實(shí)例化
在Python中，可以使用class關(guān)鍵字來(lái)定義類(lèi)，類(lèi)名習(xí)慣以大寫(xiě)字母開(kāi)頭。類(lèi)包含了屬性和方法，屬性是類(lèi)的數(shù)據(jù)成員，方法是類(lèi)的函數(shù)成員。在類(lèi)中，可以使用self關(guān)鍵字來(lái)引用當(dāng)前對(duì)象的屬性和方法。
class MyClass:
def __init__(self, name):
self.name = name
def say_hello(self):
print("Hello, " + self.name + "!")
# 實(shí)例化對(duì)象
obj = MyClass("world")
# 調(diào)用對(duì)象的方法
obj.say_hello() # 輸出：Hello, world!3、對(duì)象的屬性和方法
對(duì)象的屬性是指對(duì)象所包含的數(shù)據(jù)成員，對(duì)象的方法是指對(duì)象所包含的函數(shù)成員。在Python中，對(duì)象的屬性和方法可以通過(guò)點(diǎn)號(hào)(.)來(lái)訪問(wèn)。
class MyClass:
def __init__(self, name):
self.name = name
def say_hello(self):
print("Hello, " + self.name + "!")
# 實(shí)例化對(duì)象
obj = MyClass("world")
# 訪問(wèn)對(duì)象的屬性和方法
print(obj.name) # 輸出：world
obj.say_hello() # 輸出：Hello, world!二、繼承和多態(tài)
1、繼承的概念和實(shí)現(xiàn)
繼承是指一個(gè)類(lèi)可以獲得另一個(gè)類(lèi)的屬性和方法，從而避免重復(fù)編寫(xiě)代碼，提高代碼的復(fù)用性和擴(kuò)展性。在Python中，可以使用class關(guān)鍵字來(lái)定義繼承關(guān)系，使用super()函數(shù)來(lái)調(diào)用父類(lèi)的方法。
class Animal:
def __init__(self, name):
self.name = name
def eat(self):
print(self.name + " is eating.")
class Cat(Animal):
def __init__(self, name, color):
super().__init__(name)
self.color = color
def meow(self):
print(self.name + " is meowing.")
# 實(shí)例化對(duì)象
cat = Cat("Tom", "white")
# 調(diào)用對(duì)象的屬性和方法
print(cat.name) # 輸出：Tom
print(cat.color) # 輸出：white
cat.eat() # 輸出：Tom is eating.
cat.meow() # 輸出：Tom is meowing.2、多態(tài)的概念和實(shí)現(xiàn)
多態(tài)是指同一種類(lèi)型的對(duì)象，調(diào)用同一個(gè)方法可以產(chǎn)生不同的結(jié)果。在Python中，多態(tài)可以通過(guò)方法的重寫(xiě)和方法的重載來(lái)實(shí)現(xiàn)。
方法的重寫(xiě)是指子類(lèi)重新定義父類(lèi)中已有的方法，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)方法的覆蓋。
class Animal:
def __init__(self, name):
self.name = name
def eat(self):
print(self.name + " is eating.")
class Cat(Animal):
def __init__(self, name, color):
super().__init__(name)
self.color = color
def eat(self):
print(self.name + " is eating fish.")
# 實(shí)例化對(duì)象
cat = Cat("Tom", "white")
# 調(diào)用對(duì)象的方法
cat.eat() # 輸出：Tom is eating fish.方法的重載是指在一個(gè)類(lèi)中定義多個(gè)同名的方法，但是這些方法的參數(shù)類(lèi)型和個(gè)數(shù)不同，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)方法的擴(kuò)展。
class MyClass:
def my_method(self):
print("my_method() without parameter")
def my_method(self, x):
print("my_method() with parameter: " + str(x))
# 實(shí)例化對(duì)象
obj = MyClass()
# 調(diào)用對(duì)象的方法
obj.my_method() # 報(bào)錯(cuò)：TypeError: my_method() missing 1 required positional argument: 'x'
obj.my_method(123) # 輸出：my_method() with parameter: 123三、抽象類(lèi)和接口
1、抽象類(lèi)的定義和實(shí)現(xiàn)
抽象類(lèi)是指不能被實(shí)例化的類(lèi)，它只能作為其他類(lèi)的父類(lèi)，用于定義抽象方法和屬性。在Python中，可以使用abc模塊來(lái)定義抽象類(lèi)，使用@abstractmethod裝飾器來(lái)定義抽象方法和屬性。
from abc import ABC, abstractmethod
class Animal(ABC):
@abstractmethod
def eat(self):
pass
class Cat(Animal):
def eat(self):
print("Cat is eating fish.")
# 實(shí)例化對(duì)象
cat = Cat()
# 調(diào)用對(duì)象的方法
cat.eat() # 輸出：Cat is eating fish.2、接口的定義和實(shí)現(xiàn)
接口是指一組抽象方法和屬性的集合，用于描述類(lèi)所提供的服務(wù)。在Python中，接口并沒(méi)有嚴(yán)格的定義，一般使用抽象類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)接口的功能。
from abc import ABC, abstractmethod
class IAnimal(ABC):
@abstractmethod
def eat(self):
pass
class Cat(IAnimal):
def eat(self):
print("Cat is eating fish.")
# 實(shí)例化對(duì)象
cat = Cat()
# 調(diào)用對(duì)象的方法
cat.eat() # 輸出：Cat is eating fish.四、特殊方法
1、 __init__方法
__init__方法是指類(lèi)的構(gòu)造方法，它在類(lèi)實(shí)例化時(shí)自動(dòng)調(diào)用，用于初始化對(duì)象的屬性。在Python中，可以使用__init__方法來(lái)定義類(lèi)的構(gòu)造方法。
class MyClass:
def __init__(self, name):
self.name = name
# 實(shí)例化對(duì)象
obj = MyClass("world")
# 訪問(wèn)對(duì)象的屬性
print(obj.name) # 輸出：world2、__str__方法
__str__方法是指類(lèi)的字符串表示方法，它可以將類(lèi)對(duì)象轉(zhuǎn)換為字符串類(lèi)型，用于打印對(duì)象時(shí)的輸出。在Python中，可以使用__str__方法來(lái)定義類(lèi)的字符串表示方法。
class MyClass:
def __init__(self, name):
self.name = name
def __str__(self):
return "MyClass(name=" + self.name + ")"
# 實(shí)例化對(duì)象
obj = MyClass("world")
# 打印對(duì)象
print(obj) # 輸出：MyClass(name=world)3、其他常用的特殊方法
在Python中，還有許多其他常用的特殊方法，如__eq__方法用于判斷兩個(gè)對(duì)象是否相等，__lt__方法用于判斷一個(gè)對(duì)象是否小于另一個(gè)對(duì)象，__len__方法用于獲取對(duì)象的長(zhǎng)度等。
五、訪問(wèn)控制
1、公有、私有和保護(hù)成員
在Python中，可以使用下劃線(_)來(lái)定義公有、私有和保護(hù)成員。公有成員是指可以被任何對(duì)象訪問(wèn)的成員，私有成員是指只能被類(lèi)內(nèi)部訪問(wèn)的成員，保護(hù)成員是指只能被類(lèi)內(nèi)部和子類(lèi)訪問(wèn)的成員。
class MyClass:
def __init__(self, name, age):
self.name = name # 公有成員
self._age = age # 保護(hù)成員
self.__gender = "male" # 私有成員
def say_hello(self):
print("Hello, " + self.name + "!")
def get_gender(self):
return self.__gender
# 實(shí)例化對(duì)象
obj = MyClass("Tom", 18)
# 訪問(wèn)對(duì)象的屬性和方法
print(obj.name) # 輸出：Tom
print(obj._age) # 輸出：18
print(obj.get_gender()) # 輸出：male
print(obj.__gender) # 報(bào)錯(cuò)：AttributeError: 'MyClass' object has no attribute '__gender'2、訪問(wèn)控制的實(shí)現(xiàn)方式
在Python中，訪問(wèn)控制并不是強(qiáng)制性的，只是一種約定俗成的規(guī)范。如果希望強(qiáng)制實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)控制，可以使用屬性裝飾器@property、@屬性名.setter和@屬性名.deleter來(lái)限制屬性的訪問(wèn)。
class MyClass:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self._age = age
@property
def age(self):
return self._age
@age.setter
def age(self, value):
if value < 0:
raise ValueError("Age cannot be negative.")
self._age = value
@age.deleter
def age(self):
del self._age
# 實(shí)例化對(duì)象
obj = MyClass("Tom", 18)
# 訪問(wèn)對(duì)象的屬性
print(obj.name) # 輸出：Tom
print(obj.age) # 輸出：18
# 修改對(duì)象的屬性
obj.age = 20
print(obj.age) # 輸出：20
# 刪除對(duì)象的屬性
del obj.age
print(obj.age) # 報(bào)錯(cuò)：AttributeError: 'MyClass' object has no attribute '_age'六、代碼示例
下面是一個(gè)完整的示例代碼，包括類(lèi)和對(duì)象的定義和使用、繼承和多態(tài)的實(shí)現(xiàn)、抽象類(lèi)和接口的定義和實(shí)現(xiàn)、特殊方法和訪問(wèn)控制的實(shí)現(xiàn)。
from abc import ABC, abstractmethod
# 定義動(dòng)物類(lèi)
class Animal(ABC):
def __init__(self, name):
self.name = name
@abstractmethod
def eat(self):
pass
# 定義貓類(lèi)
class Cat(Animal):
def __init__(self, name, color):
super().__init__(name)
self.color = color
def eat(self):
print(self.name + " is eating fish.")
def __str__(self):
return "Cat(name=" + self.name + ", color=" + self.color + ")"
# 定義狗類(lèi)
class Dog(Animal):
def __init__(self, name, breed):
super().__init__(name)
self.breed = breed
def eat(self):
print(self.name + " is eating meat.")
def __str__(self):
return "Dog(name=" + self.name + ", breed=" + self.breed + ")"
# 定義接口類(lèi)
class IShout(ABC):
@abstractmethod
def shout(self):
pass
# 定義黃狗類(lèi)
class YellowDog(Dog, IShout):
def __init__(self, name, breed):
super().__init__(name, breed)
def shout(self):
print(self.name + " is shouting: Wow, wow!")
def __str__(self):
return "YellowDog(name=" + self.name + ", breed=" + self.breed + ")"
# 實(shí)例化對(duì)象
cat = Cat("Tom", "white")
dog = Dog("Spike", "bulldog")
yellow_dog = YellowDog("Charlie", "golden retriever")
# 調(diào)用方法
cat.eat() # 輸出：Tom is eating fish.
dog.eat() # 輸出：Spike is eating meat.
yellow_dog.eat() # 輸出：Charlie is eating meat.
yellow_dog.shout() # 輸出：Charlie is shouting: Wow, wow!
# 輸出對(duì)象的字符串表示
print(cat) # 輸出：Cat(name=Tom, color=white)
print(dog) # 輸出：Dog(name=Spike, breed=bulldog)
print(yellow_dog) # 輸出：YellowDog(name=Charlie, breed=golden retriever)
