python学习之继承、封装、多态

见贤思齐

#来评选你心中的TOP1编程语言#前言距离上篇文章python学习之【类和对象】已有三个星期之久，这篇文章介绍面向对象的三大特征——封装，继承，多态。对于编程初学者来说，学习python应该是比较好入手的，文末会给大家介绍下python的一些特点，供需要学习编程语言的伙伴一个简单的参考。我们知道python是一种面向对象的语言，面向对象的三大特征就是封装，继承，多态。封装封装的目的1：封装数据：保护隐私2：封装方法：隔离复杂度（只保留部分接口对外使用）封装的方式1：公有属性和方法公有属性和方法可以被类的外部访问和使用，不需要添加任何特殊符号。2：私有属性和方法以双下划线开头封装属性:​​__attr​​封装方法：​​__func​​12在Python中，可以使用_和__来定义属性的访问级别。以_开头的属性被视为受保护的属性，即它们不应该在类外部被直接访问。但是，它们可以在类的子类和内部方法中被访问。以__开头的属性被视为私有属性，即它们不应该在类的外部被访问。但是，它们也可以在类的内部方法中被访问。123这里要提一下，对于python中受保护的属性，python是不会对其做任何处理的，比如我们看下面这个例子：但是按照python中的规则来讲，我们不能在类外部访问类内受保护的属性或方法。还是这个例子，我们如果在类外访问私有属性，会发生什么呢？我们看到，对于私有属性，如果我们要在类外进行访问的话，会抛出AttributeError的错误。3：属性装饰器和方法装饰器属性装饰器是一种特殊的函数，它可以被用来修改属性的访问方式。在Python中，我们可以使用@property和@属性名.setter装饰器来定义属性的访问器和修改器。@property装饰器用于定义属性的访问器，它会将属性定义为一个只读属性。当外部代码试图修改这个属性时，会触发一个AttributeError异常。@属性名.setter装饰器用于定义属性的修改器，它可以让外部代码修改这个属性的值。当外部代码试图读取这个属性时，会触发一个AttributeError异常。方法装饰器方法装饰器是用来装饰类的方法的，它的作用是在不改变原方法定义的情况下，为方法添加一些额外的功能，比如权限检查、缓存等。常见的方法装饰器有静态装饰器@staticmethod；类方法装饰器@classmethod下面为大家详细介绍下私有属性和方法的封装方式，python中的装饰器会另起一篇文章介绍。封装的实现封装属性#封装age属性classStudent:def__init__(self,name,age):self.name=nameself.__age=age#不希望age在类外部被使用#使age可以在类内部被调用defshow(self):print('我的名字:',self.name,'；我的年龄:',self.__age)stu=Student('tom',10)stu.show()#我的名字:tom；我的年龄:10#在类外调用name和ageprint('我的名字:',stu.name)#我的名字:tomprint('我的年龄:',stu.age)#出现报错AttributeError:'Student'objecthasnoattribute'age'1234567891011121314151617那应该如何调用这个封装的属性age呢，这里我们可以引入一个dir()查看实例对象可使用的方法属性：print('实例对象stu可以使用的方法属性有:',dir(stu))#包含_Student__ageprint('我的年龄是:',stu._Student__age)12封装方法和封装属性类似，在类内部需要封装的方法前面加上双下划线“__”同样的，如果我们要调用封装后的方法，应该如何做：classStudent:def__init__(self,name,age):self.name=nameself.__age=age#不希望age在类外部被使用#使age可以在类内部被调用def__show(self):print('我的名字:',self.name,'；我的年龄:',self.__age)stu=Student('tom',10)stu._Student__show()123456789由此可见：Python的封装并不是真正意义上的外部无法调用，与java，PHP等语言不同，Python若调用封装的属性或方法，需要在方法和属性前加_类名。那么既然python中的属性和方法被封装后依然可以被调用，那么封装的意义又何在呢？封装的目的是隐藏类的实现细节，只暴露必要的接口给外部使用。如果一个属性或方法被公开为可访问的，那么它将变得容易受到攻击和滥用。例如，如果一个类的__init__()方法可以接受任意数量的参数，那么任何人都可以构造恶意对象并调用该方法。通过将属性或方法定义为私有，我们可以确保只有类内部的对象才能访问它们。这有助于保护类的实现细节，防止不必要的干扰和错误。此外，封装还有助于提高代码的可维护性和可重用性，因为它可以将类的实现细节隐藏起来，使代码更加清晰和易于理解。父类与子类的封装子类的封装属性以及方法不会覆盖父类的封装属性或方法#子类封装的方法或属性不会覆盖父类的方法或属性classA:__name='A'#变形为_A__namedefget_x(self):print('父类A:',self.__name)classA1(A):#A1继承了A的方法和属性__name='我是父类A的子类A1'#变形为_A1__namedef__say(self):print('这是子类A1的实例方法')#A1的实例对象obj=A1()#调用父类A的实例方法obj.get_x()#父类:A123456789101112131415小结通过以上的例子我们得出：类的封装不是真正意义上的“私有化”，而是一个语法上的变形类的封装属性或方式，其实在定义阶段就已经进行了语法上的变形类的调用阶段，再进行封装语法已经没有任何用处了123继承继承的含义python中的继承机制经常用于创建和现有类功能类似的新类，又或是新类只需要在现有类基础上添加一些成员（属性和方法），但又不想直接将现有类代码复制给新类。也就是说，当我们需要进行类的重复使用时，就可以使用这种继承机制来实现。继承的实现Python中，实现继承的类称为子类，被继承的类称为父类；子类继承父类时，只需在定义子类时，将父类（可以是多个）放在子类之后的圆括号里即可：class类名(父类1,父类2,...)：#类定义部分12python中如果类没有指定继承某个类，那么就默认继承的是object类，我们看这个例子：#编写Person类，以及继承Person类的两个子类Student和TeacherclassPerson(object):def__init__(self,name,age):self.name=nameself.age=agedefinfo(self):print('姓名:',self.name,'年龄:',self.age)#Student类classStudent(Person):def__init__(self,name,age,stu_no):super().__init__(name,age)self.stu_no=stu_no#Teacher类classTeacher(Person):def__init__(self,name,age,teach_year):super().__init__(name,age)self.teach_year=teach_year#创建学生对象和教师对象stu1=Student('小明',17,1001)teacher1=Teacher('张丽',30,6)stu1.info()teacher1.info()'''姓名:小明年龄:17姓名:张丽年龄:30'''1234567891011121314151617181920212223242526这个例子的继承关系并不复杂，定义一个Person类，没有指定继承某个类默认继承object类（object类是Python中所有类的父类，即要么是直接父类，要么是间接父类）；然后定义Person类的两个子类：Student类和Teacher类，分别继承Person类。方法重写如果子类对继承自父类的某个属性或方法不满意，可以在子类中对其（方法体）进行重新编写；子类重写后的方法中可以通过super().xxx()调用父类中被重写的方法：classPerson(object):def__init__(self,name,age):self.name=nameself.age=agedefinfo(self):print('名字:',self.name,'年龄:',self.age)classStudent(Person):def__init__(self,name,age,stu_no):super().__init__(name,age)self.stu_no=stu_no#方法重写definfo(self):super().info()#调用父类的info()print('学号是：',self.stu_no)classTeacher(Person):def__init__(self,name,age,teach_year):super().__init__(name,age)self.teach_year=teach_year#方法重写definfo(self):super().info()#调用父类的info()print('教龄是：',self.teach_year)stu1=Student('小华',17,1001)teacher1=Teacher('赵丽',40,10)stu1.info()'''名字:小华年龄:17学号是：1001'''print('\n---------------教职工-------------\n')teacher1.info()'''名字:赵丽年龄:40教龄是：10'''1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435如果一个类是空类，但是继承了含有方法和属性的类，那么这个类也同样含有父类的方法和属性：classPeople:def__init__(self,name):self.name=namedefsay(self):print("People类",self.name)classAnimal:def__init__(self):self.name=Animaldefsay(self):print("Animal类",self.name)#People类是Person父类中最近的父类，因此People中的name属性和say()方法会遮蔽Animal类中的classPerson(People,Animal):passzhangsan=Person('张三')zhangsan.say()#People类张三1234567891011121314151617可以看到，当Person同时继承People类和Animal类时，People类在前，因此如果People和Animal拥有同名的类方法，实际调用的是People类中的；由此也可以看出，python支持多继承。object类前面我们提到：object类是所有类的父类，因此所有类都有object类的属性和方法，这里我们再了解一下有关此类的一些方法。1：内置函数dir()可以查看指定对象所有的属性2：object有一个__str__()方法，用于返回一个对于对象的描述，对应于内置函数str()经常用于print()方法，帮我们查看对象的信息所以我们经常会对__str__()进行重写。内置函数dir()str()方法#定义方法再输出实例对象classStudent():def__init__(self,name,age):self.name=nameself.age=age#进行方法重写def__str__(self):return'名字是{},年龄是{}'.format(self.name,self.age)#格式化字符串stu=Student('luky',18)print(stu,type(stu))#默认调用__str__()方法，返回的类型就是该方法的内容#名字是luky,年龄是181234567891011多态python是一种动态语言，其最明显的特征就是在使用变量时，无需为其指定具体的数据类型。这会导致一种情况，即同一变量可能会被先后赋值不同的类对象。classAnimal:defsay(self):print("赋值的是Animal类的实例对象")classPlant:defsay(self):print("赋值的是Plant类的实例对象")a=Animal()a.say()#赋值的是Animal类的实例对象a=Plant()a.say()#赋值的是Plant类的实例对象12345678910111213在这个例子中我们看到a可以被先后赋值为Animal类和Plant类的对象，但这并不是多态。类的多态特性，还要满足以下2个前提条件：1：继承：多态一定是发生在子类和父类之间；2：重写：子类重写了父类的方法。但python作为一种动态语言不需要关心该类的继承关系，只需要关心该类中是否定义了某些属性方法，我们对上面的例子再进行编写：classAnimal:defsay(self):print("调用的是Animal类的say方法")classPlant(Animal):defsay(self):print("调用的是Plant类的say方法")classPeople(Animal):defsay(self):print("调用的是People类的say方法")a=Animal()a.say()#调用的是Animal类的say方法a=Plant()a.say()#调用的是Plant类的say方法a=People()a.say()#调用的是People类的say方法1234567891011121314151617181920可以看到，Plant类和People都继承Animal类，且各自都重写了父类的say()方法。从运行结果可以看出，同一变量a在执行同一个say()方法时，由于a实际表示不同的类的实例对象，因此a.say()调用的并不是同一个类中的say()方法，这就是多态。我们也可以在类外定义一个函数，通过不同类的实例对象对这一函数的调用，动态的决定调用哪个对象的方法：classFlower:defcolor(self):print('花是五颜六色的')classRose(Flower):defcolor(self):print('玫瑰是红色的')classMoli(Flower):defcolor(self):print('茉莉是白的的')classPlant:defcolor(self):print('花属于植物')#定义一个函数deffun(obj)bj.color()#调用函数fun(Flower())#花是五颜六色的fun(Rose())#玫瑰是红色的fun(Moli())#茉莉是白的的print('-----------无任何继承关系的植物类-------\n')fun(Plant())#花属于植物虽然植物类和其他定义了的类无继承关系，但是在该类中定义了color实例方法，因此会在调用时执行该方法123456789101112131415161718192021由此：多态可以简单理解为：具有多种形态，它指的是即便不知道一个变量所引用的对象到底是什么类型，仍然可以通过这个变量调用方法；在运行过程中根据变量所引用的对象的类型，动态的决定调用哪个对象中的方法。关于pythonPython是一种高级编程语言，被广泛应用于各种不同的领域，包括软件开发、数据科学、网络编程和人工智能等。Python有许多特性，包括易于学习、语法简单、动态类型、面向对象的设计、模块化编程、可移植性和广泛的第三方库支持。对于初学者对于编程初学者来说，python的可读性较强，主要有以下几个方面：1：python使用缩进来代表一个代码块，这样也会使代码层次更加鲜明，方便查阅；2：python的语法较为简单，很多关键字见名知意同时python拥有强大的第三方库支持，我们可以直接调用这些库，极大提高了我们的开发效率。用到的工具最常用的python编辑器就是pycharm大家可以自行去网上查找安装教程，这里我把我在安装过程中出现的一个路径问题提一下，希望可以提供些帮助：如果我们在安装pycharm的过程中显示不出运行结果，那基本上就是python的解释器文件路径没有放到pycharm编辑器中，解决方式如下：首先找到python的解释器路径：可以使用Windows命令行输入wherepython也可以直接在资源管理器上查找python.exe：然后将python.exe的路径复制下来，打开pycharm：最后将路径添加到pycharm的Baseinterpreter中，重启pycharm即可：如何去学python虽然入门比较简单，但是和其他的编程语言一样，只有实践才能出真知。书本上的讲解比较晦涩，我们可以通过在网上找一些视频资源看(比如B站上的python教程，大家择优选择)，并且在看的同时一定一定要自己动手敲出来，无论学习什么语言都是需要自己亲自动手操作的，只有在操作时不断发现bug，然后利用身边的资源去解决bug，出现bug时我们可以将报错信息直接粘到浏览器，由于每个人的报错原因都不尽相同，因此我们要多尝试，多思考。再者，我们可以将我们的程序中报错的代码块直接放到GitHub上，去查询是否有相似的报错解决方式，又或者我们去询问chatgpt，是否有解决方法等等。方正就是——只要思想不滑坡，方法总比困难多！另外就是多刷题，比如可以去牛客网找题刷，尽量尝试先思考，然后在编辑器上根据自己的思路去作答，如果运行失败，一定要自己亲手调试分析下，这个过程很重要，也是举一反三的关键。每篇一语星光不负赶路人！如有不足，感谢指正！