很多初学的小伙伴们,在学到“类”的时候,就开始烦迷糊了。“类”到底是个什么东西,是用来干嘛的?然后就疯狂百度搜索,搜出了很多。一看回答,很多都是在扯什么面向对象,还讲了一堆稀奇古怪的概念,看了反而更迷糊了。。
所以,我这篇文章,就是要带大家,用最简单、通俗、暴力的方式理解什么是类,类能干什么,怎么使用。
首先,我们要明白,既然python的作者设计了“类”这个东西,那肯定是在编程的时候有这种需求的。那我们什么时候需要用到类呢?当然,可以用到类的地方有很多很多。但如果大家还没有太多的代码经验,我就直接告诉你们答案了:如果多个函数需要反复使用同一组数据,使用类来处理,会很方便。
举个大家在中学都接触过的例子:解三角形。
我需要做一个模块,实现以下功能:输入三角形的三条边长a,b,c,然后计算并返回该三角形三个角的角度,以及该三角形的面积、周长。
你会说,这很简单啊,我们一般就这么做就行了,假如输入三角形的边长为6,7,8:
def ...: # 参照公式把五个函数定义出来,就不详细写了
...
def ...:
...
# 然后调用定义好的函数,传入边长数据
angleA(6,7,8) # 计算角A
->0.8127555613686607 # 注意返回值为弧度
angleB(6,7,8) # 计算角B
->1.0107210205683146
angleC(6,7,8) # 计算角C
->1.318116071652818
square(6,7,8) # 计算面积
->20.33316256758894
circle(6,7,7) # 计算周长,额,好像有个数字写错了
->20 # 计算结果当然也就错了
这不就搞定了嘛,把计算需要用到的五个函数依次定义出来,然后调就好了。但大家仔细观察一下,这样写有什么不太好的地方?相信大家都发现了,这是同一个三角形,每次计算角度、面积、周长的时候,都要把三条边的长度传进去,一方面这很麻烦,另一方面,万一有一个不小心写错了,那么那条结果当然也就错了啊。
我们根据三角形全等的条件可以知道,三角形的三条边确定了,那么它的三个角、面积、周长,也就都确定了。所以对于同一个三角形,最好只需要传一次数据就可以了。
这不也简单嘛,把它们都写在一个函数里不就得了:
def calculate(a,b,c):
angleA = ...
angleB = ...
angleC = ...
square = ...
circle = ...
return {'角A':angleA, '角B':angleB, '角C':angleC, '面积':square, '周长':circle}
result=calculate(6,7,8)
result['角A']
->0.8127555613686607
result['面积']
->20.33316256758894
好了,这不又搞定了,看起来没什么问题了吧。看起来当然没有问题了,但大家再仔细想一想,假如我只需要计算“角A”和“面积”,用上面的方法,也只返回了这两个结果,但实际上,那个函数在执行的时候,实际上把五个值都求了一遍。数量少还好,但数量多起来,效率肯定就要大受影响了。
这怎么办呢?聪明的你可能又想到了,在函数里加入第四个参数d,用来标记需要计算哪个,然后函数中插入if语句判断……
得,代码我也不想写了,原来很清晰的逻辑,非得糟蹋成这样。。
这又要使用简便,又要效率高,还要逻辑清晰,这可怎么办呢?我们了想又想,认为函数还是要分开来写的。但我们脑洞一下,最好有一个“大的东西”叫“三角形生成器”,把这些函数包括进来。使用的时候参数直接传给三角形生成器,然后三角形生成器会根据传入的边长生成一个个具体的三角形,生成的三角形除了具有输入进来的边长数据外,还可以自己计算自己的三个角、面积、周长。也就是,我们希望能够实现以下的效果:
# 定义一个“大的东西”,名字就叫triangle
...
...
# 一番神奇的操作,然后
tr1=triangle(6,7,8) # 把三条边长传给这个大的东西,然后就生成一个三角形赋给tr1
在这行代码里,我们把边长数值传给了“三角形生成器”triangle(),生成了一个三角形,然后赋值给变量tr1。此时的tr1,就代表着边长为6,7,8的具体三角形。
然后,我们可以很方便地查看这个三角形三边的边长(也就是刚才传进来的数据):
tr1.a
->6
tr1.b
->7
tr1.c
->8
计算并查看三个角的角度:
tr1.angleA()
->0.8127555613686607
tr1.angleB()
->1.0107210205683146
tr1.angleC()
->1.318116071652818
计算并查看它的面积与周长:
tr1.square()
->20.33316256758894
tr1.circle()
->21
又来了一个边长为8,9,10的三角形:
tr2=triangle(8,9,10) # 生成另外一个三角形
计算这两个三角形的面积差:
tr2.square()-tr1.square() # tr2是新生成的三角形,原来的tr1还在呢没删掉
->13.863876777945055
这种想法很大胆是不是?可应该怎么实现呢?这就要用到类了。
可大家在反思一下,这种想法真的很smart吗?在python中,万物皆对象,我们操作字符串、列表、字典、文件IO等内置对象的时候,用的方法,看起来不是一模一样吗。。只不过那个“三角形”是我们自创的而已。讲到这里,你也许已经明白了,类,其实就是提供了自定义对象的能力。
好了,不多讲了,我们把上面那个“一番神奇的操作”展开看看吧。
import math # 计算反三角函数要用到
class triangle: # 定义类:三角形生成器
def __init__(self,a,b,c): # 成员函数,声明需要与外部交互的参数(类的属性)
self.a=a # 先看着
self.b=b # 这几个东西是干嘛的后面会讲
self.c=c
def angleA(self): # 计算函数(类的方法)
agA=math.acos((self.b**2+self.c**2-self.a**2)/(2*self.b*self.c))
return agA
def angleB(self): # 公式看不懂的回去翻课本去
agB=math.acos((self.c**2+self.a**2-self.b**2)/(2*self.a*self.c))
return agB
def angleC(self):
agC=math.acos((self.a**2+self.b**2-self.c**2)/(2*self.a*self.b))
return agC
def square(self):
p=(self.a+self.b+self.c)/2
s=math.sqrt(p*(p-self.a)*(p-self.b)*(p-self.c))
return s
def circle(self):
cz=self.a+self.b+self.c
return cz
其实也简单,就是先声明包含的参数,然后再写包含的函数就行了。具体的写法规则很多文档都有介绍,我就不多讲了。
用的时候也简单,既然类是自定级对象的规则,那我们就先传入数据,根据规则生成具体的对象(称之为实例化):
tr1=triangle(6,7,8)
像这个,就是根据三角形的生成规则,传入的三条边长,生成的具体三角形,然后那些边长啊、角度啊、面积啊才会有意义。
print(tr1.a)
print(tr1.b)
print(tr1.c)
print(tr1.angleA())
print(tr1.angleB())
print(tr1.angleC())
print(tr1.square())
print(tr1.circle())
->
6
7
8
0.8127555613686607
1.0107210205683146
1.318116071652818
20.33316256758894
21
13.863876777945055
然后大家可能还有几个问题:
第一个函数def __init()__是干什么的?
就拿那个三角形来说,我们在生成三角形(实例化)的时候,需要给三角形生成器(类)传入三条边长。因此,这三条边长是对象要与外部交互的参数,同时也是不同的三角形(对象)各自相互区别的特征,我们称之为对象的属性。这需要在类里面做声明,并由init()函数统一接管这些属性。
既然是与外部交互的参数,在传入参数实例化后,不仅可以查看,也可以修改:
tr1.a
->6
tr1.a=7
tr1.a
->7
那个self是什么东西,为什么要写self.a?
我们在使用对象的属性的时候,写法是“对象名.属性名”,就像上面的tr1.a。在定义类的时候,为了保持一致,也要采用这种写法。但由于类定义的时候,还没有实例化,并不清楚对象名是什么,所以可以随便写一个(但要前后一致),一般都写self。
看完这篇文章,知道类是什么了吧,然后再去搜索那些你想要的资料,就能看明白了。