第10篇：继承扩展——面向对象编程进阶 python中文编程

时空系2026-05-01 22:41

作者： 中文编程倡导者------ 李金雨
联系方式： wbtm2718@qq.com
系列： python中文编程入门教程

** 核心理念： AI时代必须使用中文编程，母语编程阅读效率极高"

第10篇：继承扩展------面向对象编程进阶

开篇引入

本课目标

  • 理解什么是继承扩展（继承）
  • 掌握如何定义子模板（子类）
  • 学会子模板使用父模板的成员
  • 掌握如何重写父模板的功能
  • 学会在子模板中扩展新功能
  • 理解super()功能的使用

生活场景引入

同学们，在日常生活中，我们经常会遇到继承的概念：

  • 儿子继承父亲的特征，又有自己的特点
  • 智能手机是手机的一种，具有手机的基本功能，又有自己的特殊功能
  • 狗和猫都是动物，具有动物的共同特征，又有自己的独特特征

在Python中，继承是面向对象编程的重要概念，它允许我们基于已有类创建新类，重用已有代码，同时添加新的功能。通过继承，我们可以构建更加灵活和可维护的代码结构。

预期成果展示

在本课结束时，你将能够：

  • 理解继承的概念和好处
  • 定义子类并继承父类
  • 访问和使用父类的属性和方法
  • 重写父类的方法
  • 在子类中添加新的属性和方法
  • 使用super()函数调用父类的方法
  • 编写一个继承体系，如动物-狗/猫、手机-智能手机等

概念讲解

1. 什么是继承扩展（继承）

继承是一种面向对象编程的特性，它允许一个类（子类）继承另一个类（父类）的属性和方法。

父模板和子模板：

  • 父类（基类）：被继承的类，提供基本的属性和方法
  • 子类（派生类）：继承父类的类，可以添加新的属性和方法，或重写父类的方法

为什么要继承：

  • 代码复用：避免重复编写相同的代码
  • 扩展功能：在现有功能的基础上添加新功能
  • 建立层次结构：更好地组织代码，反映现实世界的关系

继承的好处：

  • 减少代码冗余
  • 提高代码可维护性
  • 增强代码的可扩展性
  • 建立清晰的代码层次结构

生活例子：

  • 继承就像儿子继承父亲的特征，又有自己的特点
  • 就像"手机"是父类，"智能手机"是子类
  • 就像"动物"是父类，"狗"、"猫"是子类

2. 定义子模板

在Python中，定义子类的语法如下：

python 复制代码 
class 子类名(父类名):
    # 子类的属性和方法

继承的语法：

  • 子类名后面跟着括号，括号中是父类名
  • 子类继承父类的所有属性和方法
  • 子类可以添加自己的属性和方法

代码示例：

python 复制代码 
# 父类：动物
class 动物:
    """动物模板"""
    def __init__(self, 名称, 年龄):
        """初始构造功能"""
        self.名称 = 名称
        self.年龄 = 年龄
    
    def 吃(self):
        """动物吃饭"""
        print(f"{self.名称}在吃饭")
    
    def 睡(self):
        """动物睡觉"""
        print(f"{self.名称}在睡觉")

# 子类：狗（继承自动物）
class 狗(动物):
    """狗模板"""
    def __init__(self, 名称, 年龄, 品种):
        """初始构造功能"""
        # 调用父类的构造函数
        super().__init__(名称, 年龄)
        # 添加子类特有的属性
        self.品种 = 品种
    
    def 叫(self):
        """狗叫"""
        print(f"{self.名称}在汪汪叫")

# 子类：猫（继承自动物）
class 猫(动物):
    """猫模板"""
    def __init__(self, 名称, 年龄, 颜色):
        """初始构造功能"""
        # 调用父类的构造函数
        super().__init__(名称, 年龄)
        # 添加子类特有的属性
        self.颜色 = 颜色
    
    def 叫(self):
        """猫叫"""
        print(f"{self.名称}在喵喵叫")

3. 子模板使用父模板的成员

子类继承了父类的所有属性和方法，可以直接使用它们。

继承成员数据：

  • 子类可以访问和修改从父类继承的属性
  • 子类可以添加自己的属性

继承成员功能：

  • 子类可以调用从父类继承的方法
  • 子类可以重写父类的方法

代码示例：

python 复制代码 
# 创建狗实例
狗1 = 狗("旺财", 3, "金毛")
# 调用从父类继承的方法
狗1.吃()
狗1.睡()
# 调用子类自己的方法
狗1.叫()
# 访问从父类继承的属性
print(f"狗的名称：{狗1.名称}")
print(f"狗的年龄：{狗1.年龄}岁")
# 访问子类自己的属性
print(f"狗的品种：{狗1.品种}")

# 创建猫实例
猫1 = 猫("小白", 2, "白色")
# 调用从父类继承的方法
猫1.吃()
猫1.睡()
# 调用子类自己的方法
猫1.叫()
# 访问从父类继承的属性
print(f"猫的名称：{猫1.名称}")
print(f"猫的年龄：{猫1.年龄}岁")
# 访问子类自己的属性
print(f"猫的颜色：{猫1.颜色}")

4. 重写父模板的功能

重写是指子类重新实现父类的方法，以满足子类的特定需求。

什么是重写：

  • 子类定义与父类同名的方法
  • 子类的方法会覆盖父类的方法
  • 重写时，方法签名（方法名和参数）通常与父类相同

如何重写：

  • 在子类中定义与父类同名的方法
  • 在方法中实现子类特有的逻辑
  • 可以使用super()函数调用父类的方法

代码示例：

python 复制代码 
# 父类：手机
class 手机:
    """手机模板"""
    def __init__(self, 品牌, 型号):
        """初始构造功能"""
        self.品牌 = 品牌
        self.型号 = 型号
    
    def 打电话(self, 号码):
        """打电话"""
        print(f"使用{self.品牌}{self.型号}给{号码}打电话")
    
    def 发短信(self, 号码, 内容):
        """发短信"""
        print(f"使用{self.品牌}{self.型号}给{号码}发短信：{内容}")

# 子类：智能手机（继承自手机）
class 智能手机(手机):
    """智能手机模板"""
    def __init__(self, 品牌, 型号, 系统):
        """初始构造功能"""
        super().__init__(品牌, 型号)
        self.系统 = 系统
    
    # 重写打电话方法
    def 打电话(self, 号码):
        """打电话（重写）"""
        print(f"使用{self.品牌}{self.型号}（{self.系统}系统）给{号码}打电话")
    
    # 添加新方法
    def 上网(self):
        """上网"""
        print(f"使用{self.品牌}{self.型号}（{self.系统}系统）上网")
    
    def 安装应用(self, 应用名称):
        """安装应用"""
        print(f"在{self.品牌}{self.型号}（{self.系统}系统）上安装{应用名称}")

# 创建智能手机实例
手机1 = 智能手机("苹果", "iPhone 13", "iOS")
# 调用重写的方法
手机1.打电话("13812345678")
# 调用从父类继承的方法
手机1.发短信("13812345678", "你好")
# 调用子类自己的方法
手机1.上网()
手机1.安装应用("微信")

5. 扩展新功能

子类可以在继承父类的基础上，添加新的属性和方法，扩展父类的功能。

子模板添加新成员：

  • 子类可以添加自己特有的属性
  • 子类可以添加自己特有的方法

子模板添加新功能：

  • 新功能可以是父类没有的功能
  • 新功能可以是对父类功能的扩展

代码示例：

python 复制代码 
# 父类：学生
class 学生:
    """学生模板"""
    def __init__(self, 姓名, 年龄):
        """初始构造功能"""
        self.姓名 = 姓名
        self.年龄 = 年龄
        self.学校 = "某某中学"
    
    def 学习(self):
        """学习"""
        print(f"{self.姓名}在学习")
    
    def 显示信息(self):
        """显示信息"""
        print(f"姓名：{self.姓名}，年龄：{self.年龄}")

# 子模板：高中生（继承学生）
class 高中生(学生):
    def __init__(self, 姓名, 年龄, 文理科):
        # 调用父模板的构造函数
        super().__init__(姓名, 年龄)
        self.文理科 = 文理科  # 新成员
        self.高考分数 = 0     # 新成员
    
    def 备考(self):
        """高中生特有的功能"""
        print(f"{self.姓名}正在备考高考")
    
    def 参加高考(self, 分数):
        """参加高考"""
        self.高考分数 = 分数
        print(f"{self.姓名}高考考了{分数}分")
    
    def 显示信息(self):
        """重写父模板的功能"""
        super().显示信息()  # 调用父模板的功能
        print(f"文理科：{self.文理科}，高考分数：{self.高考分数}")

# 创建实例
高中生一 = 高中生("王五", 17, "理科")
高中生一.学习()        # 继承的功能
高中生一.备考()        # 自己的功能
高中生一.参加高考(680)
高中生一.显示信息()

6. super()功能

super()函数用于调用父类的方法，在子类中使用。

调用父模板的构造函数：

  • 在子类的__init__方法中使用super().__init__()调用父类的构造函数
  • 确保父类的属性被正确初始化

调用父模板的其他功能：

  • 在子类的方法中使用super().方法名()调用父类的方法
  • 可以在调用父类方法的基础上添加子类特有的逻辑

代码示例：

python 复制代码 
# 父类：动物
class 动物:
    """动物模板"""
    def __init__(self, 名称, 年龄):
        """初始构造功能"""
        self.名称 = 名称
        self.年龄 = 年龄
    
    def 吃(self):
        """动物吃饭"""
        print(f"{self.名称}在吃饭")

# 子类：狗（继承自动物）
class 狗(动物):
    """狗模板"""
    def __init__(self, 名称, 年龄, 品种):
        """初始构造功能"""
        # 调用父类的构造函数
        super().__init__(名称, 年龄)
        # 添加子类特有的属性
        self.品种 = 品种
    
    def 吃(self):
        """狗吃饭（重写）"""
        # 调用父类的吃方法
        super().吃()
        # 添加子类特有的逻辑
        print(f"{self.名称}（{self.品种}）喜欢吃肉")

# 创建狗实例
狗1 = 狗("旺财", 3, "金毛")
狗1.吃()

动手实践

基础练习（必做）

  1. 创建大学生模板 ：编写一个大学生类，继承学生类，添加专业和学分

    python 复制代码 
    # 学生类（父类）
class 学生:
    """学生模板"""
    def __init__(self, 姓名, 年龄):
        """初始构造功能"""
        self.姓名 = 姓名
        self.年龄 = 年龄
    
    def 学习(self):
        """学习"""
        print(f"{self.姓名}在学习")
    
    def 显示信息(self):
        """显示信息"""
        print(f"姓名：{self.姓名}，年龄：{self.年龄}岁")

# 大学生类（子类）
class 大学生(学生):
    """大学生模板"""
    def __init__(self, 姓名, 年龄, 专业, 学分=0):
        """初始构造功能"""
        # 调用父类的构造函数
        super().__init__(姓名, 年龄)
        # 添加子类特有的属性
        self.专业 = 专业
        self.学分 = 学分
    
    def 选课(self, 课程, 学分):
        """选课"""
        self.学分 += 学分
        print(f"{self.姓名}选了{课程}，获得{学分}学分")
    
    def 显示信息(self):
        """显示信息"""
        # 调用父类的显示信息方法
        super().显示信息()
        # 添加子类特有的信息
        print(f"专业：{self.专业}，学分：{self.学分}")

# 测试大学生类
大学生1 = 大学生("张三", 20, "计算机科学与技术")
大学生1.学习()
大学生1.选课("Python编程", 3)
大学生1.选课("数据结构", 4)
大学生1.显示信息()

  2. 创建智能手机模板 ：编写一个智能手机类，继承手机类，添加智能功能

    python 复制代码 
    # 手机类（父类）
class 手机:
    """手机模板"""
    def __init__(self, 品牌, 型号):
        """初始构造功能"""
        self.品牌 = 品牌
        self.型号 = 型号
    
    def 打电话(self, 号码):
        """打电话"""
        print(f"使用{self.品牌}{self.型号}给{号码}打电话")
    
    def 发短信(self, 号码, 内容):
        """发短信"""
        print(f"使用{self.品牌}{self.型号}给{号码}发短信：{内容}")

# 智能手机类（子类）
class 智能手机(手机):
    """智能手机模板"""
    def __init__(self, 品牌, 型号, 系统, 存储=64):
        """初始构造功能"""
        # 调用父类的构造函数
        super().__init__(品牌, 型号)
        # 添加子类特有的属性
        self.系统 = 系统
        self.存储 = 存储
        self.应用列表 = []
    
    def 打电话(self, 号码):
        """打电话（重写）"""
        print(f"使用{self.品牌}{self.型号}（{self.系统}系统）给{号码}打电话")
    
    def 上网(self):
        """上网"""
        print(f"使用{self.品牌}{self.型号}（{self.系统}系统）上网")
    
    def 安装应用(self, 应用名称):
        """安装应用"""
        self.应用列表.append(应用名称)
        print(f"在{self.品牌}{self.型号}（{self.系统}系统）上安装{应用名称}")
    
    def 显示信息(self):
        """显示信息"""
        print(f"品牌：{self.品牌}")
        print(f"型号：{self.型号}")
        print(f"系统：{self.系统}")
        print(f"存储：{self.存储}GB")
        print(f"已安装应用：{self.应用列表}")

# 测试智能手机类
手机1 = 智能手机("苹果", "iPhone 13", "iOS", 128)
手机1.打电话("13812345678")
手机1.发短信("13812345678", "你好")
手机1.上网()
手机1.安装应用("微信")
手机1.安装应用("支付宝")
手机1.显示信息()

进阶练习（选做）

  1. 创建电动车模板 ：编写一个电动车类，继承汽车类，添加电池相关功能

    python 复制代码 
    # 汽车类（父类）
class 汽车:
    """汽车模板"""
    def __init__(self, 品牌, 型号, 颜色):
        """初始构造功能"""
        self.品牌 = 品牌
        self.型号 = 型号
        self.颜色 = 颜色
        self.速度 = 0
    
    def 加速(self, 增加速度):
        """加速"""
        self.速度 += 增加速度
        print(f"{self.颜色}的{self.品牌}{self.型号}加速到{self.速度} km/h")
    
    def 减速(self, 减少速度):
        """减速"""
        self.速度 = max(0, self.速度 - 减少速度)
        print(f"{self.颜色}的{self.品牌}{self.型号}减速到{self.速度} km/h")

# 电动车类（子类）
class 电动车(汽车):
    """电动车模板"""
    def __init__(self, 品牌, 型号, 颜色, 电池容量=40):
        """初始构造功能"""
        # 调用父类的构造函数
        super().__init__(品牌, 型号, 颜色)
        # 添加子类特有的属性
        self.电池容量 = 电池容量
        self.剩余电量 = 100
    
    def 充电(self, 电量):
        """充电"""
        self.剩余电量 = min(100, self.剩余电量 + 电量)
        print(f"{self.颜色}的{self.品牌}{self.型号}充电到{self.剩余电量}%")
    
    def 加速(self, 增加速度):
        """加速（重写）"""
        if self.剩余电量 > 10:
            super().加速(增加速度)
            self.剩余电量 -= 5
            print(f"剩余电量：{self.剩余电量}%")
        else:
            print("电量不足，请充电")
    
    def 显示信息(self):
        """显示信息"""
        print(f"品牌：{self.品牌}")
        print(f"型号：{self.型号}")
        print(f"颜色：{self.颜色}")
        print(f"当前速度：{self.速度} km/h")
        print(f"电池容量：{self.电池容量} kWh")
        print(f"剩余电量：{self.剩余电量}%")

# 测试电动车类
电动车1 = 电动车("特斯拉", "Model 3", "红色", 75)
电动车1.加速(60)
电动车1.加速(30)
电动车1.减速(20)
电动车1.充电(50)
电动车1.显示信息()

  2. 创建动物继承体系 ：编写一个动物继承体系，包括动物、哺乳动物、鸟类等

    python 复制代码 
    # 动物类（父类）
class 动物:
    """动物模板"""
    def __init__(self, 名称, 年龄):
        """初始构造功能"""
        self.名称 = 名称
        self.年龄 = 年龄
    
    def 吃(self):
        """动物吃饭"""
        print(f"{self.名称}在吃饭")
    
    def 睡(self):
        """动物睡觉"""
        print(f"{self.名称}在睡觉")

# 哺乳动物类（子类）
class 哺乳动物(动物):
    """哺乳动物模板"""
    def __init__(self, 名称, 年龄, 胎生=True):
        """初始构造功能"""
        super().__init__(名称, 年龄)
        self.胎生 = 胎生
    
    def 哺乳(self):
        """哺乳"""
        print(f"{self.名称}在哺乳")

# 鸟类（子类）
class 鸟类(动物):
    """鸟类模板"""
    def __init__(self, 名称, 年龄, 会飞=True):
        """初始构造功能"""
        super().__init__(名称, 年龄)
        self.会飞 = 会飞
    
    def 飞(self):
        """飞"""
        if self.会飞:
            print(f"{self.名称}在飞翔")
        else:
            print(f"{self.名称}不会飞")

# 狗类（继承自哺乳动物）
class 狗(哺乳动物):
    """狗模板"""
    def __init__(self, 名称, 年龄, 品种):
        """初始构造功能"""
        super().__init__(名称, 年龄)
        self.品种 = 品种
    
    def 叫(self):
        """狗叫"""
        print(f"{self.名称}在汪汪叫")

# 鹦鹉类（继承自鸟类）
class 鹦鹉(鸟类):
    """鹦鹉模板"""
    def __init__(self, 名称, 年龄, 颜色):
        """初始构造功能"""
        super().__init__(名称, 年龄)
        self.颜色 = 颜色
    
    def 说话(self):
        """说话"""
        print(f"{self.名称}在说话")

# 测试动物继承体系
狗1 = 狗("旺财", 3, "金毛")
狗1.吃()
狗1.睡()
狗1.哺乳()
狗1.叫()

鹦鹉1 = 鹦鹉("波利", 2, "绿色")
鹦鹉1.吃()
鹦鹉1.睡()
鹦鹉1.飞()
鹦鹉1.说话()

挑战练习（拓展）

  1. 创建图形继承体系 ：编写一个图形继承体系，包括图形、圆形、矩形、三角形等

    python 复制代码 
    # 图形类（父类）
class 图形:
    """图形模板"""
    def __init__(self, 名称):
        """初始构造功能"""
        self.名称 = 名称
    
    def 计算面积(self):
        """计算面积"""
        pass
    
    def 计算周长(self):
        """计算周长"""
        pass
    
    def 显示信息(self):
        """显示信息"""
        print(f"图形名称：{self.名称}")
        print(f"面积：{self.计算面积()}")
        print(f"周长：{self.计算周长()}")

# 圆形类（子类）
class 圆形(图形):
    """圆形模板"""
    def __init__(self, 半径):
        """初始构造功能"""
        super().__init__("圆形")
        self.半径 = 半径
    
    def 计算面积(self):
        """计算面积"""
        import math
        return math.pi * self.半径 ** 2
    
    def 计算周长(self):
        """计算周长"""
        import math
        return 2 * math.pi * self.半径
    
    def 显示信息(self):
        """显示信息"""
        super().显示信息()
        print(f"半径：{self.半径}")

# 矩形类（子类）
class 矩形(图形):
    """矩形模板"""
    def __init__(self, 长, 宽):
        """初始构造功能"""
        super().__init__("矩形")
        self.长 = 长
        self.宽 = 宽
    
    def 计算面积(self):
        """计算面积"""
        return self.长 * self.宽
    
    def 计算周长(self):
        """计算周长"""
        return 2 * (self.长 + self.宽)
    
    def 显示信息(self):
        """显示信息"""
        super().显示信息()
        print(f"长：{self.长}，宽：{self.宽}")

# 三角形类（子类）
class 三角形(图形):
    """三角形模板"""
    def __init__(self, a, b, c):
        """初始构造功能"""
        super().__init__("三角形")
        self.a = a
        self.b = b
        self.c = c
    
    def 计算面积(self):
        """计算面积（海伦公式）"""
        s = (self.a + self.b + self.c) / 2
        return (s * (s - self.a) * (s - self.b) * (s - self.c)) ** 0.5
    
    def 计算周长(self):
        """计算周长"""
        return self.a + self.b + self.c
    
    def 显示信息(self):
        """显示信息"""
        super().显示信息()
        print(f"三边：{self.a}, {self.b}, {self.c}")

# 测试图形继承体系
圆形1 = 圆形(5)
圆形1.显示信息()
print("\n")

矩形1 = 矩形(10, 5)
矩形1.显示信息()
print("\n")

三角形1 = 三角形(3, 4, 5)
三角形1.显示信息()

知识总结

核心概念回顾

  • 继承：子类继承父类的属性和方法
  • 父类：被继承的类，提供基本功能
  • 子类：继承父类的类，可以添加或重写功能
  • 重写：子类重新实现父类的方法
  • super()：调用父类的方法

关键代码速查

功能 代码 说明
定义子类 class 子类名(父类名): 定义一个继承自父类的子类
调用父类构造函数 super().__init__(参数) 在子类构造函数中调用父类构造函数
重写方法 def 方法名(self, 参数): 在子类中重新实现父类的方法
调用父类方法 super().方法名(参数) 在子类方法中调用父类的方法
添加新属性 self.新属性 = 值 在子类中添加新的属性
添加新方法 def 新方法(self, 参数): 在子类中添加新的方法

常见错误提醒

  1. 忘记调用父类构造函数 ：子类构造函数中没有调用super().__init__()
  2. 方法签名不匹配：重写方法时参数与父类不一致
  3. 循环继承：两个类相互继承
  4. 属性访问错误：访问不存在的属性
  5. super()使用错误：在非方法中使用super()

课后作业

巩固练习题

  1. 编写一个教师类，继承人员类，添加学科和教龄
  2. 编写一个图书类，继承出版物类，添加作者和ISBN

创意编程题

  1. 编写一个公司员工继承体系，包括员工、经理、普通员工等
  2. 编写一个电子设备继承体系，包括电子设备、电脑、手机、平板等

下篇预习提示

在下一篇中，我们将学习代码文件组织，了解如何将代码组织到多个文件中。请思考：

  • 如何将相关的代码组织到一个模块中？
  • 如何在一个模块中导入另一个模块？
  • 如何创建和使用包？

学习交流

如果你在学习过程中遇到任何问题，欢迎联系我：

  • ** 视频号，"时空系"
  • 邮箱： wbtm2718@qq.com
  • 其他提示：
  • 本人正在开发纯中文编程语言和编译器，有兴趣的可以交流
  • 本人正在写一本基于中国母语思维习惯的数学教材，可以让你一年内学完从初中到研究生的数学，而且可以让你快速掌握人工智能的关键数学知识，有兴趣的可以交流

祝你学习愉快！

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