python中的类与对象1

Python中类与对象1

类与对象

类

  • 类（class），比如整数、字符串、浮点数等，不同的数据类型就属于不同的类。它们的全名是整数类、字符串类、浮点数类。我们可以用type()函数来验证。
print(type('1')) # '1'属于字符串类'str'
print(type(1))  # 1属于整数类'int'
print(type([1])) # [1]属于列表类'list'
  • 在Python的术语里，我们把类的个例就叫做实例 (instance)，可理解为“实际的例子”。
类和实例
  • 类是某个特定的群体，实例是群体中某个具体的个体。类似于：群体和个体。群体里的每个个体都有着相同/相似的特征和行为。

对象

编程中的对象(object)，等于类和实例的集合：即类可以看作是对象，实例也可以看作是对象，比如列表list是个类对象，[1,2]是个实例对象，它们都是对象。

万事万物，皆为对象

类的创建和调用

属性和方法

  • 在编程中，我们要了解属性(what)和方法(how)

    • 属性描述事物是怎样的
    • 方法描述事务能做什么

  • 比如列表的属性有：外层有中括号，元素之间用英文逗号隔开，方法有：都可以做增删改操作（如 append、del等）

  • Python里的每个类都有自己独特的属性(attribute)和方法(method)，是这个类的所有实例都共享的。换言之，每个实例都可以调用类中所有的属性和方法。

  • 编程中属性和方法和现实有些不同

    • 现实世界中各个类的属性和方法是我们根据客观存在做出的抽象总结。
    • 编程世界中各个类的属性和方法，是需要我们自行创建的（实际上整数、列表这些内置数据类型也是需要的，只不过Python预先创建好了，我们可以直接使用）。
类中的属性和方法

类的创建

  • 例：创建电脑类的示例代码
class Computer:

    screen = True

    def start(self):
        print('电脑正在开机中……')
# 电脑类，都有屏幕，所以属性screen的值为True；开机时会显示“电脑正在开机中……”
类的具体含义

  • 实例方法的创建语句，和函数的定义语句很类似，唯一不同的是：实例方法中有个必须放在首位的参数self

  • 例：创建中国人类

# 类名首字母大写
class Chinese:
    # 用赋值语句，创建类的属性
    eye = 'black'

    # 创建实例方法时，不要漏了 self
    def eat(self):
        print('吃饭，选择用筷子。')

类的调用

class Computer:
    screen = True

    def start(self):
        print('电脑正在开机中……')

my_computer = Computer()
print(my_computer.screen)
my_computer.start()
  • 调用的关键在第7行代码：my_computer = Computer()。这个过程叫作：类的实例化，即在某个类下创建一个实例对象。
类的实例化
class Computer:
    screen = True

    def start(self):
        print('电脑正在开机中……')

my_computer = Computer()
print(type(my_computer))
print(my_computer)
'''
<class '__main__.Computer'>
<__main__.Computer object at 0x7f72f95c7040>
'''
  • 第一行：<class 'main.Computer'>验证了my_computer属于Computer这个类
  • 第二行打印出Computer类的一个实例对象(object)，后面的一串字符表示这个对象的内存地址。
  • 当实例my_computer一被创建出来，就可以调用类中的属性和方法。一句话概括就是：类有的实例都会有。调用的语法是实例名.属性和实例名.方法
class Computer:

    screen = True

    def start(self):
        print('电脑正在开机中……')

my_computer = Computer()
print(my_computer.screen)
my_computer.start()
  • 倒数第二行：my_computer.screen先是获取到类属性screen对应的值True，再用print()打印出来。
  • 最后一行：my_computer.start()调用方法start()，这个方法的功能是直接打印出'电脑正在开机中……'。
  • 参数self的特殊之处：在定义时不能丢，在调用时要忽略。实例调用方法时不用传参
class Chinese:      # 创建一个类
    eye = 'black'

    def eat(self):
        print('吃饭，选择用筷子。')

wsl = Chinese()   # 类的实例化
print(wsl.eye)   # 实例调用类属性
wsl.eat()  # 调用类中的方法（传参不用管self）
类的调用与创建
  • 类中创建的属性和方法可以被其所有的实例调用，而且，实例的数目在理论上是无限的。我们可以同时“新建”多个实例
# 阅读代码后点击运行    
class Chinese:
    eye = 'black'

    def eat(self):
        print('吃饭，选择用筷子。')

# 类的实例化：创建多个实例
wsl = Chinese()
lz = Chinese()
ls = Chinese()

print(lz.eye)
wsl.eat()
ls.eat()

因此，类也被称为“实例工厂”，因其为所有实例提供了一套蓝图（即预先设定好有什么属性和方法）。

创建类的两个关键点

特殊参数：self

  • 特殊参数self的作用：self会接收实例化过程中传入的数据，当实例对象创建后，实例便会代替 self，在代码中运行。
  • 换言之，self 是所有实例的替身
  • 实际上和一般函数一样，类的方法也可以设置多个参数

self参数分析

class Chinese:

    name = 'wsl'  # 类属性name

    def say(self, someone):  # 带有两个参数的方法
        print(someone + '是中国人')

person = Chinese()
print(person.name)
person.say('wsl') 
# self调用时要忽略，'wsl'传给参数someone

这样写虽然没错，但实际上是多此一举，因为只要在say方法内部调用类属性'wsl'，就可以实现同样的功能，不必重复传参。

怎么在方法内部调用类属性
class Chinese:

    name = '吴枫'  # 类属性name

    def say(self):
        print(name + '是中国人')
        # 打印出'吴枫是中国人'
person = Chinese()
person.say()

这样会报错，系统会告诉你name在say方法中没有被定义

  • 如果要在类的外部调用类属性，我们得先创建一个实例，再用实例名.属性的格式调用
  • 如果想在类的内部调用类属性，而实例又还没创建之前，我们就需要有个变量先代替实例接收数据，这个变量就是参数self。
class Chinese:

    name = 'wsl'  # 类属性name

    def say(self):     
        print(self.name + '是中国人')

person = Chinese()   # 创建Chinese的实例person
person.say()         # 调用实例方法

  • 当最后一行代码运行时，实例person会像参数一样传给self，替换掉self，第六行的self.name等价于person.name

  • person.name就相当于调用了类属性name(即'wsl')，然后跑完整个方法。

  • 等价的代码

class Chinese:

    name = 'wsl'  # 类属性name

    def say(person):     
        print(person.name + '是中国人')

person = Chinese()   # 创建Chinese的实例person
person.say()         # 调用实例方法
  • 可见，self的作用相当于先给实例占了个位置，等到实例创建好就“功成身退，退位让贤”。
  • 如果想在类的方法内部调用其他方法时，我们也需要用到self来代表实例。
class Chinese:

    def greeting(self):
        print('很高兴遇见你')

    def say(self):
        self.greeting() 
        print('我来自中国')

person = Chinese()
# 创建实例person
person.say()
# 调用say()方法
  • 当最后一行实例person调用say()方法时，便会执行say()内部的语句（第七行开始）。
  • self.greeting()就变成person.greeting()，也就是调用实例方法greeting()，打印出'很高兴遇见你'，再打印出'我来自中国'。

综上，所以我们说self代表的是类的实例本身，方便数据的流转。

  • 只要在类中用def创建方法时，就必须把第一个参数位置留给 self，并在调用方法时忽略它（不用给self传参）。
  • 当在类的方法内部想调用类属性或其他方法时，就要采用self.属性名或self.方法名的格式

特殊方法：初始化方法

  • 定义初始化方法的格式是def init(self)，是由init加左右两边的【双】下划线组成（ initialize “初始化”的缩写）。
  • 初始化方法的作用在于：当每个实例对象创建时，该方法内的代码无须调用就会自动运行。
class Chinese:

    def __init__(self): 
        print('很高兴遇见你，我是初始化方法')

person = Chinese()
  • 只是创建了实例，还没有调用，初始化方法就自动执行
  • 利用这个特性，在编写习惯上，我们会在初始化方法内部完成类属性的创建，为类属性设置初始值，这样类中的其他方法就能直接、随时调用。
class Chinese:
    def __init__ (self):
        self.mouth = 1  # self.不能丢
        self.eye = 2
        print(self.mouth)
    
    def body(self):
        print('我有%s张嘴巴' % self.mouth)
        print('我有%s只眼睛' % self.eye)

person = Chinese()
#person.body()
  • 除了设置固定常量，初始化方法同样可以接收其他参数，让传入的这些数据能作为属性在类的方法之间流转。
class Chinese:

    def __init__(self, name, birth, region):
        self.name = name   # self.name = 'huangyaoshi' 
        self.birth = birth  # self.birth = '广东'
        self.region = region  # self.region = '深圳'

    def born(self):
        print(self.name + '出生在' + self.birth)

    def live(self):
        print(self.name + '居住在' + self.region)    

person = Chinese('huangyaoshi','广东','深圳') # 传入初始化方法的参数
person.born()
person.live()
  • 先看14行：当初始化方法有多个参数的时候，在实例化的时候就要传入相应的值，这里'huangyaoshi'传给参数name, '广东'传给birth，'深圳'传给region。
  • 当实例person创建完成后，初始化方法会自动执行，此时第三行的self.name = name就等价于self.name = 'huangyaoshi'，以此类推。（self.name中的name可以换成其他名称，只是我们习惯上这么写）
  • 类的其他方法就能通过self.属性名的形式调用传入的数据了
  • 随着我们想实现的功能愈发复杂，我们会在类内部编写很多的方法，如果我们需要传入的数据能在类中长久保存并能被随时调用，初始化方法就是一个不错的解决方案。
# 例
class Chinese:
    # 初始化方法的创建，init两边双下划线。
    def __init__(self, hometown):
        self.hometown = hometown
        print('你在哪里出生？')
    
    def born(self):
        print('我生在%s。' % self.hometown)

wufeng = Chinese('广东') # 传给参数hometown
wufeng.born()

面向对象编程

与面向对象编程相对应的是面向过程编程，也是以前的学习里我们所采用的编程思维。

  • 面向过程编程：首先分析出解决问题所需要的步骤（即“第一步做什么，第二步做什么，第三步做什么”），然后用函数实现各个步骤，再依次调用。
  • 面向对象编程，会将程序看作是一组对象的集合（对象包括类对象和实例对象）
  • 用这种思维设计代码时，考虑的不是程序具体的执行过程（即先做什么后做什么），而是考虑先创建某个类，在类中设定好属性和方法，即是什么，和能做什么。
  • 接着，再以类为模版创建一个实例对象，用这个实例去调用类中定义好的属性和方法即可。
  • 如果把面向过程编程的代码改成面向对象编程，我们可以先创建一个Project类，在类中定义好属性和方法，再创建一个实例。
# 例
import math

class Project:
    
    def __init__(self):
        self.key = 1

    def input(self):
        choice = input('请选择计算类型：（1-工时计算，2-人力计算）')
        if choice == '1':
            self.size = float(input('请输入项目大小：（1代表标准大小，请输入小数）'))
            self.number = int(input('请输入人力数量：（请输入整数）'))
            self.time = None
        if choice == '2':
            self.size = float(input('请输入项目大小：（1代表标准大小，请输入小数）'))
            self.number = None
            self.time = float(input('请输入工时数量：（请输入小数）'))

    def estimated(self):
        # 人力计算
        if (self.number == None) and (self.time != None):
            self.number = math.ceil(self.size * 80 / self.time)
            print('项目大小为%.1f个标准项目，如果需要在%.1f个工时完成，则需要人力数量为：%d人' %(self.size,self.time,self.number)) 
        # 工时计算
        elif (self.number != None) and (self.time == None):
            self.time = self.size * 80 / self.number
            print('项目大小为%.1f个标准项目，使用%d个人力完成，则需要工时数量为：%.1f个' %(self.size,self.number,self.time))  
    
    def again(self):
        a = input('是否继续计算？继续请输入y，输入其他键将结束程序。')
        if a != 'y':
            # 如果用户不输入'y'，则把key赋值为0
            self.key = 0  

    # 主函数
    def main(self):
        print('欢迎使用工作量计算小程序！')
        while self.key == 1:
            self.input()
            self.estimated()
            self.again()
        print('感谢使用工作量计算小程序！')
        
# 创建实例
project1 = Project()
project1.main()
  • 用类编写一个直观的好处就是参数的传递会比普通函数要省事很多，也不必考虑全局变量和局部变量，因为类中的方法可以直接调用属性。
  • 当项目难度越大，需要的参数越多，用类编写在程序的可拓展性、可读性、维护成本都会更胜一筹。
  • 面向对象编程：以对象为中心，将计算机程序看作一组对象的集合。
面向对象和面向过程

总结一下：

  • 和之前说过的函数类似，面向对象编程实际上也是一种对代码的封装。只不过，类能封装更多的东西，既能包含操作数据的方法，又能包含数据本身。所以，代码的可复用性也更高。
  • 对于需要长期更新的代码而言，面向对象编程写成的代码结构会更清晰。所以，代码的可读性、可拓展性和可维护性这几个方面都会优于面向过程编程。
  • 面向对象编程，将代码具体的数据和处理方法都封装在类中，让我们不用完全了解过程也可以调用类中的各种方法。
  • 这个优势让我们可以在 Python 中轻松地调用各种标准库、第三方库和自定义模块（可以简单理解成别人写好的类），
  • “面向对象编程，会为你打开一个新的世界”。将他人封装好的代码为自己所用，效率和能做的事情自然是天壤之别。

练习

  • 我们看过Chinese类有这样两个代码案例：一个会打印某个人现在的居住地，一个会打印出生地。下面，我们会通过课一个小知识一次性“说完”这两个信息。
# 例
class Chinese:

    def greeting(self):
        print('很高兴遇见你')

    def say(self):
        # 在say()方法中调用greeting()方法
        self.greeting()
        print('我来自中国')

person = Chinese()
# 创建实例person
person.say()
# 调用say()方法
  • 改进代码
# 新建一个方法，让实例只要调用一个方法，就能打印出两个信息。
# 代码完成后，请运行一下，验证是否成功。
class Chinese:

    def __init__(self,hometown,region):
        self.hometown = hometown
        self.region = region
        print('程序持续更新中……')

    def born(self):
        print('我生在%s。'%(self.hometown))

    def live(self):
        print('我在%s。'%(self.region))
        
    def diayong(self):
        self.born()
        self.live()
        
he=Chinese('广州','江苏')
he.diayong()
  • 练习二：打招呼的机器人代码
class Robot:
    def __init__(self):
        self.name = input('我现在刚诞生，还没有名字，帮我起一个吧。')
        self.master = input('对了，我要怎么称呼你呢？')
        print('你好%s，我叫%s。很开心，遇见你~'%(self.master,self.name))
    
    def say_wish(self):
        wish = input('告诉一个你的愿望吧：')
        print(self.master+'的愿望是：')
        # 这里也可以用字符串的格式化，不过，用循环语句的话，之后改复述次数会方便些。
        for i in range(3):
            print(wish)

robot1 = Robot()
robot1.say_wish()
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