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Python聚合的概念与实现

article 2025/1/23 10:29:11

Python聚合的概念与实现

聚合（Aggregation）是面向对象编程中一种重要的类关系设计方式，它描述的是一个“整体与部分”的关系，即一个类通过引用另一个类的实例来实现其功能，但与组合不同的是，聚合中的整体与部分是相对独立的，部分可以脱离整体单独存在。

聚合的本质

聚合是一种“has-a”（拥有）关系，但更强调整体和部分的松散耦合。整体并不完全拥有部分，而是通过引用的方式与部分建立联系。换句话说，部分的生命周期不依赖于整体。例如，一个“教室”可以引用多个“学生”对象，而学生的存在并不依赖于教室。

以下通过生活中的例子来理解聚合的概念：

整体与部分关系：大学和教授。一个大学可以有多个教授，但教授本身并不是大学的内在组成部分，教授可以属于多个大学或者独立于大学存在。
相对独立性：与组合不同，聚合中的部分可以脱离整体独立存在。例如，删除大学对象时，教授对象依然可以存在。

聚合的特点

部分与整体的相对独立性
在聚合中，部分的生命周期独立于整体。删除整体对象时，部分对象不会随之删除。
通过引用实现关系
聚合的实现通常通过一个类的属性引用另一个类的实例来实现，而不是直接包含具体的部分对象。
松耦合设计
聚合强调的是整体与部分之间的弱依赖关系，这种松耦合的设计使系统更灵活，整体和部分可以独立演化。

代码示例

以下是一个简单的代码示例，用于展示聚合关系的实现：

# 定义部分类：学生
class Student:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 学生的姓名
        self.age = age    # 学生的年龄

    def introduce(self):
        """学生自我介绍"""
        print(f"大家好，我是{self.name}，今年{self.age}岁。")


# 定义整体类：教室
class Classroom:
    def __init__(self, room_number):
        self.room_number = room_number  # 教室编号
        self.students = []             # 学生列表

    def add_student(self, student):
        """向教室添加学生"""
        self.students.append(student)
        print(f"学生{student.name}已加入教室{self.room_number}。")

    def list_students(self):
        """列出教室中的所有学生"""
        print(f"教室{self.room_number}的学生有：")
        for student in self.students:
            print(f"- {student.name}")


# 创建学生对象
student1 = Student("张三", 20)
student2 = Student("李四", 21)

# 创建教室对象
classroom = Classroom("A101")

# 添加学生到教室
classroom.add_student(student1)
classroom.add_student(student2)

# 列出教室中的学生
classroom.list_students()

# 删除教室对象后，学生对象依然存在
del classroom
student1.introduce()  # 输出：大家好，我是张三，今年20岁。