类(重要)
面向对象编程是最有效的软件编写方法之一。
基于类创建对象时,每个对象都自动具备这种通用行为,然后可根据需要赋予每个对象独特的个性。
根据类来创建对象被称为实例化,这让你能够使用类的实例。
理解面向对象编程有助于你像程序员那样看世界,还可以帮助你真正明白自己编写的代码。
- 创建和使用类
- 使用类和实例
- 继承
- 导入类
- Python标准库
- 类编码风格
一、创建和使用类
1. 创建Dog类
根据Dog 类创建的每个实例都将存储名字和年龄。我们赋予了每条小狗蹲下(sit() )和打滚(roll_over() )的能力:
class Dog():
"""一次模拟小狗的简单尝试"""
def __init__(self, name, age):
"""初始化属性name和age"""
self.name = name
self.age = age
def sit(self):
"""模拟小狗被命令时蹲下"""
print(self.name.title() + " is now sitting.")
def roll_over(self):
"""模拟小狗被命令时打滚"""
print(self.name.title() + " rolled over!")
(1)方法__init__()
类中的函数称为方法。__init__()是一个特殊的方法,每当你根据Dog类创建新实例时,Python都会自动运行它。在这个方法的名称中,开头和末尾各有两个下划线,这是一种约定,旨在避免Python默认方法与普通方法发生名称冲突。
我们将方法__init__() 定义成了包含三个形参:self 、name 和age 。在这个方法的定义中,形参self
为何必须在方法定义中包含形参self 呢?因为Python 调用这个__init__() 方法来创建Dog 实例时,将自动传入实参self 。每个与类相关联的方法调用都自动传递实参self ,它是一个指向实例本身的引用,让实例能够访问类中的属性和方法。我们创建Dog 实例时,Python 将调用Dog 类的方法__init__() 。我们将通过实参向Dog() 传递名字和年龄;self 会自动传递,因此我们不需要传递它。每当我们根据Dog 类创建实例时,都只需给最后两个形参(name 和age
另外两个函数的形参都有前缀self 。以self,我们还可以通过类的任何实例来访问这些变量。self.name = name 获取存储在形参name 中的值,并将其存储到变量name 中,然后该变量被关联到当前创建的实例。self.age = age
(2)在Python 2.7 中创建类
在Python 2.7 中创建类时,需要做细微的修改—— 在括号内包含单词object
class ClassName(object):
--snip--
2. 根据类创建实例
下面来创建一个表示特定小狗的实例:
class Dog():
--snip--(与前相同)
my_dog = Dog('willie', 6)
print("My dog's name is " + my_dog.name.title() + ".")
print("My dog is " + str(my_dog.age) + " years old.")
(1)访问属性
my_dog.name
创建实例输出有关my_dog 的摘要:
My dog's name is Willie.
My dog is 6 years old.
(2)调用方法
class Dog():
--snip--
my_dog = Dog('willie', 6)
my_dog.sit()
my_dog.roll_over()
输出:
Willie is now sitting.
Willie rolled over!
二、使用类和实例
1. Car类
class Car():
"""一次模拟汽车的简单尝试"""
def __init__(self, make, model, year):
"""初始化描述汽车的属性"""
self.make = make
self.model = model
self.year = year
def get_descriptive_name(self):
"""返回整洁的描述性信息"""
long_name = str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
return long_name.title()
my_new_car = Car('audi', 'a4', 2016)
print(my_new_car.get_descriptive_name())#2016 Audi A4
2. 给属性指定默认值
下面来添加一个名为odometer_reading 的属性,其初始值总是为0 。我们还添加了一个名为read_odometer()
class Car():
"""一次模拟汽车的简单尝试"""
def __init__(self, make, model, year):
"""初始化描述汽车的属性"""
self.make = make
self.model = model
self.year = year
self.odometer_reading = 0
def get_descriptive_name(self):
"""返回整洁的描述性信息"""
long_name = str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
return long_name.title()
def read_odometer(self):
"""打印一条指出汽车里程的消息"""
print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " miles on it.")
my_new_car = Car('audi', 'a4', 2016)
print(my_new_car.get_descriptive_name())
my_new_car.read_odometer()
2016 Audi A4
This car has 0 miles on it.
3.修改属性的值
(1)直接修改属性的值
直接将里程表读数设置为23
class Car():
"""一次模拟汽车的简单尝试"""
def __init__(self, make, model, year):
"""初始化描述汽车的属性"""
self.make = make
self.model = model
self.year = year
self.odometer_reading = 0
def get_descriptive_name(self):
"""返回整洁的描述性信息"""
long_name = str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
return long_name.title()
def read_odometer(self):
"""打印一条指出汽车里程的消息"""
print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " miles on it.")
my_new_car = Car('audi', 'a4', 2016)
print(my_new_car.get_descriptive_name())
my_new_car.odometer_reading = 23
my_new_car.read_odometer()
--
2016 Audi A4
This car has 23 miles on it.
(2)通过方法修改属性的值
class Car():
--snip--
def update_odometer(self, mileage):
"""将里程表读数设置为指定的值"""
self.odometer_reading = mileage
my_new_car = Car('audi', 'a4', 2016)
print(my_new_car.get_descriptive_name())
my_new_car.update_odometer(23)
my_new_car.read_odometer()
2016 Audi A4
This car has 23 miles on it.
(3)通过方法对属性的值进行递增
class Car():
--snip--
def update_odometer(self, mileage):
--snip--
def increment_odometer(self, miles):
"""将里程表读数增加指定的量"""
self.odometer_reading += miles
my_used_car = Car('subaru', 'outback', 2013)
print(my_used_car.get_descriptive_name())
my_used_car.update_odometer(23500)
my_used_car.read_odometer()
my_used_car.increment_odometer(100)
my_used_car.read_odometer()
2013 Subaru Outback
This car has 23500 miles on it.
This car has 23600 miles on it.
三、继承
编写类时,并非总是要从空白开始。如果你要编写的类是另一个现成类的特殊版本,可使用继承 。一个类继承 另一个类时,它将自动获得另一个类的所有属性和方法;原有的类称为父类 ,而新类称为子类 。子类继承了其父类的所有属性和方法,同时还可以定义自己的属性和方法。
1. 子类的方法__init__()
下面来创建一个简单的ElectricCar 类版本,它具备Car
class Car():
"""一次模拟汽车的简单尝试"""
def __init__(self, make, model, year):
self.make = make
self.model = model
self.year = year
self.odometer_reading = 0
def get_descriptive_name(self):
long_name = str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
return long_name.title()
def read_odometer(self):
print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " miles on it.")
def update_odometer(self, mileage):
if mileage >= self.odometer_reading:
self.odometer_reading = mileage
else:
print("You can't roll back an odometer!")
def increment_odometer(self, miles):
self.odometer_reading += miles
class ElectricCar(Car):
"""电动汽车的独特之处"""
def __init__(self, make, model, year):
"""初始化父类的属性"""
super().__init__(make, model, year)
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
创建子类时,父类必须包含在当前文件中,且位于子类前面。定义子类时,必须在括号内指定父类的名称。方法__init__()接受创建Car
super()是一个特殊函数,帮助Python将父类和子类关联起来。这行代码让Python调用ElectricCar的父类的方法__init__(),让ElectricCar实例包含父类的所有属性。父类也称为超类(superclass),名称super因此而得名。
除方法__init__()
2016 Tesla Model S
2. Python 2.7 中的继承
在Python 2.7 中,继承语法稍有不同,ElectricCar
class Car(object):
def __init__(self, make, model, year):
--snip--
class ElectricCar(Car):
def __init__(self, make, model, year):
super(ElectricCar, self).__init__(make, model, year)
--snip--
3. 给子类定义属性和方法
让一个类继承另一个类后,可添加区分子类和父类所需的新属性和方法。
下面来添加一个电动汽车特有的属性(电瓶),以及一个描述该属性的方法。我们将存储电瓶容量,并编写一个打印电瓶描述的方法:
class Car():
--snip--
class ElectricCar(Car):
"""Represent aspects of a car, specific to electric vehicles."""
def __init__(self, make, model, year):
"""
电动汽车的独特之处
初始化父类的属性,再初始化电动汽车特有的属性
"""
super().__init__(make, model, year)
self.battery_size = 70
def describe_battery(self):
"""打印一条描述电瓶容量的消息"""
print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-kWh battery.")
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.describe_battery()
2016 Tesla Model S
This car has a 70-kWh battery.
4.重写父类方法
对于父类的方法,只要它不符合子类模拟的实物的行为,都可对其进行重写。为此,可在子类中定义一个这样的方法,即它与要重写的父类方法同名。这样,Python
假设Car 类有一个名为fill_gas_tank()
def ElectricCar(Car):
--snip--
def fill_gas_tank():
"""电动汽车没有油箱"""
print("This car doesn't need a gas tank!")
5.将实例用作属性
使用代码模拟实物时,你可能会发现自己给类添加的细节越来越多:属性和方法清单以及文件都越来越长。在这种情况下,可能需要将类的一部分作为一个独立的类提取出来。你可以将大型类拆分成多个协同工作的小类。
例如,不断给ElectricCar 类添加细节时,我们可能会发现其中包含很多专门针对汽车电瓶的属性和方法。在这种情况下,我们可将这些属性和方法提取出来,放到另一个名为Battery 的类中,并将一个Battery 实例用作ElectricCar
class Car():
"""一次模拟汽车的简单尝试"""
def __init__(self, make, model, year):
self.make = make
self.model = model
self.year = year
self.odometer_reading = 0
def get_descriptive_name(self):
long_name = str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
return long_name.title()
class Battery():
"""一次模拟电动汽车电瓶的简单尝试"""
def __init__(self, battery_size=70):
"""初始化电瓶的属性"""
self.battery_size = battery_size
def describe_battery(self):
"""打印一条描述电瓶容量的消息"""
print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-kWh battery.")
class ElectricCar(Car):
"""电动汽车的独特之处"""
def __init__(self, make, model, year):
"""
初始化父类的属性,再初始化电动汽车特有的属性
"""
super().__init__(make, model, year)
self.battery = Battery()
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.battery.describe_battery()
2016 Tesla Model S
This car has a 70-kWh battery.
四、导入类
随着你不断地给类添加功能,文件可能变得很长,即便你妥善地使用了继承亦如此。为遵循Python 的总体理念,应让文件尽可能整洁。为在这方面提供帮助,Python
1. 导入单个类
下面是模块car.py ,其中只包含Car
"""一个可用于表示汽车的类"""
class Car():
"""一次模拟汽车的简单尝试"""
def __init__(self, make, model, year):
"""初始化描述汽车的属性"""
self.make = make
self.model = model
self.year = year
self.odometer_reading = 0
def get_descriptive_name(self):
"""返回整洁的描述性名称"""
long_name = str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
return long_name.title()
def read_odometer(self):
"""打印一条消息,指出汽车的里程"""
print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " miles on it.")
def update_odometer(self, mileage):
"""
将里程表读数设置为指定的值
拒绝将里程表往回拨
"""
if mileage >= self.odometer_reading:
self.odometer_reading = mileage
else:
print("You can't roll back an odometer!")
def increment_odometer(self, miles):
"""将里程表读数增加指定的量"""
self.odometer_reading += miles
下面来创建另一个文件——my_car.py ,在其中导入Car
from car import Car
my_new_car = Car('audi', 'a4', 2016)
print(my_new_car.get_descriptive_name())
my_new_car.odometer_reading = 23
my_new_car.read_odometer()
2016 Audi A4
This car has 23 miles on it.
2. 在一个模块中存储多个类
类Battery 和ElectricCar 都可帮助模拟汽车,因此下面将它们都加入模块car.py
"""一组用于表示燃油汽车和电动汽车的类"""
class Car():
--snip--
class Battery():
"""一次模拟电动汽车电瓶的简单尝试"""
def __init__(self, battery_size=60):
"""初始化电瓶的属性"""
self.battery_size = battery_size
def describe_battery(self):
"""打印一条描述电瓶容量的消息"""
print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-kWh battery.")
def get_range(self):
"""打印一条描述电瓶续航里程的消息"""
if self.battery_size == 70:
range = 240
elif self.battery_size == 85:
range = 270
message = "This car can go approximately " + str(range)
message += " miles on a full charge."
print(message)
class ElectricCar(Car):
"""模拟电动汽车的独特之处"""
def __init__(self, make, model, year):
"""
初始化父类的属性,再初始化电动汽车特有的属性
"""
super().__init__(make, model, year)
self.battery = Battery()
现在,可以新建一个名为my_electric_car.py 的文件,导入ElectricCar
from car import ElectricCar
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.battery.describe_battery()
my_tesla.battery.get_range()
2016 Tesla Model S
This car has a 70-kWh battery.
This car can go approximately 240 miles on a full charge.
3.从一个模块中导入多个类
from car import Car, ElectricCar
my_beetle = Car('volkswagen', 'beetle', 2016)
print(my_beetle.get_descriptive_name())
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'roadster', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
2016 Volkswagen Beetle
2016 Tesla Roadster
4. 导入整个模块
import car
my_beetle = car.Car('volkswagen', 'beetle', 2016)
print(my_beetle.get_descriptive_name())
my_tesla = car.ElectricCar('tesla', 'roadster', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name()
5.导入模块中的所有类
from module_name import *
五、Python 标准库
Python标准库是一组模块,安装的Python都包含它。你现在对类的工作原理已有大致的了解,可以开始使用其他程序员编写好的模块了。可使用标准库中的任何函数和类,为此只需在程序开头包含一条简单的import语句。下面来看模块collections中的一个类 ——OrderedDict。
字典让你能够将信息关联起来,但它们不记录你添加键—值对的顺序。要创建字典并记录其中的键—值对的添加顺序,可使用模块collections中的OrderedDict类。OrderedDict实例的行为几乎与字典相同,区别只在于记录了键—值对的添加顺序。
from collections import OrderedDict
favorite_languages = OrderedDict()
favorite_languages['jen'] = 'python'
favorite_languages['sarah'] = 'c'
favorite_languages['edward'] = 'ruby'
favorite_languages['phil'] = 'python'
for name, language in favorite_languages.items():
print(name.title() + "'s favorite language is " + language.title() + ".")
注意,这里没有使用花括号,而是调用OrderedDict() 来创建一个空的有序字典,并将其存储在favorite_languages 中。
Jen's favorite language is Python.
Sarah's favorite language is C.
Edward's favorite language is Ruby.
Phil's favorite language is Python.
六、类编码风格
1.类名应采用驼峰命名法 ,即将类名中的每个单词的首字母都大写,而不使用下划线。
2.实例名和模块名都采用小写格式,并在单词之间加上下划线。
3.对于每个类,都应紧跟在类定义后面包含一个文档字符串。这种文档字符串简要地描述类的功能,并遵循编写函数的文档字符串时采用的格式约定。
4.需要同时导入标准库中的模块和你编写的模块时,先编写导入标准库模块的import 语句,再添加一个空行,然后编写导入你自己编写的模块的import 语句。在包含多条import 语句的程序中,这种做法让人更容易明白程序使用的各个模块都来自何方。