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【Python】面对对象超全总结：封装，继承，多态

article 2025/1/23 18:12:45

文章目录

  • 一.类与对象
  • 二.类中的特殊方法
    • 2.1构造方法
    • 2.2魔术方法
  • 三.封装
  • 四.继承
    • 4.1单继承
    • 4.2多继承
    • 4.3重写
  • 五.运算符重载
  • 六.类型注解
    • 6.1变量的类型注解
    • 6.2函数（方法）的类型注解
    • 6.3Union类型
  • 七.多态
  • 八.抽象类（接口）

我们先来看一个使用对象组织数据：

在这里插入图片描述

【代码示例】：

class Student:
    name = None   # 记录学生的姓名
    gender = None  # 记录学生的性别
    nationality = None  # 记录学生国籍
    native_place = None # 记录学生籍贯
    age = None

# 创建一个对象
stu_1 = Student
# 对象属性进行赋值
stu_1.name = "林俊杰"
stu_1.gender = "男"
stu_1.nationality = "中国"
stu_1.native_place = "山东省"
stu_1.age = 31
# 获取对象中的信息
print(stu_1.name)
print(stu_1.gender)
print(stu_1.nationality)
print(stu_1.native_place)
print(stu_1.age)

'''运行结果：
林俊杰
男
中国
山东省
31'''

一.类与对象

类的定义

python中使用class关键字来定义一个类，语法如下：

class 类名:
    属性名 = 属性值
    def 方法名(self，形参1,...,形参n):
        方法体

在类中可以定义对象的属性和方法，属性和方法类似于前面所讲的变量和函数，但类中方法形参表的第一个参数是self，它是一个指代对象的默认参数。

  • 它用来表示类对象自身的意思
  • 当我们使用类对象调用方法时，self会自动被Python传入
  • 在方法内部，想要访问类的成员变量，必须使用self

即在成员方法中访问成员变量，是通过参数列表中self.访问到的

【代码示例】

class Student:
    name = None
    def say_hi(self):
        print(f"大家好，我是{self.name},欢迎大家")
stu = Student()
stu.name = "菜菜"
stu.say_hi()

'''运行结果：
大家好，我是菜菜,欢迎大家'''

二.类中的特殊方法

2.1构造方法

作用：在创建对象时对对象的属性进行初始化。

  • 在创建类对象（构造类）的时候，会自动执行
  • 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

每个类中都有一个构造方法__init__()，如果类中显式定义了构造方法，那么创建对象时调用的是显式定义的构造方法；否则调用默认的构造方法。

init()方法可以分为无参构造方法和有参构造方法

（1）使用无参构造方法创建对象时，所有对象的属性都有相同的初始值

（2）使用有参构造方法创建对象时，所有对象的属性可以有不同的初始值

【代码示例】

class Student:
    def __init__(self,name,age,tel):
        self.name = name   # 赋值的同时定义了成员变量
        self.age = age
        self.tel = tel
        print("Student类创建了一个类对象")

stu = Student("菜菜",22,"1237867826")
print(stu.name)
print(stu.age)
print(stu.tel)

'''运行结果：
Student类创建了一个类对象
菜菜
22
1237867826'''

2.2魔术方法

上面学习的__init__构造方法，是Python类内置的方法之一。这些内置的类方法，各有各的特殊功能，这些内置方法我们称之为——魔术方法

下面是几个常见的魔术方法：

在这里插入图片描述

__str__字符串方法

当类对象需要被转换成字符串之时，输出的结果是内存地址，内存地址没有多大作用，我们可以通过__str__方法，控制类转换为字符串的行为。

class Student:
    def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.age = age
    # __str__魔术方法
    def __str__(self):
        return f"Student类对象，name:{self.name},age:{self.age}"
stu = Student("菜菜",22)
print(stu)
print(str(stu))

'''运行结果：
Student类对象，name:菜菜,age:22
Student类对象，name:菜菜,age:22'''

__lt__大于小于比较方法

直接对两个对象进行比较是不可以的，但是在类中实现__lt__方法，即可同时完成：小于符号和大于符号两种比较

class Student:
    def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.age = age
    # __lt__魔术方法
    def __lt__(self,other):
        return self.age < other.age
stu1 = Student("菜菜",22)
stu2 = Student("肉肉",24)
print(stu1 < stu2)
print(stu1 > stu2)
'''运行结果：
True
False'''

__le__小于等于比较方法

__le__可用于：<=，>=两种比较运算符上

class Student:
    def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.age = age
    # __lt__魔术方法
    def __lt__(self,other):
        return self.age < other.age
    # __le__魔术方法
    def __le__(self,other):
        return self.age <= other.age
stu1 = Student("菜菜",22)
stu2 = Student("肉肉",22)
print(stu1 <= stu2)
print(stu1 >= stu2)

'''运行结果：
True
True'''

__eq__比较运算符实现方法

  • 不实现__eq__方法，对象之间可以比较，但是比较内存地址，也就是：不同对象==比较一定是False结果
  • 实现了__eq__方法，就可以按照自己的想法来决定两个对象是否相等了
class Student:
    def __init__(self,name,age):
        self.name = name
        self.age = age
    # __eq__魔术方法
    def __eq__(self,other):
        return self.age <= other.age
stu1 = Student("菜菜",22)
stu2 = Student("肉肉",22)
print(stu1 == stu2)
'''运行结果：
True'''

三.封装

封装是面向对象的重要特征之一，它的基本思想是对外隐藏类的实现细节，提供用于访问类成员的公开接口。

为了契合封装的思想，定义类时要满足以下两点：

  1. 将属性私有化
  2. 定义两个供外界调用的公有方法，分别用于设置和获取私有属性的值。

定义私有成员：

  • 私有成员变量：变量名以__开头（两个下划线）
  • 私有成员方法：方法名以__开头（两个下划线）

使用私有成员：

在这里插入图片描述

私有成员无法被类对象使用，但是可以被其他成员使用

【代码示例】

class Phone:
    __current_voltage = 0.5
    def __keep_single_core(self):
        print("让CPU以单核模式运行")
    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")
phone = Phone()
phone.call_by_5g()

'''运行结果：
让CPU以单核模式运行
电量不足
'''

四.继承

继承是面向对象的重要特征之一，它主要用于描述类与类之间的关系，在原有类的基础上扩展原有类的功能。如果类与类之间具有继承关系，被继承的类称为父类或基类，继承其他类的类称为子类或派生类，子类会自动拥有父类的公有成员，但不会拥有父类的私有成员，也不能访问父类的私有成员。

4.1单继承

单继承就是子类只继承一个父类，其语法格式为：

class 子类名(父类名):

【代码示例】

class Phone:
    IMEI = None
    producer = "HM"
    def call_by_4g(self):
        print("4g通话")
class Phone2022(Phone):
    face_id = "10001"
    def call_by_5g(self):
        print("2022年新功能:5g通话")
phone = Phone2022()
print(phone.producer)
phone.call_by_4g()
phone.call_by_5g()

'''运行结果：
HM
4g通话
2022年新功能:5g通话'''

4.2多继承

程序中的一个类可以继承多个类，也自动拥有所有父类的公有成员，多继承的语法格式为：

class 子类名(父类名1,父类名2，...)

如果继承的多个父类中有同名的方法怎么办？

如果子类继承的多个父类是平行关系的类，那么子类先继承哪个类，就会先调用哪个类的方法。

pass关键字

是普通的占位语句，用来保证函数或者方法或者类定义法的完整性

【代码示例】

# 父类1
class Phone:
    IMEI = None
    producer = "HM"
    def call_by_4g(self):
        print("4g通话")
class Phone2022(Phone):
    face_id = "10001"
    def call_by_5g(self):
        print("2022年新功能:5g通话")
# 父类2
class NFCReader:
    nfc_type = "第五代"
    producer = "HN"
    def read_card(self):
        print("NFC读卡")
    def write_card(self):
        print("NFC写卡")
# 父类3
class RemoteControl:
    rc_type = "红外遥控"
    def control(self):
        print("红外遥控开启")
# 子类
class MyPhone(Phone,NFCReader,RemoteControl):
    pass  # 补全语法，不让语法产生错误
phone = MyPhone()
print(phone.producer)
phone.call_by_4g()
phone.read_card()
phone.write_card()
phone.control()

'''运行结果：
HM
4g通话
NFC读卡
NFC写卡
红外遥控开启'''

4.3重写

子类会原封不同地继承父类的方法，但子类有时需要按自己的需求对继承来的方法进行调整。

此时可以在子类中重写从父类继承来的方法。

python中重写父类方法的方式：在子类中定义和父类方法同名的方法，然后重新编写方法体即可。

【代码示例】

class Phone:
    IMEI = None
    producer = "ITCAST"
    def call_by_5g(self):
        print("5g通话")
class MyPhone(Phone):
    producer = "ITHEIMA"
    def call_by_5g(self):
        print("关闭5g")
phone = MyPhone()
phone.call_by_5g()
print(phone.producer)

'''运行结果：
关闭5g
ITHEIMA'''

多用父类同名成员

子类重写了从父类继承来的方法后，无法直接访问父类的同名方法，

如果需要使用被重写的父类的话，需要特殊的调用方式：

①调用父类成员

使用成员变量：父亲名.成员变量

使用成员方法：父亲名.成员方法(self)

②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()

五.运算符重载

【代码示例】

class Phone:
    IMEI = None
    producer = "ITCAST"
    def call_by_5g(self):
        print("5g通话")
class MyPhone(Phone):
    producer = "ITHEIMA"
    def call_by_5g(self):
        # 方式1
        # print(f"父类的产商是：{Phone.producer}")
        # Phone.call_by_5g(self)
        # 方式2
        print(f"父类的产商是：{super().producer}")
        super().call_by_5g()
        print("关闭5g")
phone = MyPhone()
phone.call_by_5g()
print(phone.producer)

'''运行结果：
父类的产商是：ITCAST
5g通话
关闭5g
ITHEIMA'''

六.类型注解

在这里插入图片描述

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：

  • 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
  • 帮助开发者自身对变量进行类型注释

支持：

  • 变量的类型注解
  • 函数（方法）形参列表和返回值的类型注解

6.1变量的类型注解

【语法】：变量：类型

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

除了使用上述方法做注解外，也可以在注释中进行类型注解

【语法】：# type:类型

在这里插入图片描述

注意：类型注解仅仅是提示性的，不是决定性的。数据类型和注解类型也不会导致错误。

6.2函数（方法）的类型注解

在这里插入图片描述

【语法】：

def 函数方法名(形参名：类型，形参名：类型，....):
    pass

对返回值进行注解：

def 函数方法名(形参名：类型，形参名：类型，....)->返回值类型:
    pass

6.3Union类型

使用Union可以定义联合类型注解

Union的使用方式：

  • 导包：from typing import Union
  • 使用：Union[类型，....,类型]

在这里插入图片描述

同样，union也可以给函数做注解->

在这里插入图片描述

七.多态

多态是面向对象的重要特征，它的表现形式是：让不同类的同一方法，可以通过相同的接口调用，表现出不同的行为。

在这里插入图片描述

例如：定义一个Cat类和一个Dog类，两个类中都定义shout()方法：

class Cat:
    def shout(self):
        print("喵喵")
class Dog:
    def shout(self):
        print("汪汪")
 
#定义一个接口，通过这个接口调用Cat类和Dog类中的shout()方法
def shout(obj):
    obj.shout()
 
cat = Cat()
dog = Dog()
shout(cat)
shout(dog)

在函数shout(obj)中，参数obj代表一个对象，可以是Cat类的实例，也可以是Dog类的实例，甚至是其他类的实例。通过传递不同的对象给shout(obj)函数，可以实现对不同类中相同名称方法的调用。

利用多态这一特性编写代码不会影响类的内部设计，但可以提高代码的兼容性，让代码的调度更加灵活。

可见，父类Animal的shout方法，是空实现：

在这里插入图片描述

八.抽象类（接口）

抽象类就好比定义一个标准

包含了一些抽象的方法，要求子类必须实现。自己没有具体的实现方法。

在这里插入图片描述


http://www.kler.cn/a/515226.html

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