Python中的数据抽象及实现示例

数据抽象是Python OOP中最重要的概念之一，用于向用户隐藏不相关的细节，并显示与用户相关的细节。例如，XXX的读者只知道作者可以在XXX上写一篇文章，当文章发表时，读者可以阅读文章，但读者不知道发表文章的后台过程。

一个简单的例子可以是汽车。汽车有加速器、离合器和刹车，我们都知道踩加速器会增加汽车的速度，踩刹车可以让汽车停下来，但我们不知道汽车的内部机制以及这些功能如何工作。

为了理解数据抽象，我们应该了解以下基本概念：

Python中的OOP概念
Python中的类
Python中的抽象类

数据抽象的重要性

它使程序员能够隐藏复杂的实现细节，而只向用户显示最关键的数据和函数。这种抽象使设计模块化和组织良好的代码变得更容易，使其更易于理解和维护，促进代码重用，并改善开发人员的协作。

Python中的数据抽象

Python中的数据抽象是一个编程概念，它隐藏了复杂的实现细节，同时只向用户公开基本信息和功能。在Python中，我们可以通过使用抽象类来实现数据抽象，抽象类可以使用abc（abstract base class）模块和abc模块的abstractmethod来创建。

Python中的抽象类

抽象类是定义了一个或多个抽象方法的类。当一个方法在类内部声明而没有实现时，称为抽象方法。

抽象方法：要创建抽象方法和抽象类，我们必须从abc（抽象基类）库导入"ABC"和"abstractmethod"类。基类的抽象方法强制其子类编写基类中定义的所有抽象方法的实现。如果我们没有在子类中实现基类的抽象方法，那么我们的代码将会报错。在下面的代码中，method_1是使用@abstractmethod装饰器创建的抽象方法。

python 复制代码

from abc import ABC, abstractmethod
class BaseClass(ABC):
    @abstractmethod
    def method_1(self):
         #empty body
         pass

具体方法：具体方法是在抽象基类中定义的方法及其完整的实现。需要具体的方法来避免在子类中重复代码。例如，在抽象基类中，可能有一个方法在它的所有子类中的实现是相同的，所以我们在抽象基类中编写该方法的实现，之后我们不需要在每个子类中反复编写具体方法的实现。在下面的代码中，startEngine是一个具体的方法。

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class Car(ABC):
    def __init__(self, brand, model, year):
        self.brand = brand
        self.model = model
        self.year = year
        self.engine_started = True

    def startEngine(self):
        if not self.engine_started:
            print(f"Starting the {self.model}'s engine.")
            self.engine_started = True
        else:
            print("Engine is already running.")

创建抽象基类和抽象方法的步骤：

首先，从abstract Base Class（抽象基类）库中导入abstractmethod类和abstract方法类。
创建一个从ABC类继承的BaseClass。在Python中，当一个类从ABC继承时，它表明该类是一个抽象基类。
在BaseClass中，我们使用"abstractmethod"装饰器声明了一个名为"method_1"的抽象方法。从BaseClass派生的任何子类都必须实现此method_1方法。我们在这个方法中写pass，这表明这个方法中没有代码或逻辑。

python 复制代码

from abc import ABC, abstractmethod
class BaseClass(ABC):
    @abstractmethod
    def method_1(self):
         #empty body
         pass

Python中数据抽象的实现

在下面的代码中，我们使用抽象类和方法实现了数据抽象。首先，我们从abc库导入所需的模块或类，然后创建一个基类'Car'，它继承了我们导入的'ABC'类。在基类中，我们创建了init函数、抽象函数和非抽象函数。为了声明抽象函数printDetails，我们使用"@abstractmethod"装饰器。之后，我们创建子类hatchback和suv。因为，这些子类继承自抽象类所以，我们需要编写所有在基类中声明的抽象函数的实现。我们在两个子类中都编写了抽象方法的实现。我们创建一个子类的实例并调用printDetails方法。这样就可以实现数据的抽象。

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# Import required modules
from abc import ABC, abstractmethod

# Create Abstract base class
class Car(ABC):
    def __init__(self, brand, model, year):
	    self.brand = brand
	    self.model = model
	    self.year = year
	
    # Create abstract method	 
    @abstractmethod
    def printDetails(self):
	    pass

    # Create concrete method
    def accelerate(self):
	    print("speed up ...")

    def break_applied(self):
	    print("Car stop")
	
# Create a child class
class Hatchback(Car):

    def printDetails(self):
	    print("Brand:", self.brand);
	    print("Model:", self.model);
	    print("Year:", self.year);

    def Sunroof(self):
	    print("Not having this feature")
	
# Create a child class
class Suv(Car):

    def printDetails(self):
	    print("Brand:", self.brand);
	    print("Model:", self.model);
	    print("Year:", self.year);

    def Sunroof(self):
	    print("Available")

	
car1 = Hatchback("Maruti", "Alto", "2022");

car1.printDetails()
car1.accelerate()

输出

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Brand: Maruti
Model: Alto
Year: 2022
speed up ...

您还可以在类中定义其他方法，以执行其他操作或添加更多的功能。通过使用类和数据抽象，您可以构建更加灵活和可维护的程序。