Day 28：类的定义和方法

DAY 28 类的定义和方法

知识点学习

1. 类的定义

在Python中，类是创建对象的模板。使用class关键字来定义一个类。类名通常采用首字母大写的命名方式（PascalCase）。

# 最简单的类定义
class MyClass:
    pass  # 使用pass占位符

类的定义就像是创建一个蓝图，比如要造汽车，类就是汽车的设计图纸，而具体的汽车对象就是根据这个图纸制造出来的实体车辆。

2. pass占位语句

pass是Python中的占位语句，当需要在语法上需要代码块，但暂时不想写具体内容时使用。它什么都不做，只是为了保证语法正确。

class EmptyClass:
    pass  # 暂时没有具体内容，但语法完整

def empty_function():
    pass  # 函数体暂时为空

if True:
    pass  # 条件语句暂时为空

3. 类的初始化方法

__init__方法是类的构造方法，当创建类的实例时会自动调用。这就像是给新生儿起名字和登记基本信息的过程。

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        """
        初始化方法，创建Person对象时自动调用
        self: 代表类的实例本身
        name, age: 传入的参数
        """
        self.name = name  # 实例属性
        self.age = age   # 实例属性
        print(f"创建了一个名叫{name}的人，年龄{age}岁")

# 创建对象时，__init__方法自动执行
person1 = Person("小明", 18)  # 输出：创建了一个名叫小明的人，年龄18岁
person2 = Person("小红", 20)  # 输出：创建了一个名叫小红的人，年龄20岁

4. 类的普通方法

普通方法是定义在类中的函数，用来实现类的功能。每个方法的第一个参数必须是self，代表调用该方法的实例。

class Student:
    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score
    
    def introduce(self):
        """自我介绍方法"""
        return f"我是{self.name}，我的成绩是{self.score}分"
    
    def is_pass(self):
        """判断是否及格"""
        return self.score >= 60
    
    def add_score(self, points):
        """加分方法"""
        self.score += points
        print(f"{self.name}加了{points}分，现在总分是{self.score}")

# 使用示例
student = Student("李华", 75)
print(student.introduce())  # 我是李华，我的成绩是75分
print(student.is_pass())    # True
student.add_score(10)       # 李华加了10分，现在总分是85

5. 类的继承

继承是面向对象编程的重要特性，子类可以继承父类的属性和方法。这就像是孩子会遗传父母的某些特征一样。

属性的继承

class Animal:
    def __init__(self, name, species):
        self.name = name
        self.species = species
        self.is_alive = True  # 所有动物都是活着的

class Dog(Animal):  # Dog继承Animal
    def __init__(self, name, breed):
        super().__init__(name, "犬类")  # 调用父类的__init__方法
        self.breed = breed  # 子类特有的属性

# 创建对象
dog = Dog("旺财", "金毛")
print(f"名字：{dog.name}")      # 继承自父类的属性
print(f"种类：{dog.species}")   # 继承自父类的属性
print(f"品种：{dog.breed}")     # 子类特有的属性
print(f"是否存活：{dog.is_alive}")  # 继承自父类的属性

方法的继承

class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    
    def eat(self):
        return f"{self.name}正在吃东西"
    
    def sleep(self):
        return f"{self.name}正在睡觉"

class Cat(Animal):
    def __init__(self, name, color):
        super().__init__(name)
        self.color = color
    
    def meow(self):  # 子类特有的方法
        return f"{self.name}在喵喵叫"
    
    def eat(self):  # 方法重写
        return f"{self.name}优雅地吃着猫粮"

# 使用示例
cat = Cat("咪咪", "白色")
print(cat.eat())    # 调用重写后的方法：咪咪优雅地吃着猫粮
print(cat.sleep())  # 调用继承的方法：咪咪正在睡觉
print(cat.meow())   # 调用子类特有方法：咪咪在喵喵叫

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作业

题目1：定义圆（Circle）类

思路分析：

需要创建一个圆类，它应该能够存储半径信息，并且能够计算面积和周长。圆的面积公式是πr²，周长公式是2πr。

import math

class Circle:
    def __init__(self, radius=1):
        self.radius = radius
    
    def calculate_area(self):
        area = math.pi * self.radius ** 2
        return round(area, 2)
    
    def calculate_circumference(self):
        circumference = 2 * math.pi * self.radius
        return round(circumference, 2)


circle = Circle(5)
print(f"半径：{circle.radius}")                    # 输出：半径：5
print(f"面积：{circle.calculate_area()}")          # 输出：面积：78.54
print(f"周长：{circle.calculate_circumference()}")  # 输出：周长：31.42

# 测试默认值
default_circle = Circle()
print(f"默认圆的半径：{default_circle.radius}")     # 输出：默认圆的半径：1
print(f"默认圆的面积：{default_circle.calculate_area()}")  # 输出：默认圆的面积：3.14

题目2：定义长方形（Rectangle）类

思路分析：

长方形类需要存储长和宽两个属性，能够计算面积（长×宽）和周长（2×(长+宽)），还要能判断是否为正方形（长==宽）。

class Rectangle:
    def __init__(self, length=1, width=1):
        self.length = length
        self.width = width
    
    def calculate_area(self):
        return self.length * self.width
    
    def calculate_perimeter(self):
        return 2 * (self.length + self.width)
    
    def is_square(self):
        return self.length == self.width

rect = Rectangle(4, 6)
print(f"长：{rect.length}, 宽：{rect.width}")      # 输出：长：4, 宽：6
print(f"面积：{rect.calculate_area()}")           # 输出：面积：24
print(f"周长：{rect.calculate_perimeter()}")      # 输出：周长：20
print(f"是否为正方形：{rect.is_square()}")         # 输出：是否为正方形：False

square = Rectangle(5, 5)
print(f"是否为正方形：{square.is_square()}")       # 输出：是否为正方形：True

# 测试默认值
default_rect = Rectangle()
print(f"默认长方形：长={default_rect.length}, 宽={default_rect.width}")  # 输出：默认长方形：长=1, 宽=1
print(f"默认长方形是否为正方形：{default_rect.is_square()}")  # 输出：默认长方形是否为正方形：True

题目3：图形工厂

思路分析：

工厂函数是一种设计模式，根据不同的参数创建不同类型的对象。需要创建一个函数，根据传入的图形类型参数来决定创建圆还是长方形对象。

def create_shape(shape_type, *args):
    if shape_type == "circle":
        # 创建圆对象，参数为半径
        if len(args) == 0:
            return Circle()  # 使用默认半径
        else:
            return Circle(args[0])  # 使用传入的半径
    
    elif shape_type == "rectangle":
        # 创建长方形对象，参数为长和宽
        if len(args) == 0:
            return Rectangle()  # 使用默认值
        elif len(args) == 1:
            # 如果只传入一个参数，创建正方形
            return Rectangle(args[0], args[0])
        else:
            return Rectangle(args[0], args[1])  # 使用传入的长和宽
    
    else:
        raise ValueError(f"不支持的图形类型：{shape_type}")


shape1 = create_shape("circle", 5)
print(f"圆的周长：{shape1.calculate_circumference()}")  # 输出：圆的周长：31.42

shape2 = create_shape("rectangle", 3, 4)
print(f"长方形是否为正方形：{shape2.is_square()}")      # 输出：长方形是否为正方形：False

# 更多测试示例
print("\n=== 更多测试示例 ===")

# 创建默认圆
default_circle = create_shape("circle")
print(f"默认圆的面积：{default_circle.calculate_area()}")

# 创建正方形（只传入一个参数）
square_shape = create_shape("rectangle", 6)
print(f"正方形的面积：{square_shape.calculate_area()}")
print(f"是否为正方形：{square_shape.is_square()}")

# 创建默认长方形
default_rect = create_shape("rectangle")
print(f"默认长方形的周长：{default_rect.calculate_perimeter()}")

# 错误处理示例
try:
    error_shape = create_shape("triangle", 3, 4, 5)
except ValueError as e:
    print(f"错误：{e}")

完整示例代码

import math

# 圆类
class Circle:
    def __init__(self, radius=1):
        self.radius = radius
    
    def calculate_area(self):
        area = math.pi * self.radius ** 2
        return round(area, 2)
    
    def calculate_circumference(self):
        circumference = 2 * math.pi * self.radius
        return round(circumference, 2)

# 长方形类
class Rectangle:
    def __init__(self, length=1, width=1):
        self.length = length
        self.width = width
    
    def calculate_area(self):
        return self.length * self.width
    
    def calculate_perimeter(self):
        return 2 * (self.length + self.width)
    
    def is_square(self):
        return self.length == self.width

# 图形工厂函数
def create_shape(shape_type, *args):
    if shape_type == "circle":
        if len(args) == 0:
            return Circle()
        else:
            return Circle(args[0])
    elif shape_type == "rectangle":
        if len(args) == 0:
            return Rectangle()
        elif len(args) == 1:
            return Rectangle(args[0], args[0])
        else:
            return Rectangle(args[0], args[1])
    else:
        raise ValueError(f"不支持的图形类型：{shape_type}")

# 综合测试
if __name__ == "__main__":
    print("=== DAY 28 类的定义和方法 测试 ===\n")
    
    # 测试圆类
    print("1. 圆类测试：")
    circle = Circle(5)
    print(f"半径：{circle.radius}")
    print(f"面积：{circle.calculate_area()}")
    print(f"周长：{circle.calculate_circumference()}")
    
    # 测试长方形类
    print("\n2. 长方形类测试：")
    rect = Rectangle(4, 6)
    print(f"长：{rect.length}, 宽：{rect.width}")
    print(f"面积：{rect.calculate_area()}")
    print(f"周长：{rect.calculate_perimeter()}")
    print(f"是否为正方形：{rect.is_square()}")
    
    square = Rectangle(5, 5)
    print(f"正方形是否为正方形：{square.is_square()}")
    
    # 测试图形工厂
    print("\n3. 图形工厂测试：")
    shape1 = create_shape("circle", 5)
    print(f"工厂创建的圆的周长：{shape1.calculate_circumference()}")
    
    shape2 = create_shape("rectangle", 3, 4)
    print(f"工厂创建的长方形是否为正方形：{shape2.is_square()}")

@浙大疏锦行