【Python零基础】类的概念
CSDN 2024-10-21 16:35:01 阅读 71
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前言一、创建并使用类二、使用类和实例三、继承四、导入类五、Python标准库六、类的编码风格总结
前言
面向对象编程是现在使用最多的软件编写方法之一。面向对象中最核心的就是类(class),类用来描述现实世界的事物和情景,我们基于这些类来创建实例对象。类就是这些对象共有的属性和行为的抽象。举个例子——鸟类,鸟类共有的属性如一对翅膀,双爪。共有的行为如飞翔,进食。这样当我们创建一个鸟类的实例对象时,就自动拥有这些属性和行为。
在Python中,类是一种用户定义的数据类型,使用class关键字定义。类定义了一组相关的属性(数据成员)和方法(成员函数),用于描述一类对象的共同特征和行为。通过实例化类,可以创建具有相同特性和行为的具体对象。类支持封装、继承和多态等面向对象编程的核心概念,有助于提高代码的复用性和可维护性。
新手读者朋友暂且先不必关注什么是封装、继承、多态。后面慢慢的结合代码会理解。
一、创建并使用类
创建Student类
我们先来创建一个Student类,文件名为 student.py
<code>class Student:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
def student_info(self):
return f"Student(name={ self.name}, age={ self.age})"
1.类的定义
class Student:
根据这个可以总结出类的定义模板为:
class ClassName
2.构造函数
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
这个 init()方法是构造函数方法,是Python中类的最基本的默认方法,只能是这个名字,不能自行修改,前后有两个下划线是为了和普通方法做区分。我们自己定义的方法当然也可以使用下划线,但是实在是没有必要,还会引起混淆,分不清Python默认方法还是自定义方法。每个类在实列化时都会自动调用的方法,进行一些初始化的操作,如属性赋值等。构造函数中为当前的实例对象设置两个属性name和age
self是一个指向实例本身的引用,它是每个实例方法的第一个参数。在这个例子中,self代表创建的Student对象。name和age是传递给构造函数的参数,用于初始化Student对象的属性。self.name = name 和 self.age = age 分别将传入的name和age值存储为对象的属性。
3.自定义方法
def student_info(self):
return f"Student(name={ self.name}, age={ self.age})"
这个是我们自定义的方法,返回学生信息,比较简单。
重点解释下这个 self
参数,每个方法默认第一个参数就是self,这个是必不可少的参数(除非你不想使用任何参数,那就不必传),并且必须位于其他形参的前面。Python调用_init_()方法时,会自动传入self参数。每个与实列对象相关联的方法,都会自动传递实参self,该实参是一个指向实例本身的引用,让实列能够访问实列中的属性和方法
这个self可以替换成其他的,比如this,但是我们写代码时不要去替换。使用self来表示当前实例的引用是默认的规则,更改反而不利于他人的阅读理解,属于画蛇添足
根据Student类创建一个实例
我们再创建一个test.py文件,在其中引入Student类
from student import Student
my_student = Student(name='John', age=30)code>
print(f"My name is { my_student.name}")
print(f"My age is { my_student.age}")
代码 **my_student = Student(‘John’, ‘Doe’)**就是Student类实例化的方式,我们传入了两个实参,分别对应方法 _init_(self, name, age)中的后两个参数,第一个self默认自动传入。 _init_()方法会自动返回一个实例,不需要显示的return
<code>1.访问属性
如 my_student.name,my_student.age
实例名.属性名
2.调用方法
from student import Student
my_student = Student(name='John', age=30)code>
student_info = my_student.student_info()
print(student_info)
如 my_student.student_info(),调用了student_info()方法
实例名.方法名
3.创建多个实例
from student import Student
my_student1 = Student(name='John', age=30)code>
my_student2 = Student(name='Luke', age=25)code>
student_info1 = my_student1.student_info()
student_info2 = my_student2.student_info()
print(student_info1)
print(student_info2)
代码中创建了两个实例对象,分别调用了各自的实例方法 student_info
二、使用类和实例
创建Car类
<code>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())
下面是对这段代码的详细解释
类定义
类名:Car文档字符串:“一次模拟汽车的简单尝试”,用于描述类的功能。
初始化方法 init
参数:
self:代表类的实例,是每个方法的第一个参数。make:汽车制造商的名字。model:汽车型号。year:汽车生产年份。 功能:
初始化汽车的三个属性:制造商、型号和生产年份。这些属性通过 self.make、self.model 和 self.year 存储在实例中。
方法 get_descriptive_name
功能:
返回一个格式化的字符串,包含汽车的所有信息。字符串格式为:“YearMakeModel”,其中 Year 是四位数字的年份,Make 和 Model 分别是制造商和型号。使用 title() 方法将字符串中的单词首字母大写。
创建实例并调用方法
实例化:
创建了一个 Car 类的实例 my_new_car,传入了 “audi”、“a4” 和 2016 作为参数。 调用方法:
通过 my_new_car.get_descriptive_name() 调用了 get_descriptive_name 方法。输出结果:“2016AudiA4”,其中每个单词的首字母都被大写了。
给属性指定默认值
类中的每个属性都必须有初始值,哪怕这个值是0或空字符串。在有些情况下,如设置默认值时,在方法_init_()内指定这种初始值是可行的;如果你对某个属性这样做了,就无需包含为它提供初始值的形参。
<code>class Car:
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
# 设置初始值里程数 = 0
self.odometer_reading = 0
def get_descriptive_name(self):
return str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
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())
#读取里程数
my_new_car.read_odometer()
汽车里程<code>odometer_reading的属性被我们指定成0
修改属性的值
可以以三种不同的方式修改属性的值:
直接通过实例进行修改通过方法进行设置通过方法进行递增(增加特定的值)
1.直接通过实例进行修改
#设置里程数
my_new_car.odometer_reading = 30
#读取里程数
my_new_car.read_odometer()
调用读取里程数之前,先通过实例修改了属性值
<code>2.通过方法修改属性的值
我们在car.py的Car类下面增加一个方法 update_odometer,用于修改里程值。
update_odometer()在修改属性前检查指定的读数是否合理。如果新指定的里程(mileage)大于或等于原来的里程(self.odometer_reading),就将里程表读数改为新指定的里程;否则就发出警告,指出不能将里程表往回拨。
def update_odometer(self, mileage):
"""将里程表读数设置为指定的值"""
if mileage >= self.odometer_reading:
self.odometer_reading = mileage
else:
print("you can't roll back an odometer!")
接着调用方法,设置属性
#设置里程数
my_new_car.update_odometer(46)
#读取里程数
my_new_car.read_odometer()
控制台打印结果如下
This car has 46 miles on it.
3.通过方法让属性值递增
有时,我们需要对属性值进行递增操作,而不是完全替换,再提供一个递增方法
def increment_odometer(self, miles):
"""将里程表读数增加指定的量"""
self.odometer_reading += miles
递增调用的代码如下
#增加里程数
my_new_car.increment_odometer(10)
#读取里程数
my_new_car.read_odometer()
#增加里程数
my_new_car.increment_odometer(20)
#读取里程数
my_new_car.read_odometer()
打印结果如下
上述方法实际开发中,我们需要做好权限和风险控制,防止出现意外结果
三、继承
继承这个概念比较容易理解,并不是Python语言独有的,是面向对象编程思想的核心概念之一。从字面上来看,就是类属性和方法的复用,创建一个类继承另外一个类,那么这个类便拥有了继承那个类的属性和方法。创建的这个类叫子类,继承的类叫父类。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。
子类中的__init__()方法
<code>class Car:
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
# 设置初始值里程数 = 0
self.odometer_reading = 0
def get_descriptive_name(self):
return str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
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.")
def update_odometer(self, mileage):
"""将里程表读数设置为指定的值"""
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
"""
继承
"""
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_electric_car = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
print(my_electric_car.get_descriptive_name())
class ElectricCar(Car)这种写法就是ElectricCar类继承自Car类,创建子类时,必须引入父类的代码。笔者这里是把父类和子类写在一个模块文件里了,如果父类是在一个单独的模块中,比如car.py,则需要引入,具体如下
子类继承父类的所有属性和方法,代码运行结果如下
重写父类中的方法
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将不会考虑这个父类方法,而只关注你在子类中定义的相应方法。
父类代码如下
<code>class Car:
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
# 设置初始值里程数 = 0
self.odometer_reading = 0
def fill_gas_tank(self):
return "跑的里程数为:"+str(self.odometer_reading)
在子类所在模块中定义一个同名的方法,要求参数个数、类型、顺序都要和父类保持一致。可选参数必须放在最后,子类可以省略可选参数。
把实例用作属性
在 Python 中,可以将一个类的实例作为另一个类的属性。这种做法允许你将不同类的对象组合在一起,形成更复杂的数据结构。
假设我们有两个类:Address 和 Person。我们将创建一个 Address 实例,并将其作为 Person 类的一个属性。
定义 Address 类
class Address:
def __init__(self, street, city, state, zip_code):
self.street = street
self.city = city
self.state = state
self.zip_code = zip_code
def display_address(self):
return f"{ self.street}, { self.city}, { self.state} { self.zip_code}"
定义 Person 类
class Person:
def __init__(self, name, age, address):
self.name = name
self.age = age
self.address = address # 将 Address 类的实例作为属性
def display_person_info(self):
return f"Name: { self.name}, Age: { self.age}, Address: { self.address.display_address()}"
调用代码示例如下
# 创建 Address 实例
address = Address("123 Main St", "Anytown", "CA", "12345")
# 创建 Person 实例,并传入 Address 实例作为属性
person = Person("Alice", 30, address)
# 显示 Person 的信息
print(person.display_person_info())
以上示例中创建了一个Address类的实例,并作为属性传递给Person类
运行结果如下
笔者把这些代码都放在了一个模块中
四、导入类
实际开发场景是复杂的,我们不可能把所有逻辑都写在一个模块中,更不能写在一个类中。我们要考虑可维护性、可复用性。这就要求我们要合理的划分模块,建立类。不过这种只有经过大量的实战项目,代码练习才能具备相当的经验。目前我们只需要掌握以下内容即可。
导入单个类
首先新建一个address.py文件,其中代码如下
<code>class Address:
def __init__(self, street, city, state, zip_code):
self.street = street
self.city = city
self.state = state
self.zip_code = zip_code
def display_address(self):
return f"{ self.street}, { self.city}, { self.state} { self.zip_code}"
再新建一个my_address.py文件,在这个文件中引入address.py中的Address类,实例化是一个对象my_address ,打印地址信息
from address import Address
my_address = Address("123 Main St", "Any town", "CA", "12345")
address_info = my_address.display_address()
print(address_info)
在一个模块中存储多个类
先建立一个player_characters.py文件,在其中新建几个不同游戏玩家角色的类Warrior、Mage、Archer
class Warrior:
def __init__(self, name, strength=80, health=100):
self.name = name
self.strength = strength
self.health = health
def attack(self):
return f"{ self.name} attacks with a strength of { self.strength}!"
def get_health(self):
return f"{ self.name}'s health is { self.health}."
class Mage:
def __init__(self, name, intelligence=70, mana=120):
self.name = name
self.intelligence = intelligence
self.mana = mana
def cast_spell(self):
return f"{ self.name} casts a spell with an intelligence of { self.intelligence}!"
def get_mana(self):
return f"{ self.name}'s mana is { self.mana}."
class Archer:
def __init__(self, name, agility=90, arrows=50):
self.name = name
self.agility = agility
self.arrows = arrows
def shoot_arrow(self):
if self.arrows > 0:
self.arrows -= 1
return f"{ self.name} shoots an arrow! Arrows left: { self.arrows}"
else:
return f"{ self.name} has no more arrows!"
def get_arrows(self):
return f"{ self.name}'s arrows: { self.arrows}."
从一个模块中导入多个类
再新建一个game.py文件,导入上述player_characters.py文件中的三个类,分别实例化并调用其中的方法
from player_characters import Warrior, Mage, Archer
# 创建角色实例
warrior = Warrior("Thorin")
mage = Mage("Gandalf")
archer = Archer("Pergolas")
# 执行角色的动作
print(warrior.attack())
print(mage.cast_spell())
print(archer.shoot_arrow())
print(archer.shoot_arrow())
# 查看角色的状态
print(warrior.get_health())
print(mage.get_mana())
print(archer.get_arrows())
导入整个模块
笔者这里使用了别名module,不使用也可以,直接使用模块的名称player_characters调用其中的类进行实例化
<code>import player_characters as module
# 创建角色实例
warrior = module.Warrior("Thorin")
mage = module.Mage("Gandalf")
archer = module.Archer("Pergolas")
# 执行角色的动作
print(warrior.attack())
print(mage.cast_spell())
print(archer.shoot_arrow())
print(archer.shoot_arrow())
# 查看角色的状态
print(warrior.get_health())
print(mage.get_mana())
print(archer.get_arrows())
**导入模块中的所有类 **
导入模块中的所有内容的语法如下,本质上没有区别
from player_characters import *
不推荐使用这种导入方式,原因有以下两点
首先,如果只要看一下文件开头的import语句,就能清楚地知道程序使用了哪些类,将大有裨益;但这种导入方式没有明确地指出你使用了模块中的哪些类。这种导入方式还可能引发名称方面的困惑。如果你不小心导入了一个与程序文件中其他东西同名的类,将引发难以诊断的错误。这里之所以介绍这种导入方式,是因为虽然不推荐使用这种方式,但你可能会在别人编写的代码中见到它。需要从一个模块中导入很多类时,最好导入整个模块,并使用module_name.class_name语法来访问类。这样做时,虽然文件开头并没有列出用到的所有类,但你清楚地知道在程序的哪些地方使用了导入的模块;你还避免了导入模块中的每个类可能引发的名称冲突。
导入模块中少量类使用如下语法
from player_characters import Warrior, Mage, Archer
导入模块中大量类使用如下语法
import player_characters
五、Python标准库
Python标准库是一组模块,安装的Python都包含它。就是官方提供的工具类库,基础库,帮我们封装和实现好了许多复杂又常用的数据结构。
新建一个birthday_calculator.py的文件,这是一个提供计算距离下一个生日天数的工具类,其中使用了datetime、random两个标准库的函数
import datetime
import random
def days_until_birthday(birth_date):
"""
计算距离下一个生日还有多少天。
参数:
birth_date (str): 生日日期,格式为 'YYYY-MM-DD'。
返回:
int: 距离下一个生日的天数。
"""
today = datetime.date.today()
next_birthday = datetime.datetime.strptime(birth_date, '%Y-%m-%d').date().replace(year=today.year)
if next_birthday < today:
next_birthday = next_birthday.replace(year=today.year + 1)
return (next_birthday - today).days
def get_random_wish():
"""
随机选择一条祝福语句。
返回:
str: 祝福语句。
"""
wishes = [
"祝你生日快乐,愿你拥有美好的一年!",
"希望你的每一个愿望都能实现!",
"愿你的每一天都充满阳光和笑容!",
"愿你新的一岁更加精彩!",
"生日快乐,愿你健康平安!"
]
return random.choice(wishes)
再新建一个main.py文件,代码如下
from birthday_calculator import days_until_birthday, get_random_wish
def main():
print("欢迎使用生日计算器!")
birth_date = input("请输入你的生日(格式:YYYY-MM-DD): ")
days_until = days_until_birthday(birth_date)
print(f"距离你的下一个生日还有 { days_until} 天!")
wish = get_random_wish()
print(wish)
if __name__ == "__main__":
main()
六、类的编码风格
在Python中,类的编码风格通常遵循PEP 8规范,这是Python官方推荐的编码风格指南。以下是关于类定义的一些关键编码风格要点:
1. 类名命名:
类名应该使用CapWords(首字母大写)的命名方式,例如 MyClass。
2. 方法名命名:
方法名应该使用小写字母加上下划线 _ 的方式,例如 my_method。
3. 空行:
在类定义之间以及类的外部方法之间使用两个空行。在类的方法之间使用一个空行。
4. 文档字符串:
类和方法都应该有文档字符串,用三引号括起来,放在类或方法的第一行。文档字符串应简洁地描述类或方法的目的和功能。
5. 私有成员:
如果一个方法或属性不打算被外部使用,可以使用单下划线 _ 开头来标记为“私有”。如果是绝对不希望外部访问的,可以使用双下划线 __ 开头,但这不是强制性的。
6. 继承:
继承时,在括号内指定父类名,例如 class Child(Parent):。
7. 初始化方法:
类通常会有一个初始化方法 init,用于设置实例变量。
8. 方法参数:
第一个参数通常是 self,代表实例本身。其他参数按照逻辑顺序排列。
9. 代码缩进:
使用4个空格进行缩进,而不是制表符。
简单示例代码如下,我们实际开发中需要遵循这些规则,不要擅自自创规则,使得代码可读性很差。
<code>class MyClass:
"""这是一个简单的类示例。"""
def __init__(self, name):
"""初始化方法。
参数:
name (str): 实例的名字。
"""
self.name = name
def say_hello(self):
"""打印问候消息。"""
print(f"Hello, { self.name}!")
总结
本文详细介绍了Python中有关类的创建和使用相关代码示例,介绍了标准库和代码风格的一些公共规则。通过练习,我们应该对类这个面向对象编程的核心概念有所领悟。
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