继承

  • 基本概念个体继承自父母，继承了父母的一部分特征，但也可以有自己的个性
  • 子类继承了父类，就直接拥有了父类的属性和方法，也可以定义自己的属性、方法，甚至对父类的属性、方法进行重写

Python继承实现

  • class Cat(Animal) 括号中为该类的父类列表

  • 如果类定义时没有父类列表，则只继承object类

  • object类是所有类的祖先类

类的特殊属性与方法

  • base
  • 类的基类
  • bases
  • 类的基类的元组
  • mro
  • 方法解析时的类的查找顺序,返回元组
  • mro()
  • 作用同上，返回列表
  • subclasses()
  • 返回类的子类的列表

Python继承中的注意事项

  • 属于父类的私有成员，子类即使与父类存在继承关系也不可直接访问（可通过改名后的属性名访问，但慎用）
  • 例子：

class Animal:
    __count=100
    heigtht=0
    
    def showcount3(self):
        print(self.__count)
        
class Cat(Animal):
    name='cat'
    __count=200
    
c=Cat()
c.showcount3()

结果为100

因为子类调用了父类获取父类私有变量的方法 self.__count的__count作用域是在父类下的，其真正调用的self._Animal__count,而这个属性只有父类有

  • 解决的办法：自己私有的属性，用自己的方法读取和修改，不要借助其他类的方法，即使是父类或派生类的方法

属性查找顺序

  • 实例__dict__ -> 类__dict__ -> 父类__dict__

多继承

  • 一个类继承自多个类就是多继承，他将具有多个类的特征

  • 多继承容易引起二义性，为此Python3利用C3算法生成MRO有序列表解决多继承的二义性（拓扑排序） https://kevinguo.me/2018/01/19/python-topological-sorting/#%E4%B8%80%E4%BB%80%E4%B9%88%E6%98%AF%E6%8B%93%E6%89%91%E6%8E%92%E5%BA%8F

Mixin

  • 本质是多继承
  • 体现的是一种组合的设计模式

Mixin类使用原则

  • 类中不应该显示的出现__init__初始化方法

  • 通常不能独立工作，因为它是准备混入别的类中的部分功能实现 其祖先类也应是Mixin类

  • 使用Mixin时，其通常在继承列表的第一个位置

  • 装饰器实现


def printable(cls):
    def _print(self):
        print(self.content, 'decorator')

    cls.print = _print
    return cls


class Document:
    def __init__(self, content):
        self.content = content


class Word(Document):
    pass


class Pdf(Document):
    pass


@printable
class PrintableWord(Word): pass


print(PrintableWord.__dict__)
print(PrintableWord.mro())

pw = PrintableWord('test string')
pw.print()


@printable
class PrintablePdf(Word):
    pass
  • 优点：
  • 简单方便，在需要的地方动态增加，直接使用装饰器

Mixin实现


class Document:
    def __init__(self, content):
        self.content = content


class Word(Document):
    pass


class Pdf(Document):
    pass


class PrintableMixin:
    def print(self):
        print(self.content, 'Mixin')


class PrintableWord(PrintableMixin, Word):
    pass


print(PrintableWord.__dict__)
print(PrintableWord.mro())

pw = PrintableWord('test string')
pw.print()


class SuperPrintableMixin(PrintableMixin):
    def print(self):
        print('~' * 20)
        super().print()
        print('~' * 20)


class SuperPrintablePdf(SuperPrintableMixin, Pdf):
    pass


print(SuperPrintablePdf.__dict__)
print(SuperPrintablePdf.mro())

spp = SuperPrintablePdf('super print pdf')

spp.print()

Mixin类和装饰器

  • 这两种方式都可以使用，看个人喜好
  • 如果还需要继承就得使用Mixin类

二分法

  • 序列必须有序
  • 时间复杂度O(logn)

lst = [37, 99, 73, 48, 47, 40, 40, 25, 99, 51]

lst.sort()


def bi_insert(lst, value):
    high = len(lst)
    low = 0
    while low < high:
        mid = (low + high) // 2

        if value > lst[mid]:
            low = mid + 1
        else:
            high = mid - 1

    lst.insert(low, value)


bi_insert(lst, 100)
bi_insert(lst, 40)
print(lst)

bisect模块

  • bisect.bisect_left(a, x, lo=0, hi=len(a))

  • 查找在有序列表a中插入x的index，lo和hi用于指定列表的区间，默认是整个列表

  • 如果x已经存在，在其左边插入，返回值为index

  • bisect.bisect_right(a, x, lo=0, hi=len(a))

  • 与bisect_right类似，如果x已经存在，在其右边插入

  • bisect.insort_left(a, x, lo=0, hi=len(a))

  • 在有序列表a中插入x

  • bisect.insort_right(a, x, lo=0, hi=len(a))

  • 和insort_left函数类似，如果x已经存在，在其右边插入

习题

  • 判断学生成绩，成绩等级A-E，90分以上为A，80-89为B，70-79为C，60-69为D，60以下为E

import bisect

def get_grade(score):
    breakpoints =  [60, 70, 80, 90]
    grades = 'EDCBA'

    return grade[bisect.bisect(breakpoints, score)]

for x in (50,60,69,79,85,100):
    print('{} -> {}'.format(x,get_grade(x)))

魔术方法

dir

  • 返回类或者对象的所有成员名称列表。

  • dir()就是调用__dir__()

  • 如果提供__dir__()，则返回属性列表，否则会尽量从__dict__属性中收集信息

  • dir()对于不同类型的对象具有不同的行为：

  • 如果对象是模块对象，返回的列表包含模块的属性名

  • 如果对象是类型或者类对象，返回的列表包含类的属性名，及它的基类属性名

  • 否则，返回列表包含对象的属性名、它的类的属性名和类的基类的属性名

魔术方法分类

1.创建、初始化与销毁

  • init__与__del

2.hash

  • 内建函数hash()调用的返回值，返回一个整数。
  • 如果定义这个方法，则该类的实例可hash

eq

  • 对应==，判断两个对象是否相等，返回bool类型

  • 对象去重时

  • 先判断hash值，如果hash值相等（hash冲突），再调用__eq__方法判断

  • 去重一定需要t提供__eq__方法

  • list、bytesarray，dict等不可hash的实例是因为他们的类的封装里有 hash = None

习题
  • 设计二维坐标类Point，使其成为可hash类型，并比较两个坐标实例是否相等

3.bool

  • 内建函数bool()，或者对象放在逻辑表达式的位置，返回bool类型
  • 如果没有定义__bool__()，就找__len__()返回长度，非0为True。
  • 如果__len__()也没有定义，那么所有实例都返回True

4.可视化

repr
  • 内建函数repr()对一个对象获取字符串表达
  • 返回字符串
  • 如果没有定义，就直接返回object的__repr__()
str
  • str()、format()、print()调用，返回字符串
  • 如果没有定义，就调用__repr__方法，如果__repr_没有定义，直接返回对象内存地址信息
bytes
  • bytes()调用，返回bytes类型

5.运算符重载

  • <,<=,==,>,>=,!=

  • lt,le,eq,gt,ge,ne

  • +,-,*,/,%,//,**,divmod

  • add,sub,mul,truediv,mod,floordiv,pow,divmod

  • +=,-=,*=,/=,%=,//=,**=

  • iadd,isub,imul,itruediv,imod,ifloordiv,ipow

  • 一般只实现__eq__;lt,__gt__实现其一,le,__ge__实现其一 即可

习题 完成Point类，实现判断点相等，并完成向量加法

6.容器和大小

len
  • len()会调用此方法
  • bool()调用时，如果没有__bool__方法，则调用__len__，返回非0为True
iter
  • 迭代时调用，返回迭代器对象
contains
  • in 调用，如果没实现，就调用__iter__遍历
getitem
  • 实现self[key]
setitem
  • 与__getitem__类似
missing
  • dict类调用__getitem__时 key不存在，调用此方法

习题 改造购物车类成方便操作的容器类

7.可调用对象

call

  • 在类中定义此方法后，实例可调用

习题 实现斐波那契类，对象可调用

class Fibonacci:
    def __init__(self):
        self.lst = [0, 1, 1]

    def __call__(self, index):
        if index < 0:
            raise Exception()
        self.generator(index)
        return self[index]

    def __len__(self):
        return len(self.lst)

    def __iter__(self):
        # yield from self.lst
 return iter(self.lst)

    def __getitem__(self, item):
        return self.lst[item]

    def generator(self, index):
        for i in range(len(self), index + 1):
            self.lst.append(self[i - 1] + self[i - 2])

8.上下文管理

  • with ... as语法

  • 实现__enter__和__exit__方法，就属于上下文管理对象

enter
  • 如果存在该方法，with语法会把该方法的返回值作为绑定到as子句中指定的变量上
exit(self, exc_type, exc_value, traceback)

  • 退出上下文时调用

  • exc_type 异常类型

  • exc_value 异常描述

  • traceback 异常追踪信息

  • __exit__返回值为等效True的值，则压制异常

  • 应用场景：

  • 增强功能

  • 资源管理

  • 权限验证

contextlib.contextmanager
  • 装饰器

习题 为函数执行计时

9.反射

  • 运行时，区别于编译时，指程序被加载到内存中执行的时候
  • 运行时获取类型信息

10.描述器