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15分钟学Python 第22天：继承与多态

article 2024/11/16 8:17:28

Day 22：继承与多态

一、继承

1. 什么是继承？

继承是一种从已有类（父类或基类）创建新类（子类或派生类）的机制。子类可以获得父类的所有属性和方法，并且还可以增加新的属性和方法，或者重写父类的方法。

2. 继承的类型

单继承：一个子类只有一个父类。
多重继承：一个子类可以有多个父类。
层次继承：多个子类继承同一个父类。

3. 继承的语法

class Parent:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def greet(self):
        return f"Hello, my name is {self.name}."


class Child(Parent):
    def greet(self):
        return f"Hi, I'm {self.name}!"

二、示例代码

# 父类
class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def speak(self):
        return "Generic animal sound."

# 子类
class Dog(Animal):
    def speak(self):
        return "Woof!"

class Cat(Animal):
    def speak(self):
        return "Meow!"

# 创建对象
dog = Dog("Buddy")
cat = Cat("Mittens")

# 方法调用
print(dog.speak())  # 输出: Woof!
print(cat.speak())  # 输出: Meow!

三、代码运行流程图

下面是上面代码的运行流程图：

+-----------------+
|   Animal Class  |
+-----------------+
      |
      v
+-----------------+
|     Dog Class   | <----+
+-----------------+       |
|  speak()        |       |
+-----------------+       |
      |                   |
      v                   |
    "Woof!"              |
                         |
+-----------------------+
|     Cat Class         |
+-----------------------+
|  speak()              |
+-----------------------+
      |
      v
    "Meow!"

四、如何使用继承

1. 共享代码

通过继承，可以在子类中重用父类的方法和属性，这样可以减少代码的重复。

2. 扩展功能

子类可以添加新的方法和属性，扩展父类的功能。

3. 方法重写

子类可以重写父类的方法，以实现特定的功能。

五、实例：动物类

构建一个动物管理系统，展示继承的强大之处。

class Animal:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def make_sound(self):
        raise NotImplementedError("Subclass must implement abstract method.")

class Dog(Animal):
    def make_sound(self):
        return "Woof!"

class Cat(Animal):
    def make_sound(self):
        return "Meow!"

animals = [Dog("Buddy", 3), Cat("Whiskers", 2)]

for animal in animals:
    print(f"{animal.name} says: {animal.make_sound()}")

六、提纲摘要

主题	描述	示例
继承概念	从父类创建子类	`class Child(Parent): ...`
单继承	一个父类对应一个子类	`class B(A): ...`
多重继承	一个子类对应多个父类	`class C(A, B): ...`
方法重写	子类重新定义父类的方法	`def method(self): ...`
代码复用	子类可以使用父类的方法和属性	`super().__init__()`

七、多态

1. 什么是多态？

多态是指不同类的对象可以通过相同的接口进行访问。这意味着你可以用同样的方式调用不同类中的方法，而不需要了解具体的实现细节。

2. 多态的例子

通过上面的动物类示例，我们可以使用相同的方法访问所有动物，不论它们的具体类型。

for animal in animals:
    print(animal.make_sound())

这段代码将会输出每个动物的声音，尽管我们不知道每个动物对象的具体类型。

八、如何实现多态

定义相同名称的方法：确保不同类中有同名的方法。
使用基类的引用：通过基类的引用操作子类对象。

九、实例：多态实现

class Bird(Animal):
    def make_sound(self):
        return "Chirp!"

animals = [Dog("Buddy", 3), Cat("Whiskers", 2), Bird("Tweety", 1)]

for animal in animals:
    print(f"{animal.name} says: {animal.make_sound()}")