类与对象

1.Python的对象

使用对象组织数据

在程序中是可以做到和生活中那样，设计表格、生产表格、填写表格的组织形式的。

1. 在程序中设计表格，我们称之为：设计类(class) class Student: name None #记录学生姓名

2. 在程序中打印生产表格，我们称之为：创建对象 #基于类创建对象 stu_1 Student() stu_2 Student()

3. 在程序中填写表格，我们称之为：对象属性赋值 stu_1.name="张三"#为学生1对象赋予名称属性值 stu_2.name="李四"#为学生2对象赋予名称属性值

# 设计一个类（设计一张登记表）class Student:name = None # 记录学生姓名gender = None # 记录学生性别nationality = None # 记录学生国籍native_place = None # 记录学生籍贯age = None # 记录学生年龄# 创建一个对象stu_1 = Student()# 对象属性进行赋值stu_1.name = "张三"stu_1.gender = "男"stu_1.nationality = "中国"stu_1.native_place = "浙江省"stu_1.age = 20# 获取对象中记录的数据信息print(stu_1.name)print(stu_1.gender)print(stu_1.nationality)print(stu_1.native_place)print(stu_1.age)

输出结果为：

张三男中国浙江省20

总结：

1. 生活中或是程序中，我们都可以使用设计表格、生产表格、填写表格的形式组织数据

2. 进行对比，在程序中：

   设计表格，称之为：设计类(class)

   打印表格，称之为：创建对象

   填写表格，称之为：对象属性赋值

2.成员方法

类的定义和使用

在上一节中，我们简单了解到可以使用类去封装属性，并基于类创建出一个个的对象来使用。现在我们来看看类的使用语法： class 类名称:

类的属性

类的行为

1. class是关键字，表示要定义类了

2. 类的属性，即定义在类中的变量（成员变量）

3. 类的行为，即定义在类中的函数（成员方法）

4. 创建类对象的语法：对象 = 类名称()

可以使用类的具体对象去调用类内部提供的函数，需要调用self关键字

只有通过self，成员方法才能访问类的成员变量。

self关键字，尽管在参数列表中，但是传参的时候可以忽略它。

class Student:name = Nonedef say_hi(self):print("Hello大家好")​def say_hi2(self, msg):print(f"He1lo大家好，{msg}")​stu Student()stu.say_hi()#调用的时候无需传参stU.s8yh12("很高兴认识大家") #调用的时候，需要传msg参数

可以看到，在传入参数的时候，self是透明的，可以不用理会它。

可以看到，在传入参数的时候，self是透明的，可以不用理会它。

class Student:name = Nonedef say_hi(self):print(f"大家好，我是{self.name}，希望大家多多关照")def say_hi2(self, msg):print(f"大家好，我是{self.name}，{msg}")​stu = Student()stu.name = "张三"stu.say_hi()​stu2 = Student()stu2.name = "李四"stu2.say_hi()​stu3 = Student()stu3.name = "王五"stu3.say_hi2("我是python大佬")

3.类与对象

我们现实中的事物可以归结为两个方面：属性和行为

基于类创建对象

实际上它的概念和C++的类与对象，是差不多的

如下设计一个闹钟类

class Clock:id = None # 序列化price = None # 价格def ring(self):import winsoundwinsound.Beep(2000, 3000)# 构建两个闹钟对象并让其工作clock1 = Clock()clock1.id = "003032"clock1.price = 19.99print(f"闹钟ID：{clock1.id}，价格：{clock1.price}")clock1.ring()​clock2 = Clock()clock2.id = "003033"clock2.price = 19.99print(f"闹钟ID：{clock2.id}，价格：{clock2.price}")clock2.ring()

4.构造方法

属性（成员变量）的赋值

class Student:name = None # 名称age = None # 年龄tel = None # 手机号student1 = Student()student1.name = "张三"student1.age = 20student1.tel = "18012340000"​student2 = Student()student2.name = "李四"student2.age = 18student2.tel = "18112340000"

上方的代码，为对象的属性赋值需要依次进行，略显繁琐。

这时候我们就引出了构造方法

Python类可以使用：__ init __ ()方法，称之为构造法

可以实现：

1. 在创建对象（构造类）的时候，会自动执行

2. 在创建对象（构造类）的时候，将传入参数自动传递给__ init __方法使用

语法形式：

class Student:name = Noneage = Nonetel = Nonedef __init__(self, name, age, tel):self.name = nameself.age = ageself.tel = telprint("Student类创建了一个对象")stu = Student("张三",20,"18012340000")print(stu.name)print(stu.age)print(stu.tel)

5.其它内置方法

魔术方法：

上文学习的__init__构造方法，是Python类内置的方法之一。

这些内置的类方法，各自有各自的特殊功能，这些内置方法我们称之为：魔术方法

__str__字符串方法：

class Student:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = age# __str__魔术方法def __str__(self):return f"Student类对象，name:{self.name}，age:{self.age}"stu = Student("张三",20)print(stu)print(str(stu))

__lt__小于符号比较方法

直接对2个对象进行比较是不可以的，但是在类中实现_t方法，即可闻时完成：小于符号和大于符号2种比较

class Student:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = agedef __lt__(self, other):return self.age < other.age​stu1 = Student("张三",20)stu2 = Student("李四",21)print(stu1  stu2) # 结果：False

__le__小于等于比较符号方法

魔术方法：le可用于：=两种比较运算符上。

class Student:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = agedef __le__(self, other):return self.age < other.age​stu1 = Student("张三",20)stu2 = Student("李四",21)print(stu1 = stu2) # 结果：False

__eq__等于符号比较

class Student:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = agedef __le__(self, other):return self.age < other.age​stu1 = Student("张三",20)stu2 = Student("李四",21)print(stu1 == stu2) # 结果：Falseprint(stu1 == stu2) # 结果：False

面向对象的三大特性

面向对象编程，是许多编程语言都支持的一种编程思想。

简单理解是：基于模板（类）去创建实体（对象），使用对象完成功能开发。

面向对象包含3大主要特性：封装、继承、多态

6.封装

现实生活中，很多事物或者行为，对用户实际上有隐藏的属性和行为。

私有成员：

类中提供了私有成员的形式来支持：私有成员变量、私有成员方法

定义私有成员的方法也异常简单：

1. 私有成员变量：变量名以__开头（两个下划线）

2. 私有成员方法：方法名以__开头（两个下划线）

通过上述两步操作，就可以完成对私有成员的设置。

案例：

class Phone:IMEI = None # 序列号producer = None # 厂商__current_voltage = 1 # 当前电压 私有成员def __keep_single_core(self):print("让CPU以单核模式运行以节省电量") # 私有成员方法def call_by_5G(self):if self.__current_voltage >= 1:print("5G通话已开启")else:self.__keep_single_core()print("电量不足，无法使用5G通话")phone = Phone()phone.call_by_5G()

设计带有私有成员的手机

设计一个手机类，内部包含：

私有成员变量：is_5G_enable，类型bool，True表示开启5g，False表示关闭5g

私有成员方法：_ _ check_5g(),会判断私有成员_ _ is _ 5g_enable的值

若为True，打印输出：5g开启

若为False，打印输出：5g关闭，使用4g网络

公开成员方法：call_by._ 5g()，调用它会执行

调用私有成员方法：_ _check_5g()，判断5g网络状态

打印输出：正在通话中

运行结果：5g关闭，使用4g网络，正在通话中

class Phone:__is_5G_enable = False# 提供私有成员方法：__check_5G()def __check_5G(self):if self.__is_5G_enable:print("5G开启")else:print("5G关闭，使用4G网络")# 公开成员方法：call_by_5G()def call_by_5G(self):self.__check_5G()print("正在通话中")phone = Phone()phone.call_by_5G()

7.继承

1.单继承

一个子类继承单个父类

class 类名(父类名):类内容体

# 演示单继承class Phone:IMEI = None # 序列号producer = "HM" # 厂商def call_by_4G(self):print("4G通话")class Phone2023(Phone):face_id = "10001"def call_by_5G(self):print("2023年新功能：5G通话")phone = Phone2023()print(phone.producer)phone.call_by_4G()phone.call_by_5G()

2.多继承

一个子类继承多个父类

class Phone:IMEI = None # 序列号producer = "HM" # 厂商def call_by_4G(self):print("4G通话")​class NFCReader:nfc_type = "第五代"producer = "HM"def read_card(self):print("NFC读卡")def write_card(self):print("NFC写卡")class RemoteControl:rc_type = "红外遥控"def control(self):print("红外遥控开启")​class MyPhone(Phone, NFCReader, RemoteControl):pass​phone = MyPhone()phone.call_by_4G()phone.read_card()phone.write_card()phone.control()print(phone.producer)

多继承中，如果父类有同名方法或属性。先继承的优先级高于后继承。

3.复写

子类继承父类的成员属性和成员方法后，如果对其“不满意”，那么可以进行复写。

即：在子类中重新定义同名的属性或方法即可。

class Phone:IMEI = None # 序列号producer = "ITCAST" # 厂商​def call_by_5G(self):print("5G通话")​# 定义子类，复写父类成员class MyPhone(Phone):producer = "ITHEMA" # 复写子类的成员属性​def call_by_5G(self):print("开启CPU单核模式，确保通话的时候省电")print("使用5G网络进行通话")print("关闭CPU单核模式，确保性能")​phone = MyPhone()phone.call_by_5G()print(phone.producer)

4.调用父类同名成员

一旦复写父类成员，那么类对象调用成员的时候，就会调用复写后的新成员

如果需要使用被复写的父类的成员，需要特殊的调用方式：

方式一：

调用父类成员

使用成员变量：父类名.成员变量

使用成员方法：父类名.成员方法(self)

方法二：

使用super()调用父类成员

使用成员变量：super().成员变量

使用成员方法：super().成员方法()

class Phone:IMEI = None # 序列号producer = "ITCAST" # 厂商​def call_by_5G(self):print("5G通话")​# 定义子类，复写父类成员class MyPhone(Phone):producer = "ITHEMA" # 复写子类的成员属性​def call_by_5G(self):print("开启CPU单核模式，确保通话的时候省电")# 方法一print(f"父类的厂商是：{Phone.producer}")Phone.call_by_5G(self)# 方法二print(f"父类的厂商是：{super().producer}")super().call_by_5G()print("关闭CPU单核模式，确保性能")​phone = MyPhone()phone.call_by_5G()print(phone.producer)

8.类型注解

1.变量的类型注解

为什么需要类型注解？

在pycharm中编写代码，我们经常能够见到提示，提供一些可能选择的选项。

这是因为pycharm确定这个对象的类型

又或者当我们调用方法的时候，进行传参的时候（快捷键ctrl+p跳出提示）

会提示我们要传入两个参数进去，这是有内置模块random的方法提示的类型。这就引出了pycharm的类型注解。

Python在3.5版本的时候引入了类型注解，以方便静态类型检查工具，IDE等第三方工具。

类型注解：在代码中涉及数据交互的地方，提供数据类型的注解（显式的说明）。

主要功能：

1. 帮助第三方IDE工具（如PyCharm)对代码进行类型推断，协助做代码提示

2. 帮助开发者自身对变量进行类型注释（备注）

类型注解支持：

1. 变量的类型注解

2. 函数（方法）形参列表和返回值的类型注解

类型注解的语法

为变量设置类型注解

基础语法：变量:类型

基础容器类型注解：

var_1: int = 10var_2: float = 3.1415926var_3: bool = Truevar_4: str = "itheima"

容器类型详细注解：

my_list: list[int] = [1, 2, 3]my_tuple: tuple[str, int, bool] = ("itheima", 666, True)my_set: set[int] = {1, 2, 3}my_dict: dict[str, int] = {"itheima": 666}

注意：

元组类型设置类型详细注解，需要将每一个元素都标记出来

字典类型设置类型详细注解，需要2个类型，第一个是key，第二个是value

示例：

import randomimport json# 基础数据类型注解var_1: int = 10var_2: str = "itheima"var_3: bool = True​# 类对象类型注解class Student:passstu: Student = Student()​# 基础容器类型注解my_list: list = [1, 2, 3]my_tuple: tuple = (1, 2, 3)my_dict: dict = {"itheima": 666}​# 容器类型详细注解my_list: list[int] = [1, 2, 3]my_tuple: tuple[int, str, bool] = (1, "itheima", True)my_dict: dict[str, int] = {"itheima": 666}​# 在注释中进行类型注释var_4 = random.randint(1, 10) # type: intvar_5 = json.loads({'name': "张三"}) #type: dictdef func():return 10var_6 = func() # type: int# 类型注解的限制

为变量设置注解，显示的变量定义，一般无需注解：

var_1: int = 10var_2: str = "itheima"var_3: bool = Truevar_4: Student = Student()

如上，就算不写注解，也明确的知晓变量的类型

一般，无法直接看出变量类型的时候，我们才会添加变量的类型注解。

class Student:passvar_1: int = random.randint(1, 10)var_2: dict = json.loads(data)var_3: Student = func()

类型注解并不会真正的对类型做验证和判断。

也就是说，类型注解仅仅时提示性的，不是决定性的。

2.函数和方法类型注解

函数方法的类型注解——形参注解：

def func(data):data.app

在编写上述的函数（方法），使用形参data的时候，工具没有任何提示

在调用函数（方法），传入参数的时候，工具无法提示参数类型

这是因为我们在定义函数方法的时候没有给形参进行注解

函数（方法）的形参类型注解语法：

def 函数方法名(形参: 类型, 形参: 类型):passdef add(x: int, y: int):return x + ydef func(data: list):pass

函数（方法）的类型返回值注解语法：

def 函数方法名(形参: 类型, 形参: 类型) -> 返回值类型:passdef func(data: list) -> list:return data

3.Union联合类型注解

Union类型

from typing import Unionmy_list: list[Union[str, int]] = [1, 2, "itheima", "itcast"]my_dict: dict[str, Union[str, int]] = {"name":"张三", "age": 31}def func(data: Union[int, str]):pass

9.多态

多态，指的是：多种状态，即完成某个行为时，使用不同的对象会得到不同的状态。

class Animal:def speak(self):passclass Dog(Animal):def speak(self):print("在狗叫")class Cat(Animal):def speak(self):print("在猫叫")def make_noise(animal: Animal):animal.speak()dog = Dog()cat = Cat()make_nosie(dog)make_nosie(cat)

多态常做用在继承关系上

比如函数（方法）形参声明接收父类对象，实际传入父类的子类对象进行工作

即，以父类做定义声明，以子类做实际工作，用以获得同一行为和不同状态。

我们马上发现，父类Animal的speak方法，实际上是空实现的形式，也就是

class Animal:def speak(self):pass

这一块父类的代码，是一个抽象类（也叫接口），它的设计含义是有父类来确定方法，而由子类来决定具体方法的实现。

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

多用于做顶层设计（设计标准)，以便子类做具体实现。

也是对子类的一种软性约束，要求子类必须复写（实现）父类的一些方法

案例说明：

设计一个空调的多态调用：

class AC:def cool_wind(self):"""冷风"""passdef hot_wind(self):"""热风"""passdef swing_l_r(self):"""左右摆风"""passclass Midea_AC(AC):def cool_wind(self):print("美的空调核心制冷科技")def hot_wind(self):print("美的空调电热丝加热")def swing_l_r(self):print("美的空调无风感左右扫风")​class Gree_AC(AC):def cool_wind(self):print("格力空调核心制冷科技")def hot_wind(self):print("格力空调电热丝加热")def swing_l_r(self):print("格力空调无风感左右扫风")def make_cool(ac: AC):ac.cool_wind()midea_ac = Midea_AC()gree_ac = Gree_AC()​make_cool(midea_ac)make_cool(gree_ac)