python学习笔记----面向对象（十）

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：

python 复制代码

class 类名:
    成员变量

    成员方法

创建类对象：

python 复制代码

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：

python 复制代码

class student:
    name = None

    def 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：

python 复制代码

class student:

    def __init__(self, name, age, tel):
        self.name = name
        self.age = age
        self.tel = tel

    def info(self):
        print(f"name:{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。

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class BankAccount:
    def __init__(self, owner, balance=0):
        self.owner = owner
        self.__balance = balance  # 私有属性

    #存款
    def deposit(self, amount):
        if amount > 0:
            self.__balance += amount
            print(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 -= amount
            print(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

:
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。
:
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。
:
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

:
父类是被继承的类。它定义了子类可以重用的属性和方法。
:
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。
:
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。
:
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：

python 复制代码

class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def 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：
:
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。
:
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。
:
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：

python 复制代码

class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def speak(self):
        return "动物叫"

class Pet:
    def __init__(self, owner):
        self.owner = owner

    def 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：
:
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。
:
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。
:
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：

python 复制代码

# 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：

python 复制代码

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：

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def 函数名(形参名:类型, 形参名:类型,...):
	pass

示例：

python 复制代码

def add(x: int, y: int):
    return x+y

7.2.1函数的返回值注解语法：

python 复制代码

def 函数名() -> 返回值类型:
	pass

示例：

python 复制代码

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:

python 复制代码

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 value
    else:
        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 复制代码

# Python 3.10+
x: int | str = 10

def parse_value(value: int | str) -> float | str:
    if isinstance(value, int):
        return float(value)
    elif isinstance(value, str):
        return value
    else:
        raise ValueError("Invalid type")

python学习笔记----面向对象（十）

一、什么是类

二、什么是对象

三、类的定义和使用

self

如何使用 self

四、构造方法

五、魔术方法（内置方法）

六、封装

6.1 现实世界中的封装

6.2 私有成员

6.2.1 使用私有成员

6.2.3封装示例：

为什么示例最后一行，私有属性可以被访问？

六、继承

6.1 继承的基本概念

6.2 单继承

6.3 多继承

七、类型注解

7.1 为什么需要类型注解

7.1 变量类型注解

7.1.2类型注解的限制

7.2 函数的类型注解

7.2.1函数的形参类型注解语法：

7.2.1函数的返回值注解语法：

7.3 Union类型

7.3.1 为什么使用Union

7.3.2 使用Union注解类型

7.3.3 使用 Union 和 | 操作符

八、多态

7.3.1 为什么使用`Union`