[python]-面向对象高级

类的定义

方式1

在之前的学习过程中，我们都使用了这种定义类的语法(旧式类):

方式2

在编写类时，也可以写成如下格式(旧式类):

方式3

此外，还有一种更为常见的定义类的语法(新式类)，如下:

object是所有类的父类，Python中所有的类都直接或者间接继承自object类.

继承

什么是继承

1. 继承: 一个类从另一个已有的类获得其成员的相关特性，就叫作继承!(站在子类角度)
2. 派生: 从一个已有的类产生一个新的类，称为派生! (站在父类角度)
3. 很显然，继承和派生其实就是从不同的方向来描述的相同的概念而己，本质上是一样的!
4. 父类: 也叫作基类，就是指已有被继承的类!
5. 子类: 也叫作派生类或扩展类

单继承

单继承就是一个子类只能继承自一个父类，不能继承多个类。这个子类会有具有父类的属性和方法。

多继承

多继承就是一个类同时继承了多个父类，并且同时具有所有父类的属性和方法。

1. 例如: 孩子会继承父亲和母亲的方法和属性

1. 继承的优先级: 从左往右，就近原则.
2. MRO(Method Resolution Order): 方法解析顺序

• 当一个类有多个父类时，默认使用第一个父类的同名属性和方法，
• 可以使用 类名.mro 属性 或 类名.mro() 方法查看调用的先后顺序。

方法重写和属性重写

重写也叫作覆盖，就是当子类属性或方法与父类的属性或方法名字相同时，从父类继承下来的成员可以重新定义! 子类重写父类的属性和方法，优先会调用子类的属性和方法

调用层次: 遵循就近原则，子类有就用，没有就去父类找，依次查找其所有的父类，有就用，没有就报错.

子类调用父类方法

子类中仍想要保留父类的行为，则需要在子类中调用父类方法. 可以直接使用父类名来进行调用

语法: 父类名.父类函数名(self)

特点: 精准访问, 想找哪个父类, 就调用哪个父类

使用super()调用父类方法

语法: super().父类函数名(self)

注意: 使用super()可以自动查找父类，有就用, 没有就报错 (从左往右逐层查找)

建议: 适合单继承使用，多继承不建议使用

多层继承

object <- Master,School <- Prentice <- Tusun

封装

什么是封装?

在软件编程中，将属性和方法书写到类的里面的操作即为封装，封装可以为属性和方法添加私有权限。

私有属性和私有方法

在Python中，可以为属性和方法设置私有权限，即设置某个属性或方法不继承给子类。

设置私有属性和方法的方式:在属性或方法名前面加上 __ (双下划线)，格式:

私有属性和方法使用规则:

• 只能在类的内部使用，不能在类的外部使用;
• 如果想在类的外部使用通过公共接口

定义和获取私有属性

私有属性不能直接访问，在Python中，一般定义方法名'get_xx'用来获取私有属性，定义'set_xx'用来修改私有属性值。

定义和获取私有方法

访问私有方法,可以使用重新设置一个公有方法来访问。

多态

多态，指的是多种状态。比如: 同样一个函数在不同的场景下有不同的状态

同样的行为(函数)，传入不同的对象，得到不同的状态

多态成立的条件

实现多态的三个条件:

1、有继承 (定义父类、定义子类，子类继承父类)

2、函数重写(子类重写父类的函数)

3、父类引用指向子类对象 (子类对象传给父类对象调用者)

"""
演示多态
"""
# 1.有继承
class Animal:  # 抽象类: 定义了抽象方法的类
    def speak(self):  # 抽象方法: 没有方法体的方法
        pass


# 2.有函数重写
class Dog(Animal):
    def speak(self):
        print("狗叫: 汪汪汪")


class Cat(Animal):
    def speak(self):
        print("猫叫: 喵喵喵")


 # 3.父类引用指向子类对象 (多态函数)
def make_noise(an: Animal):  # 限制an类型
    # an:Animal = Dog()
    an.speak()


if __name__ == '__main__':
    d = Dog()
    make_noise(d)  # 狗叫: 汪汪汪

    c = Cat()
    make_noise(c)  # 猫叫: 喵喵喵

多态案例

构建对象对战平台object_play

1. 英雄一代战机(战斗力60)与敌军战机(战斗力70)对抗。英雄1代战机失败!
2. 卧薪尝胆，英雄二代战机(战斗力80)出场!，战胜敌军战机!
3. 对象对战平台object_play，代码不发生变化的情况下，完成多次战斗

思路分析:

• 抽象战机类 HeroFighter AdvHeroFighter; 敌机 EnemyFighter;
• 构建对象战斗平台，使用多态实现

代码实现:

# 1.定义英雄机1代
class HeroFighter(object):
    def power(self):
        return 60

# 2.定义英雄机2代
class AdvHeroFighter(HeroFighter):
    def power(self):
        return 80

# 3.定义敌机1代
class EnemyFighter(object):
    def power(self):
        return 70

# 4.构建对战函数 (多态方法)
def object_play(hero, enemy):
    # 参1: 英雄机, 参数2: 敌机
    # 看面向对象代码,要时刻注意什么时候发生多态
    if hero.power() > enemy.power():
        print("英雄机战胜敌机!")
    else:
        print("敌机战胜英雄机!")

if __name__ == '__main__':
    h1 = HeroFighter()
    h2 = AdvHeroFighter()
    e1 = EnemyFighter()

    # 一代战机出战
    object_play(h1, e1)
    # 二代战机出战
    object_play(h2, e1)

多态的好处:

1、通过多态语法轻松的实现模块和模块之间的解耦合; 实现了软件系统的可扩展;

2、对解耦合解释:

• 搭建的平台函数相当于任务的调用者;
• 子类、孙子类重写父类的函数，相当于子任务;
• 相当于任务的调用者和任务的编写者进行了解耦合;

3、对可扩展的解释:

• 同一个多态方法, 传入不同的对象, 就会有不同的结果

为了更好的使用多态这个特性，行业专家们又提出来抽象类，抽象接口的概念

1. 抽象类就好比定义一个标准，包含了一些抽象的方法，要求子类必须实现。

1. 抽象类的概念(也可以称之为接口)

• 抽象类: 含有抽象方法的类称之为抽象类
• 抽象方法: 方法体是空实现的(pass)称之为抽象方法

1. 这种设计的含义是:

• ·父类用来确定有哪些方法 (父类制定接口标准)·
• 具体的方法实现有子类来实现 (子类实现接口标准)

其他特性

对象属性

类属性

类方法

静态方法

如果函数中要用 类对象，就定义成类方法，否则定义成静态方法，除此外，并无任何区别.

案例

需求分析

1. 基本需求

• a.可以显示基本的版本信息和操作界面;
• b.可以通过键盘输入信息来完成基本功能，例如选择序号、确认退出、添加学生、修改信息等
• c.学生属性信息有姓名、性别、年龄、联系方式、描述信息等;
• d.使用系统可对学生信息进行添加、修改、删除、查询等操作;
• e.可以使用文件对学生信息进行加载、保存等;
• f.可重复对学生进行增删查改操作，当确认退出系统后，则直接退出系统;
• g.请使用面向对象的编程思想完成项目。

1. 角色分析

• 学生管理系统类 和 学员类
• 一般一个角色一个程序文件
• 项目主程序入口为main.py

开发实现

1. 设计学生类

   """
   学生类
   """
   class Student:
   def init(self, name, gender, age, phone, desc):
   """
   初始化属性信息
   :param name: 学生姓名
   :param gender: 性别
   :param age: 年龄
   :param phone: 手机号
   :param desc: 描述
   """
   self.name = name
   self.gender = gender
   self.age = age
   self.phone = phone
   self.desc = desc

    def __str__(self):
        return f'姓名: {self.name} 年龄: {self.age} 性别: {self.gender} 手机号: {self.phone} 描述: {self.desc}'

   if name == 'main':
   s1 = Student("张三", "男", 18, "12345678901", "描述")
   print(s1)

2. 设计系统框架

   """
   系统管理类
   """
   class Cms(object):
   def init(self):
   self.stu_list = []

    def show_emnu(self):
        print("*" * 23)
        print("学生管理系统")
        print("\t1.添加学生信息")
        print("\t2.删除学生信息")
        print("\t3.修改学生信息")
        print("\t4.查询某个学员")
        print("\t5.查询全部学员")
        print("\t6.保存信息")
        print("\t0.退出系统")
        print("*" * 23)
   
    def add_stu(self):
        pass
   
    def del_stu(self):
        pass
   
    def update_stu(self):
        pass
   
    def query_stu(self):
        pass
   
    def query_all_stu(self):
        pass
   
    def save_stu(self):
        pass
   
    def start(self):
        while True:
            self.show_emnu()
            input_num = input("请输入操作编号:")
            if input_num == "1":
                print("添加学生信息")
                self.add_stu()
            elif input_num == "2":
                print("删除学生信息")
                self.del_stu()
            elif input_num == "3":
                print("修改学生信息")
                self.update_stu()
            elif input_num == "4":
                print("查询学生信息")
                self.query_stu()
            elif input_num == "5":
                print("查询全部学生信息")
                self.query_all_stu()
            elif input_num == "6":
                print("保存学生信息")
                self.save_stu()
            elif input_num == "0":
                result = input("确认要退出吗? (Y?N)")
                if result.lower() == "y":
                    print("感谢使用, 期待下次再会!")
                    break
            else:
                print("输入错误,请重新输入:")

   if name == 'main':
   cms = Cms()
   cms.start()

3. 完成入口文件

   """
   入口文件
   """
   from cms import Cms

   if name == 'main':
   cms = Cms()
   cms.start()

1. 实现学生的增删改查

   """
   系统管理类
   """
   from student import Student

   class Cms(object):
   def init(self):
   self.stu_list = [
   Student("张三", "男", 18, "12345678901", "描述"),
   Student("李四", "女", 19, "12345678902", "描述"),
   Student("王五", "男", 20, "12345678903", "描述"),
   Student("赵六", "女", 21, "12345678904", "描述"),
   Student("孙七", "男", 22, "12345678905", "描述"),
   ]

    def show_emnu(self):
        print("*" * 23)
        print("学生管理系统")
        print("\t1.添加学生信息")
        print("\t2.删除学生信息")
        print("\t3.修改学生信息")
        print("\t4.查询某个学员")
        print("\t5.查询全部学员")
        print("\t6.保存信息")
        print("\t0.退出系统")
        print("*" * 23)
   
    def add_stu(self):
        name = input("输入学生姓名:")
        gender = input("输入学生性别:")
        age = int(input("输入学生年龄:"))
        phone = input("输入学生电话:")
        desc = input("输入学生描述信息:")
        stu = Student(name, gender, age, phone, desc)
        self.stu_list.append(stu)
        print(f"添加学生 {name} 成功")
   
    def del_stu(self):
        name = input("输入要删除学生的姓名:")
        for stu in self.stu_list:
            if stu.name == name:
                self.stu_list.remove(stu)
                print(f"删除学生 {name} 成功")
                break
            else:
                print(f"没有找到学生 {name}")
   
    def update_stu(self):
        name = input("输入要修改学生的姓名:")
        for stu in self.stu_list:
            if stu.name == name:
                stu.name = input("输入学生姓名:")
                stu.gender = input("输入学生性别:")
                stu.age = int(input("输入学生年龄:"))
                stu.phone = input("输入学生电话:")
                stu.desc = input("输入学生描述信息:")
                print(f"修改学生 {name} 成功")
                break
            else:
                print(f"没有找到学生 {name}")
   
    def query_stu(self):
        name = input("输入要查询学生的姓名:")
        for stu in self.stu_list:
            if stu.name == name:
                print(stu)
                break
            else:
                print(f"没有找到学生 {name}")
   
    def query_all_stu(self):
        if len(self.stu_list) == 0:
            print("暂无学生信息!")
            return
        else:
            for stu in self.stu_list:
                print(stu)
            print("")
   
    def save_stu(self):
        pass
   
    def start(self):
        while True:
            self.show_emnu()
            input_num = input("请输入操作编号:")
            if input_num == "1":
                self.add_stu()
            elif input_num == "2":
                self.del_stu()
            elif input_num == "3":
                self.update_stu()
            elif input_num == "4":
                self.query_stu()
            elif input_num == "5":
                self.query_all_stu()
            elif input_num == "6":
                self.save_stu()
            elif input_num == "0":
                result = input("确认要退出吗? (Y?N)")
                if result.lower() == "y":
                    print("感谢使用, 期待下次再会!")
                    break
            else:
                print("输入错误,请重新输入:")

   if name == 'main':
   cms = Cms()
   cms.start()

2. 保存学生信息到文件

• 扩展 dict 方法

• 完整的功能实现

  """
  系统管理类
  """
  import time

  from student import Student

  class Cms(object):
  def init(self):
  self.stu_list = []

    @staticmethod
    def show_emnu():
        print("*" * 23)
        print("学生管理系统")
        print("\t1.添加学生信息")
        print("\t2.删除学生信息")
        print("\t3.修改学生信息")
        print("\t4.查询某个学员")
        print("\t5.查询全部学员")
        print("\t6.保存信息")
        print("\t0.退出系统")
        print("*" * 23)
  
    def add_stu(self):
        name = input("输入学生姓名:")
        gender = input("输入学生性别:")
        age = int(input("输入学生年龄:"))
        phone = input("输入学生电话:")
        desc = input("输入学生描述信息:")
        stu = Student(name, gender, age, phone, desc)
        self.stu_list.append(stu)
        print(f"添加学生 {name} 成功")
  
    def del_stu(self):
        name = input("输入要删除学生的姓名:")
        for stu in self.stu_list:
            if stu.name == name:
                self.stu_list.remove(stu)
                print(f"删除学生 {name} 成功")
                break
            else:
                print(f"没有找到学生 {name}")
  
    def update_stu(self):
        name = input("输入要修改学生的姓名:")
        for stu in self.stu_list:
            if stu.name == name:
                stu.name = input("输入学生姓名:")
                stu.gender = input("输入学生性别:")
                stu.age = int(input("输入学生年龄:"))
                stu.phone = input("输入学生电话:")
                stu.desc = input("输入学生描述信息:")
                print(f"修改学生 {name} 成功")
                break
            else:
                print(f"没有找到学生 {name}")
  
    def query_stu(self):
        name = input("输入要查询学生的姓名:")
        for stu in self.stu_list:
            if stu.name == name:
                print(stu)
                break
            else:
                print(f"没有找到学生 {name}")
  
    def query_all_stu(self):
        if len(self.stu_list) == 0:
            print("暂无学生信息!")
            return
        else:
            for stu in self.stu_list:
                print(stu)
            print("")
  
    def save_stu(self):
        with open("/stu_data.txt", "w", encoding="utf-8") as dest_f:
            # 把[学生对象, ...] 转成 [学生对象字典, ...]
            stu_dict = [stu.__dict__ for stu in self.stu_list]
            # 把字典列表持久化
            dest_f.write(str(stu_dict))
  
    def out(self):
        result = input("确认要退出吗? (Y?N)")
        if result.lower() == "y":
            self.save_stu()
            print("感谢使用, 期待下次再会!")
            return True
        else:
            return False
  
    def load_stu(self):
        try:
            with open("/stu_data.txt", "r", encoding="utf-8") as src_f:
                stu_data = src_f.read()
                # 把字符串转换成字典列表
                stu_list = eval(stu_data)
                # 如果列表是空重新赋值
                if len(stu_list) == 0:
                    stu_list = []
                # 把字典列表转换成学生对象列表
                self.stu_list = [Student(**stu) for stu in stu_list]
        except:
            with open("/stu_data.txt", "w", encoding="utf-8") as dest_f:
                pass
  
    def start(self):
        self.load_stu()
  
        while True:
            time.sleep(1)
            self.show_emnu()
            input_num = input("请输入操作编号:")
            if input_num == "1":
                self.add_stu()
            elif input_num == "2":
                self.del_stu()
            elif input_num == "3":
                self.update_stu()
            elif input_num == "4":
                self.query_stu()
            elif input_num == "5":
                self.query_all_stu()
            elif input_num == "6":
                self.save_stu()
                print("学生信息保存成功!")
            elif input_num == "0":
                res = self.out()
                if res:
                    break
            else:
                print("输入错误,请重新输入:")

  if name == 'main':
  cms = Cms()
  cms.start()