Python语言学习：面向对象编程，类和对象，封装、继承和多态
Python语言学习：面向对象编程，类和对象，封装、继承和多态
2022年第03周。 这一周Python语言学习，记录如下。
01面向对象编OOP
1.1 为什么学习和应用OOP？
- 1 OOP适合更加复杂的需求分析和项目开发。
- 2 OOP具有更强大的封装能力。
- 3 OOP相比于面向过程编程（OPP），是另一种编程思维，从
谁来做思考需求分析和代码设计与开发。 - 4 OOP可以提升我数据科学工作的效率。
1.2 什么是OOP？
OOP全称是（Object Oriented Programming），面向对象编程，一种编程思维和方式。 面对需求分析时，OPP会思考怎么做这个需求，而OOP会思考谁来做这个需求，并且进一步思考这个谁需要具备什么特征和行为，即这个谁的属性和方法。通过OOP，可以把这个谁的属性和方法封装在一起，做成一个类。类是一种抽象，类似建房子的图纸；对象是类的具体化或者实例化，类似按着图纸建成一栋栋房子。这个房子有什么特征和能够做什么，就取决于房子的图纸（类）的先前的设计。你会发现，面向对象编程，更接近我们的生活，更能够灵活性地表达我们的生活。
1.3 怎么学习OOP？
通过OOP的概念，我们发现，学习OOP时，我们需要学习这些内容：
- 1 OOP是一种编程思维和方式。
- 2 OOP的需求分析是从
谁来做开始的，并且要想清楚这个谁要有什么职能。 - 3 OOP的两个核心概念：类和对象。
- 4 OOP的三个重要特性：封装、继承和多态。
- 5 OOP的属性和方法的类型，例如实例属性和方法、类属性和方法、静态方法。
- 6 学习和使用OOP来设计和实现负责的项目和系统。
02类和对象
2.1 概念描述
类和对象是OOP的两个核心概念。
类是抽象，不能直接使用，它是对一群具有相同特征或者行为的事物的一个统称。
- 1 特征称为属性
- 2 行为称为方法
对象是具体的，可以直接使用，它是类的具体存在，具有类所设计的属性和方法。
举例说明： 类相当于建房图纸，对象相当于按着建房图纸建造的一栋栋楼房。
在程序开发中，应该先有类，再有对象；应该先设计要使用的类，再设计其它类；设计类的时候遵循奥卡姆剃刀原则，即类设计的时候，不要增加没有的或者不必要的属性和方法。
2.2 类设计和生成
使用关键词class来设计类。
简单示例。
需求分析，需求如下
18岁的小明喜欢跑步和读书。
20岁的小红也喜欢跑步和读书。
根据需求，我们创建一个Person类，具有姓名和年龄属性，跑步和读书方法。
参考代码如下：
# 设计Person类
class Person:
# 创建实例属性
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
# 创建实例方法
def run(self):
print("%d岁的%s喜欢跑步" % (self.age, self.name))
def read(self):
print("%d岁的%s喜欢跑步" % (self.age, self.name))
# 生成小明对象
xiao_ming = Person("小明", 18)
xiao_ming.run()
xiao_ming.read()
# 生成小红对象
xiao_hong = Person("小红", 20)
xiao_hong.run()
xiao_hong.read()
结果如下。
03封装
封装是面向对象编程的一大特性。 OOP的第一步，把属性和方法封装到一个抽象类中。 外界使用类创建对象，然后用对象调用方法。 对象方法的细节被封装在类的内部。 前面的Person类就采用了封装技术。
04继承
OOP有三大特性，分别是封装、继承和多态。
- 1 封装，根据这个谁的职能将属性和方法封装到一个抽象的类中
- 2 继承，实现代码重用，相同的代码不需要重复编写。编写程序时，请遵循不写重复代码块的原则。
- 3 多态，不同的对象调用相同的方法，产生不同的执行结果，增加代码的灵活度，让代码可做更丰富的功能。
继承的知识点，罗列如下：
- 子类继承自父类，可以直接享受父类中已经封装好的方法，不需要再次开发。
- 子类根据自己职能，封装子类特有的属性和方法。
- 继承具有传递性。
- 当父类的方法实现不能满足子类需求时，可以对父类方法进行重写（一种是覆盖父类的方法，另一种是对父类方法功能进行扩展，需要的位置使用
super().父类方法） - 子类对象不能直接访问父类的私有属性和方法（一种隐私保护技术），可以通过父类的公有方法间接访问。
- 子类可以多个继承类，比方说，孩子类继承父亲和母亲类的特性和方法。多重继承的时候，避免各个类里面具有相同的方法。
- 如果没有父类，建议统一继承自
object。
05多态
多态是指不同的子类对象调用相同的父类方法，会产生不同的执行结果。 多态的知识点：
- 1 多态的好处，增加代码的灵活度
- 2 多态的构建，以继承和重写父类方法为前提。
继承和多态的一个简单实例。 需求分析： HR需要招聘程序员和设计师，基于OOP采用继承和多态编写代码。 参考代码：
class Person(object):
def __init__(self, name):
self.name = name
def work(self):
print("%s喜欢工作" % self.name)
class Programmer(Person):
def work(self):
print("%s编写代码" % self.name)
class Designer(Person):
def work(self):
print("%s设计UI" % self.name)
class HumanResources(object):
def __init__(self, name):
self.name = name
def hr_with_person(self, person):
print("%s招聘%s" % (self.name, person.name))
# 人才的工作职责
person.work()
# 创建一个程序员对象
xiao_ming = Programmer("小明")
# 创建一个设计是对象
xiao_hong = Designer("小红")
# 创建一个HR对象
xiao_fang = HumanResources("小芳")
# 招聘程序员
xiao_fang.hr_with_person(xiao_ming)
# 招聘设计师
xiao_fang.hr_with_person(xiao_hong)
结果如下：
06总结
OOP是一种编程方式和思维框架，掌握和熟悉OOP，可以响应更加复杂的需求和开发更加复杂的系统。 OOP的两大核心概念是类和对象，三大特性是封装、集成和多态。