小白学 Python
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  1. 00为什么学 Python
  2. 01Python 安装与第一个程序
  3. 02基本数据类型与变量
  4. 03List 与 Tuple
  5. 04Dict 与 Set
  6. 05条件与循环
  7. 06函数
  8. 07迭代
  9. 08面向对象
  10. 09模块
  11. 10魔法方法
  12. 11枚举类
  13. 12元类 metaclass
  14. 13线程与进程
  15. 14正则表达式
  16. 15闭包
  17. 16装饰器
  18. 17代码可读性
  19. 18pathlib:现代化路径处理
  20. 19异常处理
  21. 20dataclass
  22. 21上下文管理器(with)
  23. 22async / await
  24. 23pyproject.toml + uv
  25. 24ruff:一站式代码检查
  26. 25pytest:测试框架
  27. 26日志 logging
  28. 27打包发布到 PyPI
  29. 28学完之后
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面向对象

4 道练习题·预计 70 分钟·做对一题解锁下一段

完整通读本章 →

教学 01 / 10· 已读

前言

之前的文章都是使用 Sublime Text 来编写 Python 的,主要是为了更好地熟悉和了解 Python;从这章开始,改用 PyCharm 了。前面 集成开发环境(IDE):PyCharm 一节已经介绍过 PyCharm 的安装和使用,需要的话可以回看。

这篇内容非常的重要,也是我用了很多时间写的。基本上把以前写的东西都重新改了一遍。里面的代码都是我一个一个的敲的,图片也是我一个一个制作的。

目录

  • 面向对象的概念
  • 类的定义和调用
  • 类方法
  • 修改和增加类属性
  • 类和对象
  • 初始化函数
  • 类的继承
  • 类的多态
  • 类的访问控制
教学 02 / 10· 已读

一、面向对象的概念

1、面向对象的两个基本概念

编程语言中,一般有两种编程思维,面向过程和面向对象。

面向过程,看重的是解决问题的过程。

这好比我们解决日常生活问题差不多,分析解决问题的步骤,然后一步一步的解决。

而面向对象是一种抽象,抽象是指用分类的眼光去看世界的一种方法。

Python 就是一门面向对象的语言,

如果你学过 Java ,就知道 Java 的编程思想就是:万事万物皆对象。Python 也不例外,在解决实际问题的过程中,可以把构成问题事务分解成各个对象。

面向对象都有两个基本的概念,分别是类和对象。

  • 类

用来描述具有相同的属性和方法的对象的集合。它定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。

  • 对象

通过类定义的数据结构实例

2、面向对象的三大特性

面向对象的编程语言,也有三大特性,继承,多态和封装性。

  • 继承

即一个派生类(derived class)继承基类(base class)的字段和方法。继承也允许把一个派生类的对象作为一个基类对象对待。

例如:一个 Dog 类型的对象派生自 Animal 类,这是模拟"是一个(is-a)"关系(例图,Dog 是一个 Animal )。

  • 多态

它是指对不同类型的变量进行相同的操作,它会根据对象(或类)类型的不同而表现出不同的行为。

  • 封装性

“封装”就是将抽象得到的数据和行为(或功能)相结合,形成一个有机的整体(即类);封装的目的是增强安全性和简化编程,使用者不必了解具体的实现细节,而只是要通过外部接口,一特定的访问权限来使用类的成员。

如果你是初次接触面向对象的编程语言,看到这里还一脸懵逼,不要紧,这是正常的。下面我们会通过大量的例子逐步了解 Python 的面向对象的知识。

教学 03 / 10· 已读

二、类的定义和调用

1、怎么理解类?

类是什么?

个人认为理解类,最简单的方式就是:类是一个变量和函数的集合。

可以看下下面的这张图。

类的结构

这张图很好的诠释了类,就是把变量和函数包装在一起。

当然我们包装也不是毫无目的的包装,我们会把同性质的包装在一个类里,这样就方便我们重复使用。

所以学到现在,你会发现很多编程的设计,都是为了我们能偷懒,重复使用。

2、怎么定义类

知道了类是什么样子的,我们接下来就要学习怎么去定义类了。

类定义语法格式如下:

Python· 语法示意
class ClassName():
    <statement-1>
    .
    .
    .
    <statement-N>

可以看到,我们是用 class 语句来自定义一个类的,其实这就好比我们是用 def 语句来定义一个函数一样。

竟然说类是变量和方法的集合包,那么我们来创建一个类。

Python· 结合前文阅读
class ClassA():
    var1 = 100
    var2 = 0.01
    var3 = '两点水'

    def fun1():
        print('我是 fun1')

    def fun2():
        print('我是 fun1')

    def fun3():
        print('我是 fun1')

你看,上面我们就定义了一个类,类名叫做 ClassA , 类里面的变量我们称之为属性,那么就是这个类里面有 3 个属性,分别是 var1 , var2 和 var3 。除此之外,类里面还有 3 个类方法 fun1() , fun2() 和 fun3() 。

3、怎么调用类属性和类方法

我们定义了类之后,那么我们怎么调用类里面的属性和方法呢?

直接看下图:

类属性和方法的调用

  • 类里面的变量叫 [属性] —— 调用格式:类.变量
  • 类里面的函数叫 [方法] —— 调用格式:类.函数()

这里就不文字解释了(注:做图也不容易啊,只有写过技术文章才知道,这系列文章,多耗时)

好了,知道怎么调用之后,我们尝试一下:

Python· 可在网页运行
class ClassA():
    var1 = 100
    var2 = 0.01
    var3 = '两点水'

    def fun1():
        print('我是 fun1')

    def fun2():
        print('我是 fun1')

    def fun3():
        print('我是 fun1')


print(ClassA.var1)
print(ClassA.var2)
print(ClassA.var3)
ClassA.fun1()
ClassA.fun2()
ClassA.fun3()

输出结果如下:

文本
100
0.01
两点水
我是 fun1
我是 fun1
我是 fun1
教学 04 / 10· 已读

三、类方法

1、类方法如何调用类属性

通过上面我们已经会定义类了,那么这里讲一下在同一个类里,类方法如何调用类属性的。

直接看个例子吧:

Python· 可在网页运行
class ClassA():
    var1 = '两点水'

    @classmethod
    def fun1(cls):
        print('我是 fun1' + cls.var1)


ClassA.fun1()

输出结果如下:

文本
我是 fun1两点水

注意看,在类方法上面多了个 @classmethod ,这是干嘛用的呢?

这是用于声明下面的函数是类函数。其实从名字就很好理解了。

class 就是类,method 就是方法。

那是不是一定需要注明这个呢?

答案是是的。

如果你没使用,是会报错的。

Python· 预期报错示例
class ClassA():
    var1 = '两点水'

    def fun1(cls):
        print('我是 fun1' + cls.var1)


ClassA.fun1()

报错如下:

文本
Traceback (most recent call last):
  File "/Users/twowater/dev/python/test/com/twowater/test.py", line 10, in <module>
    ClassA.fun1()
TypeError: fun1() missing 1 required positional argument: 'cls'

如果没有声明是类方法,方法参数中就没有 cls , 就没法通过 cls 获取到类属性。

因此类方法,想要调用类属性,需要以下步骤:

  • 在方法上面,用 @classmethod 声明该方法是类方法。只有声明了是类方法,才能使用类属性
  • 类方法想要使用类属性,在第一个参数中,需要写上 cls , cls 是 class 的缩写,其实意思就是把这个类作为参数,传给自己,这样就可以使用类属性了。
  • 类属性的使用方式就是 cls.变量名

记住喔,无论是 @classmethod 还是 cls ,都是不能省去的。

省了都会报错。

2、类方法传参

上面我们学习了类方法如何调用类属性,那么类方法如何传参呢?

其实很简单,跟普通的函数一样,直接增加参数就好了。

这个就直接上例子了:

Python· 可在网页运行
class ClassA():
    var1 = '两点水'

    @classmethod
    def fun1(cls, age):  # 定义了个 age 参数
        print('我是 fun1' + cls.var1)
        print('年龄: ' + str(age))


ClassA.fun1(18)  # 多了个参数

打印的结果:

文本
我是 fun1两点水
年龄: 18
教学 05 / 10· 已读

四、修改和增加类属性

1、从内部增加和修改类属性

来,我们先来温习一下类的结构。

类的结构

看着这个结构,提一个问题,如何修改类属性,也就是类里面的变量?

从类结构来看,我们可以猜测,从类方法来修改,也就是从类内部来修改和增加类属性。

看下具体的实例:

Python· 在本地运行
class ClassA():
    var1 = '两点水'

    @classmethod
    def fun1(cls):
        print('原来的 var1 值为: ' + cls.var1)
        cls.var1 = input('请输入修改 var1 的值: ')
        print('修改后 var1 值为: ' + cls.var1)
        cls.var2 = input('新增类属性 var2 ,请为它赋值为: ')
        print('修改后 var2 值为: ' + cls.var2)


ClassA.fun1()

输出结果如下(绿色字的为我输入的值):

文本
原来的 var1 值为: 两点水
请输入修改 var1 的值: 三点水
修改后 var1 值为: 三点水
新增类属性 var2 ,请为它赋值为: 四点水
修改后 var2 值为: 四点水

这里还是强调一下,例子还是要自己多写,不要只看,自己运行, 看效果。多想。

2、从外部增加和修改类属性

我们刚刚看了通过类方法来修改类的属性,这时我们看下从外部如何修改和增加类属性。

例子如下:

Python· 在本地运行
class ClassA():
    var1 = '两点水'

    @classmethod
    def fun1(cls):
        print('var1 值为: ' + cls.var1)


ClassA.fun1()
ClassA.var1 = input('请输入修改 var1 的值: ')
ClassA.fun1()

ClassA.var2 = input('请输入新增属性 var2 的值: ')
print(ClassA.var2)

输出结果如下:

文本
var1 值为: 两点水
请输入修改 var1 的值: 三点水
var1 值为: 三点水
请输入新增属性 var2 的值: 四点水
四点水
教学 06 / 10

五、类和对象

1、类和对象之间的关系

这部分内容主要讲类和对象,我们先来说说类和对象之间的关系。

类是对象的模板

我们得先有了类,才能制作出对象。

类就相对于工厂里面的模具,对象就是根据模具制造出来的产品。

从模具变成产品的过程,我们就称为类的实例化。

类实例化之后,就变成对象了。也就是相当于例子中的产品。

2、类的实例化

这里强调一下,类的实例化和直接使用类的格式是不一样的。

之前我们就学过,直接使用类格式是这样的:

Python· 可在网页运行
class ClassA():
    var1 = '两点水'

    @classmethod
    def fun1(cls):
        print('var1 值为:' + cls.var1)


ClassA.fun1()

而类的实例化是怎样的呢?

是这样的,可以仔细对比一下,类的实例化和直接使用类的格式有什么不同?

Python· 可在网页运行
class ClassA(object):  # 这个可以先不管,是关于继承的,后面会说到
    var1 = '两点水'

    def fun1(self):  # 没有了 @classmethod ,cls 变成了 self
        print('var1 值为: ' + self.var1)


# 实例化,并且使用
a = ClassA()
# 实例化之后,使用它里面的方法
a.fun1()
# 或者是使用它里面的属性
print(a.var1)

输出的结果:

文本
var1 值为: 两点水
两点水

主要的不同点有:

  • 类方法里面没有了 @classmethod 声明了,不用声明他是类方法
  • 类方法里面的参数 cls 改为 self
  • 类的使用,变成了先通过 实例名 = 类() 的方式实例化对象,为类创建一个实例,然后再使用 实例名.函数() 的方式调用对应的方法 ,使用 实例名.变量名 的方法调用类的属性

这里说明一下,类方法的参数为什么 cls 改为 self ?

其实这并不是说一定要写这个,你改为什么字母,什么名字都可以。

不妨试一下:

Python· 可在网页运行
class ClassA(object):
    var1 = '两点水'

    def fun1(aaaaaaaa):  # self 改为 aaaaaaaa 了
        print('var1 值为: ' + aaaaaaaa.var1)


# 实例化
a = ClassA()
# 实例化之后,使用它里面的方法
a.fun1()
# 或者是使用它里面的属性
print(a.var1)

输出结果:

文本
var1 值为: 两点水
两点水

你看,把 self 改为 aaaaaaaa 还是可以一样运行的。

只不过使用 cls 和 self 是我们的编程习惯,这也是我们的编程规范。

因为 cls 是 class 的缩写,代表这类 , 而 self 代表这对象的意思。

所以啊,这里我们实例化对象的时候,就使用 self 。

而且 self 是所有类方法位于首位、默认的特殊参数。

除此之外,在这里,还要强调一个概念,当你把类实例化之后,里面的属性和方法,就不叫类属性和类方法了,改为叫实例属性和实例方法,也可以叫对象属性和对象方法。

为什么要这样强调呢?

因为一个类是可以创造出多个实例对象出来的。

你看下面的例子:

Python· 可在网页运行
class ClassA(object):
    var1 = '两点水'

    def fun1(self):
        print('var1 值为: ' + self.var1)


# 实例化
a = ClassA()
# 实例化之后,使用它里面的方法
a.fun1()
# 或者是使用它里面的属性
print(a.var1)


# 实例化
b = ClassA()
# 实例化之后,使用它里面的方法
b.fun1()
# 或者是使用它里面的属性
print(b.var1)

输出结果:

文本
var1 值为: 两点水
两点水
var1 值为: 两点水
两点水

我不仅能用这个类创建 a 对象,还能创建 b 对象

3、实例属性和类属性

一个类可以实例化多个对象出来。

从类到实例

根据这个图,我们探究一下实例对象的属性和类属性之间有什么关系呢?

先提出第一个问题,如果类属性改变了,实例属性会不会跟着改变呢?

还是跟以前一样,提出了问题,我们直接用程序来验证就好。

看程序:

Python· 可在网页运行
class ClassA(object):
    var1 = '两点水'

    def fun1(self):
        print('var1 值为: ' + self.var1)


# 实例化
a = ClassA()
# 或者是使用它里面的属性
print(a.var1)

# 改变类属性
ClassA.var1 = '三点水'
# 重新打印实例化对象 a 的属性
print(a.var1)

输出结果:

文本
两点水
三点水

从程序运行的结果来看,类属性改变了,实例属性会跟着改变。

这很好理解,因为我们的实例对象就是根据类来复制出来的,类属性改变了,实例对象的属性也会跟着改变。

那么相反,如果实例属性改变了,类属性会改变吗?

答案当然是不能啦。因为每个实例都是单独的个体,不能影响到类的。

具体我们做下实验:

Python· 可在网页运行
class ClassA(object):
    var1 = '两点水'

    def fun1(self):
        print('var1 值为: ' + self.var1)


# 实例化
a = ClassA()
# 或者是使用它里面的属性
print(a.var1)

# 修改实例化的属性只
a.var1 = '三点水'
# 打印修改后实例化的属性值
print(a.var1)

# 打印类的属性值
print(ClassA.var1)

输出结果:

文本
两点水
三点水
两点水

可以看到,不管实例对象怎么修改属性值,对类的属性还是没有影响的。

4、实例方法和类方法

那这里跟上面一样,还是提出同样的问题。

如果类方法改变了,实例方法会不会跟着改变呢?

看下下面的例子:

Python· 可在网页运行
class ClassA(object):
    var1 = '两点水'

    def fun1(self):
        print('关注十年不更新一次的公众号: ReadingWithU')


# 实例化
a = ClassA()
# 或者是使用它里面的方法
a.fun1()


# 修改类方法
# 1. 先要定义一个新函数
def newFun1(self):
    print('加我个人微信号: thinktoday2019 交个好友? ')


# 2. 用新的函数替代老的函数,也就是「重写类方法」
ClassA.fun1 = newFun1

# 再次调用实例的方法
a.fun1()

输出结果:

文本
关注十年不更新一次的公众号: ReadingWithU
加我个人微信号: thinktoday2019 交个好友? 

这里建议我的例子,各位都要仔细看一下,自己重新敲一遍。相信为什么要这么做,这么证明。

还是那句话多想,多敲。

回归正题,从运行的结果来看,类方法改变了,实例方法也是会跟着改变的。

在这个例子中,我们需要改变类方法,就用到了类的重写。

我们使用了 类.原始函数 = 新函数 就完了类的重写了。

要注意的是,这里的赋值是在替换方法,并不是调用函数。所以是不能加上括号的,也就是 类.原始函数() = 新函数() 这个写法是不对的。

那么如果实例方法改变了,类方法会改变吗?

如果这个问题我们需要验证的话,是不是要重写实例的方法,然后观察结果,看看类方法有没有改变,这样就能得出结果了。

可是我们是不能重写实例方法。

你看,会直接报错。

Python· 预期报错示例
class ClassA(object):
    var1 = '两点水'

    def fun1(self):
        print('关注十年不更新一次的公众号: ReadingWithU')


# 实例化
a = ClassA()
# 使用它里面的方法
a.fun1()


# 1. 先要定义一个新函数
def newFun1(self):
    print('加我个人微信号: thinktoday2019 交个好友? ')


# 2. 实例方法替换新函数
a.fun1 = newFun1

# 再次调用实例的方法
a.fun1()

报错如下:

文本
关注十年不更新一次的公众号: ReadingWithU
Traceback (most recent call last):
  File "/Users/twowater/dev/python/test/com/twowater/test.py", line 24, in <module>
    a.fun1()
TypeError: newFun1() missing 1 required positional argument: 'self'

两份记录各存在哪里

前面讲了类与对象,接着把学习时间做成一个很小的类。各位先找出哪些数据属于每一份记录,哪些说明可以由整个类共用。

Python· 可在网页运行
class StudyRecord:
    category = '学习记录'

    def __init__(self, subject):
        self.subject = subject
        self.minutes = 0

    def add(self, minutes):
        self.minutes = self.minutes + minutes

    @classmethod
    def get_category(cls):
        return cls.category


python_record = StudyRecord('Python')
reading_record = StudyRecord('读书')
python_record.add(15)
print(python_record.minutes)
print(reading_record.minutes)
print(StudyRecord.get_category())

输出:

文本
15
0
学习记录

self.minutes 是每个实例自己的属性,所以增加 Python 的记录,不会改变读书的记录。category 是定义在类上的属性,这里由实例共同读取。

类里定义的方法还需要区分类型:这里的 add(self, ...) 是实例方法,接收实例;使用 @classmethod 的 get_category(cls) 才是接收类的类方法。self、cls 是约定名称,普通实例方法、类方法和静态方法也并非都以 self 开头。

自己让两份记录分别增加 5 分钟,应该得到 20 和 5。然后增加一个备注列表,分别试试在 __init__ 中写 self.notes = [],以及在类上写 notes = [],用 append() 观察共享数据的区别。双下划线名称主要涉及名称改写,不是阻止所有外部访问的权限系统,不能把它当成保存秘密的安全边界。

练习 1 / 4·定义你的第一个类题目有问题?

请定义一个类 Animal,类里有一个方法 sound,方法体打印 '某种声音'。

然后:

  1. 实例化 Animal() 赋给 a
  2. 调用 a.sound()

输出应该是:

文本
某种声音
main.py
可编辑
🔒做对当前题解锁下一段 ·0/4

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面向对象
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本章目录

面向对象

  1. 教学 01前言
  2. 教学 02一、面向对象的概念
  3. 教学 03二、类的定义和调用
  4. 教学 04三、类方法
  5. 教学 05四、修改和增加类属性
  6. 教学 06五、类和对象
  7. 练习 1定义你的第一个类
  8. 教学 07 🔒六、初始化函数
  9. 练习 2 🔒用 __init__ 给对象传参
  10. 教学 08 🔒七、类的继承
  11. 练习 3 🔒继承:Student 继承 Person
  12. 教学 09 🔒八、类的多态
  13. 练习 4 🔒多态:重写父类方法
  14. 教学 10 🔒九、类的访问控制

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