1. 初识面向对象
想要通过面向对象去实现某个或某些功能时需要2步:
- 定义类,在类中定义方法,在方法中去实现具体的功能
- 通过类实例化出一个对象,通过对象去调用并执行方法
class Message: # 类名称首字母大写,多个单词用驼峰式命名
def send_email(self, email, content): # 在类中编写的函数称为方法,每个方法的第一个参数是self
text = "给{}发邮件,内容: {}".format(email, content)
print(text)
def send_wechat(self, vid, content):
text = "给{}发微信,内容: {}".format(vid, content)
print(text)
# 类的实例化,即在某个类下创建某个对象 (实例名=类名)
msg_object = Message() # 创建对象并实例化赋值给msg_object,创建了一块区域
# 调用类的方法 (实例名.方法)
msg_object.send_email("xxxx@.com", '注册成功')
msg_object.send_wechat('xxx', '注册成功')
1.1 初始化方法、对象、self
初始化方法:在每个类中都可以定义个特殊的__init__
初始化方法,在实例化类创建对时自动执行
- 当每个实例对象创建时,初始化方法的代码无须调用就会自动运行
- 利用这个特性,在编写习惯上,我们会在初始化方法内部完成实例属性的创建,为实例属性设置初始值,这样类中的其他方法就能直接、随时调用
- 除了设置固定常量,初始化方法同样可以接收其他参数,让传入的这些数据能作为属性在类的方法之间流转。
self
:代表类的实例,是通过类创建的实例(注意:在定义类时这个实例我们还没有创建,它表示我们使用类时创建的那个实例)
- self本质上就是一个参数,这个参数是Python内部会提供,其实本质上就是调用当前方法的那个对象
- 会接收实例化过程中传入的数据,当实例对象创建后,实例便会代替self,在代码中运行
- 只要在类中用
def
创建方法时,就必须把第一个参数位置留给self
,并在调用方法时忽略它 (不用给self传参) - 内部使用:当在类的方法内部想调用类属性或其他方法时,要采用
self.属性名
或self.方法名
的格式 - 外部使用:类中的方法需要由这个类的对象来触发并执行( 对象.方法名 ),且在执行时会自动将对象当做参数传递给self,以供方法中获取对象中已封装的值。
对象:让我们可以在它的内部先封装一部分数据,以后想要使用时,再去里面获取。
- 基于类实例化出来"一块内存",默认里面没有数据;经过类的
__init__
方法,可以在内存中初始化一些数据
class Message: # 类名称首字母大写或驼峰式命名
flag = 'send' # 类变量
def __init__(self, content): # 初始化方法,为实例进行数据的初始化
self.data = content # 实例变量,默认指向了当前的实例对象
def send_email(self, email): # 在类中编写的函数称为方法,每个方法的第一个参数是self
data = "给{}发邮件,内容: {}".format(email, self.data)
print(data)
def send_wechat(self, vid): # 在类中编写的函数称为方法,每个方法的第一个参数是self
data = "给{}发微信,内容: {}".format(vid, self.data)
print(data)
# 类的实例化,即在某个类下创建某个对象 (实例名=类名)
# 1. 根据类创建一个对象(内存的一块区域)
# 2. 执行 __init__ 方法,默认会将创建的那块区域的内存地址当做self参数传递进去,往区域中放入(data = "注册成功")
msg_object = Message("注册成功") # 对象 = 类名(), 自动执行类中的 __init__ 方法
# 调用类的方法(实例名.方法)
msg_object.send_email("xxxx@.com") # 给xxx@xx.com发邮件,内容: 注册成功
msg_object.send_wechat("xxx") # 给xxx发微信,内容: 注册成功
# 类可以创建多个对象并执行其中的方法
login_object = Message("登录成功")
login_object.send_email("xxxx@.com") # 给xxxx@.com发邮件,内容: 登录成功
login_object.send_wechat("xxx") # 给xxx发微信,内容: 登录成功
- 面向对象的思想:实例化对象时将一些数据封装到对象中,在执行方法时,再去对象中获取。
- 函数式的思想:函数内部需要的数据均通过参数的形式传递。
1.2 常见成员
- 类变量:属于类,可以被实例变量调用,也可以被类变量调用 (类似全局变量)
- 实例变量:属于对象,只能被实例对象调用,不能被类对象调用
- 实例方法(绑定方法的一种):属于类,通过对象调用 或 通过类调用
class Person:
# 类变量
env = 'cls_env'
def __init__(self, n1, n2):
# 实例变量
self.name = n1
self.age = n2
self.env = 'instance_env'
# 实例方法
def show(self):
msg = "我叫{},今年{}岁。".format(self.name, self.age)
print(msg)
# 调用类变量
print(Person.env) # cls_env
# 实例化对象
obj = Person('小明', 18)
# 调用实例变量
print(obj.env) # instance_env
# 调用实例方法
obj.show() # 我叫小明,今年18岁。
1.3 面向对象的作用示例
- 将数据封装到一个对象,便于以后使用
class UserInfo:
def __init__(self, name, pwd): # __init__方法,类实例化的初始化方法
self.name = name # 实例变量(实例属性)
self.password = pwd # 实例变量(实例属性)
def run():
user_object_list = []
# 用户注册
while True:
username = input("用户名: ")
if username.upper() == "Q":
break
userpwd = input("密码: ")
# 实例化出一个对象 user_object,对象中有 name/pwd实例变量(实例属性)
user_object = UserInfo(username, userpwd)
user_object_list.append(user_object)
# 展示用户信息
for obj in user_object_list:
print(obj.name, obj.password)
run()
# 用字典也可以实现做封装,只不过字典在操作值时还需要自己写key,面向对象只需要"对象.实例变量" 即可获取对象中封装的数据
# 总结:
# - 数据封装到对象,以后再去获取
# - 规范(约束)数据
- 将数据封装到对象中,在方法中对原始数据进行加工处理
"""
user_list = ["用户-{}".format(num) for num in range(1, 3000)]
# 分页显示,每页显示10条
while True:
page = int(input("输入页码: "))
start_index = (page - 1) * 10
end_index = page * 10
page_data_list = user_list[start_index:end_index]
for item in page_data_list:
print(item)
"""
class Pagination:
def __init__(self, current_page, per_page_num=5):
self.per_page_num = per_page_num
if type(current_page) != int:
if not current_page.isdecimal():
self.current_page = 1
return
current_page = int(current_page)
if current_page < 1:
self.current_page = 1
return
self.current_page = current_page
@property
def start(self):
return (self.current_page - 1) * self.per_page_num
@property
def end(self):
return self.current_page * self.per_page_num
user_list = ["用户-{}".format(num) for num in range(1, 3000)]
while True:
page = input("输入页码: ")
if page.upper() == 'Q':
break
pg_obj = Pagination(page, 10)
page_data_list = user_list[pg_obj.start:pg_obj.end]
for item in page_data_list:
print(item)
- 根据类创建多个对象,在方法中对对象中的数据进行修改
class Police:
"""警察"""
def __init__(self, name, role):
self.name = name
self.role = role
if role == "队员":
self.hit_points = 200
else:
self.hit_points = 500
def show_status(self):
""" 查看警察状态 """
message = "警察{}的生命值为:{}".format(self.name, self.hit_points)
print(message)
def bomb(self, terrorist_list):
""" 投炸弹,炸掉恐怖分子 """
for terrorist in terrorist_list:
terrorist.blood -= 200
terrorist.show_status()
class Terrorist:
""" 恐怖分子 """
def __init__(self, name, blood=300):
self.name = name
self.blood = blood
def shoot(self, police_object):
""" 开枪射击某个警察 """
police_object.hit_points -= 5
police_object.show_status()
self.blood -= 2
def strafe(self, police_object_list):
""" 扫射某些警察 """
for police_object in police_object_list:
police_object.hit_points -= 8
police_object.show_status()
def show_status(self):
""" 查看恐怖分子状态 """
message = "恐怖分子{}的血量值为:{}".format(self.name, self.blood)
print(message)
def run():
# 1.创建3个警察
p1 = Police("三壮", "队员")
p2 = Police("二壮", "队员")
p3 = Police("大壮", "队长")
# 2.创建2个匪徒
t1 = Terrorist("大傻蛋")
t2 = Terrorist("小傻蛋")
# 大傻蛋匪徒射击警察大壮
t1.shoot(p3)
# 大傻蛋匪徒扫射
t1.strafe([p1, p2, p3])
# 小傻蛋射击二壮
t2.shoot(p2)
# 三壮炸了那群匪徒
p1.bomb([t1, t2])
# 三壮又炸了一次匪徒大傻蛋
p1.bomb([t1])
if __name__ == '__main__':
run()
2. 三大特性
面向对象编程在很多语言中都存在,这种编程方式有三大特性:封装
、继承
、多态
2.1 封装
封装主要体现在两个方面:
- 将同一类方法封装到了一个类中,例如上述示例中:匪徒的相关方法都写在Terrorist类中;警察的相关方法都写在Police类中。
- 将数据封装到了对象中,在实例化一个对象时,可以通过
__init__
初始化方法在对象中封装一些数据,便于以后使用。
2.2 继承
传统的理念中有:儿子可以继承父亲的财产。
在面向对象中也有这样的理念,即:子类可以继承父类中的方法和类变量(不是拷贝一份,父类的还是属于父类,子类可以继承而已
class Base: # 父类 (基类)
def func(self):
print("Base.func")
class Son(Base): # 子类 (派生类)
def show(self):
print("Son.show")
s1 = Son()
s1.show()
s1.func() # 优先在自己的类中找,自己没有才去父类
s2 = Base()
s2.func()
- 继承的作用:代码复用
class Base:
def f1(self):
pass
class Foo(Base):
def f2(self):
pass
class Bar(Base):
def f3(self):
pass
obj1 = Foo()
obj1.f2()
obj1.f1()
练习题
class Base:
def f1(self):
print('base.f1')
class Foo(Base):
def f2(self):
print('before')
self.f1() # 调用了f1方法,自己没有,去父类找
print('foo.f2')
obj = Foo()
obj.f2()
# 1. print('before')
# 2. self.f1() -> obj.f1() -> print('base.f1')
# 3. print('foo.f2')
"""
输出:
before
base.f1
foo.f2
"""
class Base:
def f1(self):
print('base.f1')
class Foo(Base):
def f2(self):
print("before")
self.f1() # obj,Foo类创建出来的对象。 obj.f1
print('foo.f2')
def f1(self):
print('foo.f1')
obj = Foo()
obj.f1() # obj对象到底是谁?优先就会先去谁里面找
"""
foo.f1
"""
obj.f2()
"""
before
foo.f1
foo.f2
"""
class Base:
def f1(self):
print('before')
self.f2()
print('base.f1')
def f2(self):
print('base.f2')
class Foo(Base):
def f2(self):
print('foo.f2')
obj = Foo()
obj.f1()
# 1. 优先去Foo类中找f1,因为调用f1的那个对象是Foo类创建出来的,Foo自己的类中没有f1方法去父类找到 -> print('before')
# 2. self.f2() --> # 还是优先去Foo类中找f2,因为调用f2的那个对象是Foo类创建出来的 --> print('foo.f2')
# 3. print('base.f1')
b1 = Base()
b1.f1()
# 1. print('before')
# 2. self.f2() 优先去Base类中找f2,因为调用f1的那个对象是Foo类创建出来的 -> print('base.f2')
# 3. print('base.f1')
# python支持多继承
# 多继承方法的优先级 - 从左到右
class TCPServer:
def f1(self):
print("TCPServer")
class ThreadingMixIn:
def f1(self):
print("ThreadingMixIn")
class ThreadingTCPServer(ThreadingMixIn, TCPServer):
def run(self):
print('before')
self.f1()
print('after')
obj = ThreadingTCPServer()
obj.run()
# 1. print('before')
# 2. self.f1() -> 优先去在自己的类找f1,自己的类中没有f1方法去父类找(从左到右-ThreadingMixIn) -> print("ThreadingMixIn")
# 3. print('after')
# 分析obj.serve_forever()流程
class BaseServer:
def serve_forever(self, poll_interval=0.5):
self._handle_request_noblock()
def _handle_request_noblock(self):
self.process_request(request, client_address)
def process_request(self, request, client_address):
pass
class TCPServer(BaseServer):
pass
class ThreadingMixIn:
def process_request(self, request, client_address):
pass
class ThreadingTCPServer(ThreadingMixIn, TCPServer):
pass
obj = ThreadingTCPServer()
obj.serve_forever()
小结:
- 执行
对象.方法
时,优先去当前对象所关联的类中找,没有的话再取它的父类中查找。 - Python支持多继承:先继承左边、再继承右边的
- self到底是谁?(看对象是关于哪个类创建的,就先去那个类找,如没有再看继承关系)去self对应的那个类中去获取成员,没有就按照继承关系向上查找 。
2.3 多态
Python对数据类型没有任何限制,所以天生支持多态
在程序设计中,鸭子类型(duck typing)是动态类型的一种风格。在鸭子类型中,关注点在于对象的行为,能作什么;而不是关注对象所属的类型,例如:一只鸟走起来像鸭子、游泳起来像鸭子、叫起来也像鸭子,那么这只鸟可以被称为鸭子
多态的核心思想:不同对象可以对相同的方法进行不同的实现,这样在运行时可以根据对象的类型来决定调用哪个实现,从而实现了灵活性和可复用性
class Email(object):
def send(self):
print("发邮件")
class Message(object):
def send(self):
print("发短信")
send_messages = [Email(), Message()]
for item in send_messages:
item.send()
3. 再看数据类型
在初步了解面向对象之后,再来看看我们之前学习的:str、list、dict等数据类型,他们其实都一个类,根据类可以创建不同类的对象。
# 实例化一个str类的对象v1
v1 = str("小明")
# 通过对象执行str类中的upper方法。
data = v1.upper()
print(data)
4. 练习题
- 简述面向对象三大特性
- 封装:同种函数和数据的归类
- 继承:提高代码复用性,子类继承父类方法,并子类可以将父类方法重写
- 多态:一个形参的多种数据形式
- 以下代码体现 向对象的什么特性?
"""
class Person(object):
def __init__(self, name, age, gender):
self.name = name
self.age = age
self.gender = gender
obj = Person('小明', 18, '男') # 封装
"""
"""
class Message(object):
def email(self):
pass
def msg(self):
pass
def wechat(self):
pass
# 封装
"""
- 看代码写结果
class Foo:
def func(self):
print('foo.func')
obj = Foo()
result = obj.func() # print('foo.func')
print(result) # None 没有return返回值
- 看代码写结果
class Base1:
def f1(self):
print('base1.f1')
def f2(self):
print('base1.f2')
def f3(self):
print('base1.f3')
self.f1()
class Base2:
def f1(self):
print('base2.f1')
class Foo(Base1, Base2):
def f0(self):
print('foo.f0')
self.f3()
obj = Foo() # 实例化一个对象obj
obj.f0()
- 看代码写结果
class Base:
def f1(self):
print('base.f1')
def f3(self):
self.f1()
print('base.f3')
class Foo(Base):
def f1(self):
print('foo.f1')
def f2(self):
print('foo.f2')
self.f3()
obj = Foo()
obj.f2()
- 补充代码实现
user_list = []
while True:
user = input("请输入用户名:")
pwd = input("请输入密码:")
email = input("请输入邮箱:")
"""
# 需求
1. while循环提示 户输 : 户名、密码、邮箱(正则满足邮箱格式)
2. 为每个用户创建一个对象,并添加到user_list中。
3. 当列表中的添加 3个对象后,跳出循环并以此循环打印所有用户的姓名和邮箱
"""
import re
class Message:
def __init__(self, user, pwd, email):
self.user = user
self.pwd = pwd
self.email = email
user_list = []
count = 1
while count <= 3:
count += 1
user = input("请输入用户名:")
pwd = input("请输入密码:")
email = input("请输入邮箱:")
match_object = re.match("\w+@\w+\.(com|cn|net)", email)
if not match_object:
print("输入邮箱的格式不正确!")
break
user_info = Message(user, pwd, email)
user_list.append(user_info)
for item in user_list:
print(item.user, item.email)
- 实现用户注册和登录
class User:
def __init__(self, name, pwd):
self.name = name
self.pwd = pwd
class Account:
def __init__(self):
# 用户列表,数据格式:[user对象,user对象,user对象]
self.user_list = []
def login(self):
"""
用户登录,输入用户名和密码然后去self.user_list中校验用户合法性
:return:
"""
name = input("请输入用户名:")
passwd = input("请输入密码:")
for item in self.user_list:
if name == item.name and passwd == item.pwd:
print("登陆成功!")
return
else:
print("登陆失败!")
def register(self):
"""
用户注册,没注册一个用户就创建一个user对象,然后添加到self.user_list中,表示注册成功。
:return:
"""
name = input("请输入用户名:")
passwd = input("请输入密码:")
user = User(name, passwd)
self.user_list.append(user)
self.login()
def run(self):
model_dic = {
"1": ["注册用户", self.register],
"2": ["登陆账户", self.login],
}
for key, value in model_dic.items():
print(f'{key}-{value[0]}')
choice = input("请输入您想要的功能序号:")
model_dic[choice][1]()
if __name__ == '__main__':
obj = Account()
obj.run()