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类是一个抽象的模板#xff0c;用于创建具体的实例。可以将类理解为一个蓝图#xff0c;它定义了一系列对象共有的属性#xff08;数据#xff09;和方法#xff08;函数#xff09;。类是对一组具有相同属性和功能的对象的抽象。例如#xff0c;你可以定…一、什么是类
类是一个抽象的模板用于创建具体的实例。可以将类理解为一个蓝图它定义了一系列对象共有的属性数据和方法函数。类是对一组具有相同属性和功能的对象的抽象。例如你可以定义一个名为 Dog 的类它包括狗的一般属性如名字、年龄和品种和方法如吠叫、跳跃。
二、什么是对象
对象是类的实例。当你根据类的定义创建一个实例时你创建了一个对象。对象继承了类的所有属性和方法但每个对象都有独立的属性值即状态这意味着相同类的两个对象的属性可以有不同的值。
三、类的定义和使用
类的定义
class 类名:成员变量成员方法创建类对象
对象 类名()self
在 Python 中self 是一个约定俗成的名称用于指代类的当前实例的引用。它的用法和意义与其他一些面向对象编程语言中的 this 关键字类似。使用 self 可以访问类的属性和方法它是类方法定义中的第一个参数通过它可以访问和操作对象的属性以及调用其他方法。
如何使用 self
在定义类的方法时self 必须作为方法的第一个参数尽管你可以给这个参数任何名称但按惯例都是使用 self。在调用方法时Python 会自动传递实例引用给 self 参数所以你不需要在调用方法时提供这个参数。
self 并不是 Python 语法的一部分它只是一个变量名。你可以使用任何其他变量名但强烈建议遵循这个习惯用法因为它是大多数 Python 程序员所熟悉的。当定义一个对象的方法时即使你不打算在方法内部使用对象的任何属性或方法self 仍然需要作为第一个参数。
示例
class student:name Nonedef say_hi(self): print(f大家好呀我是{self.name},欢迎大家多多关照)stu student()
stu.name 小明stu.say_hi()四、构造方法 在 Python 中构造方法通常被称为__init__方法。它是类定义中的一个特殊函数名称前后都有两个下划线。当创建类的一个新实例时Python 会自动调用这个方法。 __init__ 方法的第一个参数总是 self它是对当前对象实例的引用通过它可以访问类的属性和其他方法。 __init__可以有额外的参数这些参数在创建类实例时传递用于初始化对象的属性。 在 __init__ 方法中首次创建并初始化属性这种方式可以看作是成员变量的定义。 示例
class student:def __init__(self, name, age, tel):self.name nameself.age ageself.tel teldef info(self):print(fname:{self.name}, age:{self.age}, tel:{self.tel})stu student(周杰伦, 31, 12345678)
stu.info() 五、魔术方法内置方法
上节的 __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
。。。。。
六、封装
6.1 现实世界中的封装 6.2 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
定义私有成员
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
6.2.1 使用私有成员 6.2.3封装示例
假设我们要模拟一个银行账户并希望确保账户余额只能通过受控的方法进行修改。
class BankAccount:def __init__(self, owner, balance0):self.owner ownerself.__balance balance # 私有属性#存款def deposit(self, amount):if amount 0:self.__balance amountprint(f存入了 {amount} 元。新余额{self.__balance} 元。)else:print(Deposit amount must be positive.)# 取款def withdraw(self, amount):if 0 amount self.__balance:self.__balance - amountprint(f取出了 {amount} 元。新余额{self.__balance} 元。)else:print(无效的取款金额。)# 获取余额def get_balance(self):return self.__balance# 创建 BankAccount 的实例
account BankAccount(小明, 1000)# 使用公开的方法进行存款和取款
account.deposit(500)
account.withdraw(200)# 打印余额
print(account.get_balance()) # 输出: 1300# 打印余额
# 直接访问私有属性不推荐
print(account._BankAccount__balance) # 输出: 1300 1.私有属性 在 BankAccount 类中 __balance 属性是一个私有属性。它通过在属性名称前加上两个下划线__来实现。 2.公开方法: 类的方法如 deposit 和 withdraw提供了控制账户余额的接口而不直接暴露 __balance 属性。这确保了余额只能通过符合业务逻辑的方法进行修改。 3.数据保护 通过将 __balance设为私有属性并仅通过受控的方法进行访问和修改可以防止不安全或未经授权的余额更改。 总结在 Python 编程中尽量避免直接访问私有属性除非在非常特殊的情况下确实需要。直接访问私有属性会破坏封装的好处而通过公开的方法访问属性有助于保持代码的清晰和可维护性。
为什么示例最后一行私有属性可以被访问
Python 的名称改编机制是一种轻量级的方式来隐藏属性而不是一种严格的访问控制措施。通过这种机制Python 尽力引导开发者不要直接访问私有属性而是通过公开的接口来访问。但是如果开发者明确知道属性的实际名字就仍然可以通过 _ClassName__attribute 的格式来访问。 六、继承
继承是面向对象编程OOP的一个重要特性它允许一个类子类从另一个类父类继承属性和方法。继承有助于代码的重用并允许在不修改现有代码的情况下扩展类的行为。
6.1 继承的基本概念 1.父类基类或超类: 父类是被继承的类。它定义了子类可以重用的属性和方法。 2.子类派生类 子类继承父类的属性和方法并可以新增或重写父类的方法来提供更多或不同的功能。 3.重写 子类可以重新定义父类中已存在的方法。这种重写允许子类定制父类的行为。 4.扩展 子类可以增加新的属性和方法来扩展父类的功能。 6.2 单继承
示例
class Animal:def __init__(self, name):self.name namedef speak(self):return 动物叫class Dog(Animal):def speak(self):return 汪汪!class Cat(Animal):def speak(self):return 喵喵!# 创建 Dog 和 Cat 类的实例
dog Dog(Buddy)
cat Cat(Whiskers)print(f{dog.name} says {dog.speak()})
print(f{cat.name} says {cat.speak()})
示例解释 1.父类 Animal 类是父类。它定义了一个属性 name 和一个方法 speak。该方法在父类中只返回一个默认的声音。Animal 类是父类。它定义了一个属性 name 和一个方法 speak。该方法在父类中只返回一个默认的声音。 2.子类 Dog 和 Cat 是 Animal 类的子类。它们继承了 Animal 类的属性 name 并重写了 speak 方法以提供不同的声音。 3.重写 子类 Dog 和 Cat 中的 speak 方法重写了父类中的同名方法。通过调用子类的 speak 方法我们可以看到它们返回不同的字符串。 6.3 多继承
多继承是面向对象编程中的一个特性它允许一个类从多个父类继承属性和方法。这与单继承形成对比单继承只允许一个类从一个父类继承。
示例
class Animal:def __init__(self, name):self.name namedef speak(self):return 动物叫class Pet:def __init__(self, owner):self.owner ownerdef show_owner(self):return f我的主人是 {self.owner}.class Dog(Animal, Pet):def __init__(self, name, owner):Animal.__init__(self, name)Pet.__init__(self, owner)def speak(self):return 汪汪!class Cat(Animal, Pet):def __init__(self, name, owner):Animal.__init__(self, name)Pet.__init__(self, owner)def speak(self):return 喵喵!# 创建 Dog 和 Cat 类的实例
dog Dog(Buddy, Alice)
cat Cat(Whiskers, Bob)print(f{dog.name} says {dog.speak()})
print(dog.show_owner())print(f{cat.name} says {cat.speak()})
print(cat.show_owner())
示例解释 1.多继承 类 Dog 和 Cat 通过多继承继承自 Animal 和 Pet。因此这两个类同时具备动物的特性和宠物的特性。 2.构造方法 Dog 和 Cat 通过分别调用 Animal 和 Pet 的构造方法来初始化 name 和 owner 属性。这种方式确保了两个父类的初始化逻辑都能正确执行。 3.方法 Dog 和 Cat 类分别重写了 speak 方法以实现各自独特的叫声。同时它们也继承了 show_owner 方法用于展示主人信息。 七、类型注解
7.1 为什么需要类型注解 7.1 变量类型注解
语法变量: 类型
示例
# 基础数据类型注解
var_1: int 10
var_2: str hello
var_3: bool True# 类对象类型注解
class student:pass
stu: student student()# 基础容器类型注解
my_list: list [1, 2, 3]
my_tuple: tuple (1, 2, 3)
my_dict: dict {小明: 80}# 容器类型详细注解
my_list: list[int] [1, 2, 3]
my_tuple: tuple[int, str, bool] (1, hello, True)
my_dict: dict[str, int] {小明: 80}
除了变量: 类型 这种语法做注解外也可以在注释中进行类型注解。
示例
var_1 10 # type: int
var_2 hello # type: str
var_3 True # type: bool
7.1.2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 7.2 函数的类型注解
7.2.1函数的形参类型注解语法
def 函数名(形参名:类型, 形参名:类型,...):pass示例
def add(x: int, y: int):return xy
7.2.1函数的返回值注解语法
def 函数名() - 返回值类型:pass示例
def add() - int:return 100
7.3 Union类型
Union 类型是 Python 中的一种类型注解用于表示一个变量可以接受多种不同类型的值。它是 Python 的 typing 模块中提供的一种类型主要用于增强代码的可读性和静态类型检查。
7.3.1 为什么使用Union
在某些情况下一个变量或函数的返回值可能有多种可能的类型。例如一个函数可能返回一个数字或一个字符串取决于某些条件。Union 类型允许你明确表示这些可能性以帮助其他开发人员和静态类型检查工具更好地理解代码。
7.3.2 使用Union注解类型
示例:
from typing import Union# 注解一个变量
x: Union[int, str] 10# 注解函数参数和返回值
def parse_value(value: Union[int, str]) - Union[float, str]:if isinstance(value, int):return float(value)elif isinstance(value, str):return valueelse:raise ValueError(Invalid type)
示例解释
x 是一个可以是 int 或 str 类型的变量。parse_value 函数接受一个 Union[int, str] 类型的参数并返回一个 Union[float, str] 类型的值。
7.3.3 使用 Union 和 | 操作符
在 Python 3.10 及更高版本中你可以使用 | 操作符来表示 Union 类型。这种方式更加简洁。
# Python 3.10
x: int | str 10def parse_value(value: int | str) - float | str:if isinstance(value, int):return float(value)elif isinstance(value, str):return valueelse:raise ValueError(Invalid type) 八、多态
