從零開始學習Python面向對象編程，你還在等什么？
一、類和對象
1、什么是類和對象
面向對象編程是一種編程范式，它將程序中的數(shù)據(jù)和操作封裝在一個對象中，通過調用對象的方法來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的操作。在Python中，類是一種用戶自定義的數(shù)據(jù)類型，它可以用來創(chuàng)建對象。對象是類的實例，它包含了數(shù)據(jù)和方法。
2、類的定義和實例化
在Python中，可以使用class關鍵字來定義類，類名習慣以大寫字母開頭。類包含了屬性和方法，屬性是類的數(shù)據(jù)成員，方法是類的函數(shù)成員。在類中，可以使用self關鍵字來引用當前對象的屬性和方法。
class MyClass:
def __init__(self, name):
self.name = name
def say_hello(self):
print("Hello, " + self.name + "!")
# 實例化對象
obj = MyClass("world")
# 調用對象的方法
obj.say_hello() # 輸出：Hello, world!3、對象的屬性和方法
對象的屬性是指對象所包含的數(shù)據(jù)成員，對象的方法是指對象所包含的函數(shù)成員。在Python中，對象的屬性和方法可以通過點號(.)來訪問。
class MyClass:
def __init__(self, name):
self.name = name
def say_hello(self):
print("Hello, " + self.name + "!")
# 實例化對象
obj = MyClass("world")
# 訪問對象的屬性和方法
print(obj.name) # 輸出：world
obj.say_hello() # 輸出：Hello, world!二、繼承和多態(tài)
1、繼承的概念和實現(xiàn)
繼承是指一個類可以獲得另一個類的屬性和方法，從而避免重復編寫代碼，提高代碼的復用性和擴展性。在Python中，可以使用class關鍵字來定義繼承關系，使用super()函數(shù)來調用父類的方法。
class Animal:
def __init__(self, name):
self.name = name
def eat(self):
print(self.name + " is eating.")
class Cat(Animal):
def __init__(self, name, color):
super().__init__(name)
self.color = color
def meow(self):
print(self.name + " is meowing.")
# 實例化對象
cat = Cat("Tom", "white")
# 調用對象的屬性和方法
print(cat.name) # 輸出：Tom
print(cat.color) # 輸出：white
cat.eat() # 輸出：Tom is eating.
cat.meow() # 輸出：Tom is meowing.2、多態(tài)的概念和實現(xiàn)
多態(tài)是指同一種類型的對象，調用同一個方法可以產生不同的結果。在Python中，多態(tài)可以通過方法的重寫和方法的重載來實現(xiàn)。
方法的重寫是指子類重新定義父類中已有的方法，從而實現(xiàn)對方法的覆蓋。
class Animal:
def __init__(self, name):
self.name = name
def eat(self):
print(self.name + " is eating.")
class Cat(Animal):
def __init__(self, name, color):
super().__init__(name)
self.color = color
def eat(self):
print(self.name + " is eating fish.")
# 實例化對象
cat = Cat("Tom", "white")
# 調用對象的方法
cat.eat() # 輸出：Tom is eating fish.方法的重載是指在一個類中定義多個同名的方法，但是這些方法的參數(shù)類型和個數(shù)不同，從而實現(xiàn)對方法的擴展。
class MyClass:
def my_method(self):
print("my_method() without parameter")
def my_method(self, x):
print("my_method() with parameter: " + str(x))
# 實例化對象
obj = MyClass()
# 調用對象的方法
obj.my_method() # 報錯：TypeError: my_method() missing 1 required positional argument: 'x'
obj.my_method(123) # 輸出：my_method() with parameter: 123三、抽象類和接口
1、抽象類的定義和實現(xiàn)
抽象類是指不能被實例化的類，它只能作為其他類的父類，用于定義抽象方法和屬性。在Python中，可以使用abc模塊來定義抽象類，使用@abstractmethod裝飾器來定義抽象方法和屬性。
from abc import ABC, abstractmethod
class Animal(ABC):
@abstractmethod
def eat(self):
pass
class Cat(Animal):
def eat(self):
print("Cat is eating fish.")
# 實例化對象
cat = Cat()
# 調用對象的方法
cat.eat() # 輸出：Cat is eating fish.2、接口的定義和實現(xiàn)
接口是指一組抽象方法和屬性的集合，用于描述類所提供的服務。在Python中，接口并沒有嚴格的定義，一般使用抽象類來實現(xiàn)接口的功能。
from abc import ABC, abstractmethod
class IAnimal(ABC):
@abstractmethod
def eat(self):
pass
class Cat(IAnimal):
def eat(self):
print("Cat is eating fish.")
# 實例化對象
cat = Cat()
# 調用對象的方法
cat.eat() # 輸出：Cat is eating fish.四、特殊方法
1、 __init__方法
__init__方法是指類的構造方法，它在類實例化時自動調用，用于初始化對象的屬性。在Python中，可以使用__init__方法來定義類的構造方法。
class MyClass:
def __init__(self, name):
self.name = name
# 實例化對象
obj = MyClass("world")
# 訪問對象的屬性
print(obj.name) # 輸出：world2、__str__方法
__str__方法是指類的字符串表示方法，它可以將類對象轉換為字符串類型，用于打印對象時的輸出。在Python中，可以使用__str__方法來定義類的字符串表示方法。
class MyClass:
def __init__(self, name):
self.name = name
def __str__(self):
return "MyClass(name=" + self.name + ")"
# 實例化對象
obj = MyClass("world")
# 打印對象
print(obj) # 輸出：MyClass(name=world)3、其他常用的特殊方法
在Python中，還有許多其他常用的特殊方法，如__eq__方法用于判斷兩個對象是否相等，__lt__方法用于判斷一個對象是否小于另一個對象，__len__方法用于獲取對象的長度等。
五、訪問控制
1、公有、私有和保護成員
在Python中，可以使用下劃線(_)來定義公有、私有和保護成員。公有成員是指可以被任何對象訪問的成員，私有成員是指只能被類內部訪問的成員，保護成員是指只能被類內部和子類訪問的成員。
class MyClass:
def __init__(self, name, age):
self.name = name # 公有成員
self._age = age # 保護成員
self.__gender = "male" # 私有成員
def say_hello(self):
print("Hello, " + self.name + "!")
def get_gender(self):
return self.__gender
# 實例化對象
obj = MyClass("Tom", 18)
# 訪問對象的屬性和方法
print(obj.name) # 輸出：Tom
print(obj._age) # 輸出：18
print(obj.get_gender()) # 輸出：male
print(obj.__gender) # 報錯：AttributeError: 'MyClass' object has no attribute '__gender'2、訪問控制的實現(xiàn)方式
在Python中，訪問控制并不是強制性的，只是一種約定俗成的規(guī)范。如果希望強制實現(xiàn)訪問控制，可以使用屬性裝飾器@property、@屬性名.setter和@屬性名.deleter來限制屬性的訪問。
class MyClass:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self._age = age
@property
def age(self):
return self._age
@age.setter
def age(self, value):
if value < 0:
raise ValueError("Age cannot be negative.")
self._age = value
@age.deleter
def age(self):
del self._age
# 實例化對象
obj = MyClass("Tom", 18)
# 訪問對象的屬性
print(obj.name) # 輸出：Tom
print(obj.age) # 輸出：18
# 修改對象的屬性
obj.age = 20
print(obj.age) # 輸出：20
# 刪除對象的屬性
del obj.age
print(obj.age) # 報錯：AttributeError: 'MyClass' object has no attribute '_age'六、代碼示例
下面是一個完整的示例代碼，包括類和對象的定義和使用、繼承和多態(tài)的實現(xiàn)、抽象類和接口的定義和實現(xiàn)、特殊方法和訪問控制的實現(xiàn)。
from abc import ABC, abstractmethod
# 定義動物類
class Animal(ABC):
def __init__(self, name):
self.name = name
@abstractmethod
def eat(self):
pass
# 定義貓類
class Cat(Animal):
def __init__(self, name, color):
super().__init__(name)
self.color = color
def eat(self):
print(self.name + " is eating fish.")
def __str__(self):
return "Cat(name=" + self.name + ", color=" + self.color + ")"
# 定義狗類
class Dog(Animal):
def __init__(self, name, breed):
super().__init__(name)
self.breed = breed
def eat(self):
print(self.name + " is eating meat.")
def __str__(self):
return "Dog(name=" + self.name + ", breed=" + self.breed + ")"
# 定義接口類
class IShout(ABC):
@abstractmethod
def shout(self):
pass
# 定義黃狗類
class YellowDog(Dog, IShout):
def __init__(self, name, breed):
super().__init__(name, breed)
def shout(self):
print(self.name + " is shouting: Wow, wow!")
def __str__(self):
return "YellowDog(name=" + self.name + ", breed=" + self.breed + ")"
# 實例化對象
cat = Cat("Tom", "white")
dog = Dog("Spike", "bulldog")
yellow_dog = YellowDog("Charlie", "golden retriever")
# 調用方法
cat.eat() # 輸出：Tom is eating fish.
dog.eat() # 輸出：Spike is eating meat.
yellow_dog.eat() # 輸出：Charlie is eating meat.
yellow_dog.shout() # 輸出：Charlie is shouting: Wow, wow!
# 輸出對象的字符串表示
print(cat) # 輸出：Cat(name=Tom, color=white)
print(dog) # 輸出：Dog(name=Spike, breed=bulldog)
print(yellow_dog) # 輸出：YellowDog(name=Charlie, breed=golden retriever)
