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第8章 面向对象程序设计
Chap8 Object-oriented
There is a road in the mountains of books, and diligence is the path
面向对象
2
fp.read()
','.join(['Amy', 'John', 'Tom'])
这些都是面向对象程序设计的形式
面向对象程序设计基本概念
8.1
3
程序设计范式（paradim）
4
面向过程程序设计
面向对象程序设计
函数式设计
逻辑式程序设计
面向对象程序设计
8.1
5
8.1.1 面向对象程序设计
6
面向对象程序设计
对象（实例）
由数据及能对其实施的操作所构成的封装体
类
类描述了对象的特征（数据和操作）
7
面向对象程序设计
8
面向对象程序设计：以数据为中心的程序设计方式
隐藏数据细节
更接近自然思考方式
面向过程程序设计：以功能为中心的程序设计方式
需要数据细节
面向对象程序设计
9
[4, 2, 7, -1, 3]构建了一个列表对象，x是对其的引用，由于列表对象允许使用sort()方法进行排序，因此通过x.sort()的调用将x引用的对象进行排序
>>> x = [4, 2, 7, -1, 3]
>>> x.sort()
>>> x
[-1, 2, 3, 4, 7]
8.1.2 面向对象程序设计的基本特征
10
封装
抽象
多态
继承
面向对象程序设计
面向对象程序设计（OOP）
Encapsulation
Polymorphism
Inheritance
Abstraction
面向对象程序设计的基本特征
抽象（Abstraction）与封装（Encapsulation）
抽象是指对现实世界问题和实体的本质表现；问题分解成数据和数据上的操作
封装是将程序具体的实现细节进行隐藏的一种机制
抽象是抽取现实问题和实体的本质，封装是将这些本质包装起来进行内部实现
12
Abstraction
Encapsulation
面向对象程序设计的基本特征
继承（Inheritance）
新创建的类的一些特征（包括属性和方法）可以从其他已有的类获得
子类继承父类的所有属性和方法，允许修改或添加其他的特征，父类保持不变
提高程序设计的代码复用性
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Inheritance
面向对象程序设计的基本特征
多态（Polymorphism）与绑定（Binding）
多态指一个事物有多种不同的解释，根据传递参数的不同执行不同的函数或操作不同的代码
绑定是指在具体某次使用多态元素时确定使用的是哪一种形式
14
Polymorphism
Binding
类与对象
8.2
15
类与对象
类是对象的特征抽象
对象是类的具体化
16
8.2.1 类
17
类的定义和方法1
18
ClassName, 类的名称
类文档字符串，提供查询时的帮助信息
1
3
3
1
2
class ClassName:
'''类文档字符串'''
类体
File
2
类体, 需要缩进，定义一些类的属性和方法
19
类的定义和方法1
20
class Dog:
'''define Dog class'''
def greet(self):
print('Hi')
File
class MyDate:
'''
this is a very simple example class
'''
pass
File
如果类中没有任何属性和方法，仅作为名称空间使用，类体可以用pass语句表示
类的定义和方法2
21
父类, 可选，指定从某个已定义的类继承
1
1
class ClassName(object):
'''类文档字符串'''
类体
File
2
object，万类之源
2
类的定义与方法2
22
定义类的属性
定义类的函数（方法）
class Dog(object):
'''define Dog class'''
counter = 0
def greet(self):
print('Hi')
File
Input and Output
>>> Dog.counter
0
23
24
例8-1 学院人员信息类
人员的信息包括姓名、年龄
可以通过方法增删改和输出
人员信息
25
File
# Filename: Prog8-1.py
class PersonInfo:
'''define PersonInfo Class'''
def person(self, dep):
self.dep = dep
self.num = 0
self.plist = []
例8-1 学院人员信息处理
添加方法
26
File
# Filename: Prog8-1.py
class PersonInfo:
'''define PersonInfo Class'''
def person(self, dep):
…
def insertp(self, name, age):
for x in self.plist:
if name in x:
print("{0} already in list".format(name))
return False
self.num += 1
([name,age])
return True
例8-1 学院人员信息处理
删除方法
27
File
# Filename: Prog8-1.py
class PersonInfo:
'''define PersonInfo Class'''
def person(self, dep):
…
def delp(self, name):
for x in self.plist:
if name in x:
print("Delete {0}".format(name))
self.plist.remove(x)
self.num -= 1
return True
print("{0} not in list".format(name))
return False
例8-1 学院人员信息处理
查询方法
28
File
# Filename: Prog8-1.py
class PersonInfo:
'''define PersonInfo Class'''
def person(self, dep):
…
def searchp(self, name):
for x in self.plist:
if name in x:
print("{0} in list".format(name))
print(x)
return True
print("{0} not in list".format(name))
return False
例8-1 学院人员信息处理
输出方法
29
File
# Filename: Prog8-1.py
class PersonInfo:
'''define PersonInfo Class'''
def person(self, dep):
…
def insertp(self, name, age):
…
def delp(self, name):
…
def searchp(self, name):
…
def printplist(self):
for x in self.plist:
print(x)
8.2.2 实例
30
实例
类实例化的形式如下
创建实例后，可以使用实例调用方法
类方法的第一个参数总是self，指向实例本身
>>> x = Dog()
>>> x.greet()
Hi
31
变量 = 类名(<参数>)
32
33
实例
34
Python自动将对象x作为第一个参数传入方法中
# Filename: Prog8-2.py
class Dog(object):
"define Dog class"
def setName(self, name):
self.name = name
def greet(self):
print('Hi')
if __name__ == '__main__':
dog = Dog()
dog.setName("Paul")
print(dog.name)
File
例8-2 人员信息类的运用
35
There are 3 people in Dep.CS
['WangTian', 18]
['ZhangWei', 20]
['LiJianGuo', 40]
ZhangWei in list
['ZhangWei', 20]
Delete LiJianGuo
['WangTian', 18]
['ZhangWei', 20]
Input and Output
# Filename: Prog8-3.py
#类定义见例8.1
if __name__ == '__main__':
cs = PersonInfo()
cs.person('CS')
cs.insertp('WangTian', 18)
cs.insertp('ZhangWei', 20)
cs.insertp('LiJianGuo', 40)
print("There are {0} people in Dep.{1}".format(cs.num,cs.dep))
cs.printplist()
cs.searchp('ZhangWei')
cs.delp('LiJianGuo')
cs.printplist()
File
8.2.3 __init__()与__del__()方法
36
__init__() 方法
__init__()方法永远会在对象创建完成后被Python自动调用
和其他方法一样，实例对象本身会作为self参数传递
是在对象创建后被Python自动调用的第一个方法
37
# Filename: Prog8-4.py
class Dog(object):
'''define Dog Class'''
def __init__(self, name):
self.name = name
def greet(self):
print('Hi')
if __name__ == '__main__':
dog = Dog("Paul")
print(dog.name)
File
当类实例化时， Python 第一步是创建实例对象，然后检查该类是否实现了_init_( )方法,如果实现了,则 Python 将调用_init_( )方法,并且将实例对象作为_init_( )方法的第一个参数(self)传递进去，其他参数由类实例化时给出(类似于函数调用)。因此,_init_( )方法是 Python 创建实例以后自动调用的第一个方法。
38
__init__() 方法调用的时机
39
__init__()举例
40
# Filename: Prog8-5.py
class PersonInfo:
'''define PersonInfo Class'''
def __init__(self, dep): #将person()方法改写成__init__()方法
self.dep = dep
self.num = 0
self.plist = []
…… # 其他代码与例8.1一样
if __name__ == '__main__':
cs = PersonInfo('CS')
…… #其他代码及运行结果与例8.2一样
File
例8.3 使用__init__()方法改写例8.1中定义的人员信息类。
__del__()方法
41
在使用完对象以后，可以回收对象。Python具有垃圾对象回收机制，当某个实例对象所有的引用都被清除后，实例将自动被释放。在实例释放之前， Python有一个提供特殊处理功能的_del_( )方法,就是C++/ Java 语言中“解构器”的作用。的调用需要通过使用“del变量”来完成。例如：
__del__()方法
当引用计数减少到0的时候，Python会自动释放对象
程序执行退出或者显式调用del都会减少引用计数
在Python自动释放对象之前最后一个调用的方法
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>>> class Test:
def __init__(self):
print("initialized")
def __del__(self):
print("deleted")
>>> x = Test()
initialized
>>> y = x
>>> z = y
>>> del x
>>> del y
>>> del z
Deleted
Source
__del__()方法
在上述例子中，先创建了一个 Test 类的实例对象，然后调用_init_( )方法输出“initialized”,变量x则是该实例对象的引用。接下来y、z都引用了该实例对象,如下页图8-3(a),因此查看x、y、z引用对象的id是完全一样的。del删除变量x，使得实例对象的引用计数减1,如图8-3(b);del删除变量y,效果与删除变量y一样,如图8-3(c);当del删除变量z后,实例对象的引用计数为0,此时调用_del_( )方法输出“ deleted ”,并且清除实例对象。
43
引用计数 图8-3
44
Test 实例对象
x
y
z
Test 实例对象
y
z
Test 实例对象
z
引用计数： 3
引用计数： 2
引用计数： 1
del x
del y
del z
引用计数为0
__del__()被调用
自动释放对象
由于Python能自动回收无引用的对象，所以在实际应用中，除非在回收的时候需要做特殊的处理，很少需要自己去实现_del_( )。
8.2.4 实例属性与类属性
45
在的介绍中， Python可以在定义类时指定如何对实例的属性赋值。例如，在_init_( )方法中通过 self 设置实例的属性值。事实上, Python 也可以在实例创建以后任意时间设置实例属性，“运行时”也可以创建实例属性，这也是Python类的优秀特性之一。例如中Dog类的setName()方法设置了实例属性name的值,也可以在创建了实例对象以后进行。例如：
46
实例属性（Instance Attributes）
实例属性创建时间: 实例创建时或者实例创建之后
所有实例属性保存在名为__dict__的内嵌属性里
47
>>> class Date:
pass
>>> curDate = Date()
>>> curDate.month = 6
>>> curDate.day = 1
>>> curDate.__dict__
{'day': 1, 'month': 6}
Source
实例属性
48
class Dog(object):
"define Dog class"
def setName(self, name):
self.name = name
def greet(self):
print(“Hi, I am called %s.".format(self.name))
if __name__ == '__main__':
dog = Dog()
dog.setName("Paul")
dog.greet()
File
Output:
Hi, I am called Paul.
49
类属性（Class Attributes）
类的数据属性（静态成员）仅仅是所定义的类的变量
在类创建后被使用
可以由类中的方法来更新，也可以在主程序中更新
类属性和实例无关，修改类属性需要使用类名
通常用来保存和类相关的值，例如对象计数器
50
类属性应用举例
51
# Filename: Prog8-7.py
class Dog(object):
'''define Dog class'''
counter = 0
def __init__(self, name):
self.name = name
Dog.counter += 1
def greet(self):
print("Hi, I am {:s}, my number is {:d}".format(self.name, Dog.counter))
if __name__ == '__main__':
dog1 = Dog("Zara")
dog1.greet()
dog2 = Dog("Paul")
dog2.greet()
File
Input and Output
Hi, I am Zara, my number is 1
Hi, I am Paul, my number is 2
类属性counter被用作追踪已创建实例的计数器
上例中，在创建了Dog类的两个实例时，都修改了Dog. counter这个类属性的值。
类属性通常用来跟踪与类相关的值，常见的应用有对象计数器。实例属性是针对每个实例所特有的数据，在使用时不应该将与具体实例相关的数据设置为类属性。例如：
52
53
54
55
继承
8.3
56
57
58
父类（基类）子类（派生类）
59
继承
Inheritance
继承的原则
60
is-a
has a
更为具体和细化的特例
包含已有的类的数据、方法
以按钮（Button）为例
Quit按钮
……
……
61
label
size
pos
Font
SetLabel
SetDefault
Enable
8.3.1 子类的创建与继承
62
63
64
子类的定义
单继承
多继承
65
class SubClassName (ParentClass1[, ParentClass2, ...]):
' ' '类文档字符串' ' '
类体
66
在子类定义时，如果父类只有一个，继承关系为单继承；如果父类有多个，继承关系则为多继承。Python 支持多继承。多继承功能更为强大，但使用时如果不加以小心，会带来意料不到的问题。本节仅介绍单继承。
子类定义好之后，就可以继承父类的特征，也可以增加自己的属性和方法。例如：
子类的定义
67
# Filename: Prog8-9.py
class Dog(object):
'''define Dog class'''
counter = 0
def __init__(self, name):
self.name = name
Dog.counter += 1
def greet(self):
print("Hi, I am {:s}, my number is {:d}".format(self.name, Dog.counter))
File
class BarkingDog(Dog):
"define subclass BarkingDog"
def bark(self):
print("barking")
if __name__ == '__main__':
dog = BarkingDog("Zoe")
dog.greet()
dog.bark()
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本例定义了一个子类BarkingDog,它的父类是Dog。BarkingDog类可以继承Dog类的所有方法和属性，并且它也有自己的方法bark( )。Dog是BarkingDog类的一个实例的引用,BarkingDog类中并未定义自己的_init_( )方法,而是继承了父类的,因此 Dog 自动调用了父类的_init_( )方法，其中也使用了父类 Dog 的类属性 counter，之后又调用父类的greet( )方法和子类中定义的bark( )方法。可以看到，通过继承，不用增加任何代码就可获得一些基本操作的实现，提高了开发的效率。
8.3.2 重载
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重载(overriding)
重载：子类改写父类的方法，从而部分地改变父类的行为
包括运算符、构造器在内的方法都可以被重载
重载父类方法的时候，父类方法中定义的操作不会被自动调用
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子类定义举例和重载
class BarkingDog (Dog):
"define subclass BarkingDog"
def greet(self):
"initial subclass"
print("Woof! I am {:s}, my number is {:d}".format(self.name, Dog.counter))
if __name__ == '__main__':
dog = BarkingDog("Zoe")
dog.greet()
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# Filename: Prog8-10.py
class Dog(object):
"define Dog class“
counter = 0
def __init__(self, name):
self.name = name
Dog.counter += 1
def greet(self):
print("Hi, I am {:s}, my number is {:d}".format(self.name, Dog.counter))
File
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8.3.3 访问控制
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访问控制
默认情况下，Python 类的成员属性与方法都是“public”
提供“访问控制符”来限定成员函数的访问
双下划线(__)
__var属性会被__classname_var替换，将防止父类与子类中的同名冲突
单下划线(_)
在属性名前使用一个单下划线字符，防止模块的属性用
“from mymodule import *”来加载
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访问控制
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>>> class P:
def __init__(self, name):
self.__name = name
>>> x = P('John')
>>> x.__name
Traceback (most recent call last):
File "", line 1, in
x.__name
AttributeError: 'P' object has no attribute '__name'
Source
为什么出错？
怎么解决？
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84
*常用类和实例相关内建函数
8.4
85
常用类和实例相关内建函数
86
issubclass(classa, classb)
isinstance(obj, classn)
super(type, obj = None)
hasattr(obj, attr)
setattr(obj, attr, val)
getattr(obj,attr[,default])
delattr(obj, attr)
vars(obj = None)
dir(obj = None)
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90
91
92
93
小结
面向对象程序设计基本概念
面向对象程序设计的特征
类与对象
继承
常用类和实例相关内建函数
94

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