Python学习之路（9）类

茴香豆 Lv5
  2022-07-03 21:03:30 2022-07-03 21:03:30 Created   2024-09-29 11:15:01 2024-09-29 11:15:01 Updated      

面向对象是最有效的软件编写方法之一。在本章中，你将编写一些类并创建其实例。你将指定可在实例中存储什么信息，定义可对这些实例执行哪些操作。你还将编写一些类来扩展既有类的功能，让相似的类能够高效地共享代码。你还将把自己编写的类存储在模块中，并在自己的程序文件中导入其他程序员编写的类。

1. 创建和使用类

使用类几乎可以模拟任何东西。下面来编写一个表示小狗的简单类Dog。

1.1创建Dog类

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class Dog():
    '''dog class dog 类'''
    def __init__(self, name, age):
        '''init name, age 初始化name,age'''
        self.name = name
        self.age = age
    def sit(self):
        '''sit when be ordered 被命令时蹲下'''
        print(self.name.title() + " is now sitting.")
    def roll_over(self):
        '''roll_over when be ordered 被命令时蹲下'''
        print(self.name.title() + " rolled over!")

方法_init_()是一个特殊的方法，每当你根据Dog类创建新实例时，Python会自动运行它。在这个方法的定义中，形参self必不可少，还必须位于其他形参的前面。

1.2根据类创建实例

创建实例：

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my_dog = Dog('willie', 6)

调用属性：

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print("My dog's name is " + my_dog.name.title() + ".")
print("My dog is " + str(my_dog.age) + " years old.")
# output:
My dog’s name is Willie.
My dog is 6 years old.

调用方法：

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my_dog.sit()
my_dog.roll_over()
# output:
Willie is now sitting.
Willie rolled over!

2. 使用类和实例

类编写好后，你的大部分时 间都将花在使用根据类创建的实例上。你需要执行的一个重要任务是修改 实例的属性。你可以直接修改实例的属性，也可以编写方法以特定的方式 进行修改。

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class Car():
    """一次模拟汽车的简单尝试"""
    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化描述汽车的属性"""
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
        self.odometer_reading = 10
    def get_descriptive_name(self):
        """返回整洁的描性信息"""
        long_name = str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
        return long_name.title()
    def update_year(self, year):
        """将年份修为指定的值"""
        self.year = year
    def increment_odometer(self, miles):
        """将里程读数增加指定的量"""
        self.odometer_reading += miles
    def fill_gas_tank(self):
        """加满油箱"""
        print("This car has been filled!")
my_new_car = Car('audi', 'a4', 2016)
print(my_new_car.get_descriptive_name())
# output: 2016 Audi A4
# 1. 直接修改属性的值
my_new_car.year = 2019
print(my_new_car.get_descriptive_name())
# output: 2019 Audi A4
# 2. 通过方法修改属性的值
my_new_car.update_year(2021)
print(my_new_car.get_descriptive_name())
# output: 2021 Audi A4
# 3. 通过方法使属性的值进行递增
my_new_car.increment_odometer(100)
print(my_new_car.odometer_reading)
# output: 110
my_new_car.fill_gas_tank()
# output: This car has been filled!

3. 继承

编写类时，并非总是要从空白开始。如果你要编写的类是另一个现成类的特殊版本，可使用继承。一个类继承另一个类时，它将自动获得另一个类的所有属性和方法；原有的类称为父类，而新类称为子类。子类继承了其父类的所有属性和方法，同时还可以定义自己的属性和方法。

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isinstance(对象，类) # 判断对象是否是某个类的实例
issubclass(子类，父类) # 判断是否有继承关系

3.1子类的方法_init_()

创建子类的实例时，Python首先需要完成的任务是给父类的所有属性赋值。为此，子类的方法_init_() 需要父类施以援手。

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class ElectricCar(Car):
    """电动汽车的独特之处"""
    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化父类的属性"""
        super().__init__(make, model, year)
        # super使子类可以调用父类的方法，父类也称超类（superclass）
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
# output: 2016 Tesla Model S

3.2重写父类的方法

对于父类的方法，只要它不符合子类模拟的实物的行为，都可对其进行重写。为此，可在子类中定义一个这样的方法，即它与要重写的父类方法同名。这样，Python将不会考虑这个父类方法，而只关注你在子类中定义的相应方法。

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class ElectricCar(Car):
    """电动汽车的独特之处"""
    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化父类的属性"""
        super().__init__(make, model, year)
        # super使子类可以调用父类的方法，父类也称超类（superclass）
    def fill_gas_tank(self):
        """电动汽车没有油箱"""
        print("This car doesn't need a gas tank!")
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
my_tesla.fill_gas_tank()
# output: This car doesn't need a gas tank!

3.3将实例用作属性

使用代码模拟实物时，你可能会发现自己给类添加的细节越来越多：属性和方法清单以及文件都越来越长。在这种情况下，可能需要将类的一部分作为一个独立的类提取出来。你可以将大型类拆分成多个协同工作的小类。

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class Battery():
    """一次模拟电动汽车电瓶的简单尝试"""
    def __init__(self, battery_size=70):
        """初始化电瓶的属性"""
        self.battery_size = battery_size
    def describe_battery(self):
        """打印一条描述电瓶容量的消息"""
        print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-kWh battery.")
class ElectricCar(Car):
    """电动汽车的独特之处"""
    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化父类的属性"""
        super().__init__(make, model, year)
        # super使子类可以调用父类的方法，父类也称超类（superclass）
        self.battery = Battery()
    def fill_gas_tank(self):
        """电动汽车没有油箱"""
        print("This car doesn't need a gas tank!")
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
my_tesla.battery.describe_battery()
# output: This car has a 70-kWh battery.

4. 导入类

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# 导入单个类
from car import Car
# 从一个模块导入多个类
from car import Car, ElectricCar
# 导入整个模块
import car
# 导入模块中的所有类
from car import *

5. 类方法与实例方法

上述介绍的方法调用都为实例方法，实例方法需要一个特定的对象实例。类方法的使用不需要特定的实例对象。

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class Point:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y
    # 这个类方法可以实现Point类的初始化
    @classmethod
    def zero(cls):
    	return cls(0, 0)
    def draw(self):
        print(f"Point ({self.x}, {self.y})")
        
point = Point.zero()

6. magic methods

python magic methods是一个很好magic methods指南。

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class Point:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y
    def __eq__(self, other):
        return self.x == other.x and self.y == other.y
    def __gt__(self, other):
        return self.x > other.x and self.y > other.y
    
    def __add__(self, other):
        return Point(self.x + other.x, self.y + other.y)
point = Point(1, 2)        
other = Point(1, 2)
print(point == other)  # True
print(point > other)   # False
combined = point + other
print(combined.x, combined.y) # 2, 4

7. 创建自定义容器

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class TagCloud:
    def __init__(self):
        self.tags = {}
    def add(self, tag):
        self.tags[tag] = self.tags.get(tag, 0) + 1
    # cloud["python"]
    def __getitem__(self, tag):
        return self.tags.get(tag, 0)
    # cloud["python"] = 10
    def __setitem__(self, tag, count):
        self.tags[tag] = count
    # cloud.len()
    def __len__(self):
        return len(self.tags)
    # 可迭代
    def __iter__(self):
        return iter(self.tags)
    
cloud = TagCloud()
cloud.add("python")
cloud.add("python")
cloud.add("python")
print(cloud.tags) # {"python": 3}

8. 私有成员

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self.__tags # 变量名前加双下划线，声明为类的私有成员变量
print(cloud.__dict__) # 可以查询该对象的所有成员变量，
# {'_TagCloud__tags': {}} # _类名__变量名，私有成员变量可以通过这种方式访问
print(cloud._TagCloud__tags)
# {"python": 3}

9. 特性

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# Java 思路
class Product:
    def __init__(self, price):
        self.__price = price
    def get_price(self):
        return self.__price
    def set_price(self, value):
        if value < 0:
            raise ValueError("Price cannot be negative.")
        self.__price = value
product = Product(-50) # Error: Price cannot be negative.

# Python 思路1
class Product:
    def __init__(self, price):
        self.set_price(price)
    def get_price(self):
        return self.__price
    def set_price(self, value):
        if value < 0:
            raise ValueError("Price cannot be negative.")
        self.__price = value
    # property 可以设置get，set，del
    price = property(get_price, set_price)
    
# Python 思路2
class Product:
    def __init__(self, price):
        self.price = price
    @property
    def price(self):
        return self.__price
    @price.setter
    def price(self, value):
        if value < 0:
            raise ValueError("Price cannot be negative.")
        self.__price = value
product = Product(-50) # Error: Price cannot be negative.

10. 抽象基类（abstract base class）

  1. 抽象基类不能被实例化。
  2. 子类必须实现父类中的抽象方法。
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from abc import ABC, abstractmethod

class InvalidOperationError(Exception):
    pass

class Stream(ABC):
    def __init__(self):
        self.opened = False
    def open(self):
        if self.opened:
            raise InvalidOperationError("Stream is already opened.")
        self.opened = True
    def close(self):
        if not self.opened:
            raise InvalidOperationError("Stream is already closed.")
        self.opened = False
    @abstractmethod
    def read(self):
        pass
    
class FileStream(Stream):
    def read(self):
        print("Reading data from a file.")

class NetworkStream(Stream):
    def read(self):
        print("Reading data from a network.")
        
class MemoryStream(Stream):
    pass
stream = Stream() # Error
stream = MemoryStream() # Error

Python标准库

Python标准库 是一组模块，安装的Python都包含它。你现在对类的工作原 理已有大致的了解，可以开始使用其他程序员编写好的模块了。可使用标准库中的任何函数和类，为此只需在程序开头包含一条简单的import语句。

  • Title: Python学习之路（9）类
  • Author: 茴香豆
  • Created at : 2022-07-03 21:03:30
  • Updated at : 2024-09-29 11:15:01
  • Link: https://hxiangdou.github.io/2022/07/03/Python_9/
  • License: This work is licensed under CC BY-NC-SA 4.0.
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Python学习之路（9）类
  1. 1. 创建和使用类
    1. 1.1创建Dog类
    2. 1.2根据类创建实例
  2. 2. 使用类和实例
  3. 3. 继承
    1. 3.1子类的方法_init_()
    2. 3.2重写父类的方法
    3. 3.3将实例用作属性
  4. 4. 导入类
  5. 5. 类方法与实例方法
  6. 6. magic methods
  7. 7. 创建自定义容器
  8. 8. 私有成员
  9. 9. 特性
  10. 10. 抽象基类（abstract base class）
  11. Python标准库