Python3基礎(chǔ)教程第3版慕課版單元10面向?qū)ο笕蝿?wù)10-1：用類處理詩詞【任務(wù)目標(biāo)】定義一個類來處理詩詞，程序輸出結(jié)果如下。唐詩：塞下曲作者：盧綸月黑雁飛高，單于夜遁逃。欲將輕騎逐，大雪滿弓刀?！救蝿?wù)實(shí)施】演示過程……10.1Python類基礎(chǔ)本節(jié)主要內(nèi)容：理解Python的面向?qū)ο竽疃x和使用類對象的屬性10.1.1理解Python的面向?qū)ο驪ython具有類、對象、繼承、重載、多態(tài)等面向?qū)ο筇匦裕cC++、Java等支持面向?qū)ο蟮恼Z言又有所不同。1．面向?qū)ο蟮幕靖拍铑惡蛯ο螅好枋鰧ο髮傩院头椒ǖ募戏Q為類，它定義了同一類對象所共有的屬性和方法；對象是類的實(shí)例，也稱實(shí)例對象。方法：類中定義的函數(shù)，用于描述對象的行為，也稱方法屬性。屬性：類中在所有方法之外定義的變量（也稱類的頂層變量），用于描述對象的特點(diǎn)，也稱數(shù)據(jù)屬性。封裝：類具有封裝特性，其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)不應(yīng)被外部知曉，只需要提供必要的接口供外部訪問即可。實(shí)例化：創(chuàng)建一個類的實(shí)例對象。繼承：從一個超類（也稱父類或基類）派生一個子類時，子類擁有超類的屬性和方法，稱為繼承。子類可以定義自己的屬性和方法。重載（override）：在子類中定義與超類方法同名的方法，稱為子類對超類方法的重載，也稱方法重寫。多態(tài)：指不同類型對象的相同行為產(chǎn)生不同的結(jié)果。與其他面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言相比，Python的面向?qū)ο蟾鼮楹唵巍?.Python的類和類型Python的類使用class語句來定義，類通常包含一系列的賦值語句和函數(shù)定義。賦值語句定義類的屬性，函數(shù)定義類的方法。在Python3中，類是一種自定義類型。Python的所有類型（包括自定義類型），都是內(nèi)置類型type的實(shí)例對象，例如，內(nèi)置的int、float、str等都是type類型的實(shí)例對象。type()函數(shù)可返回對象的類型，示例代碼>>>type(int)<class'type'>>>>type(float)<class'type'>>>>type(str)<class'type'>>>>classtest: #定義一個空類...pass...>>>type(test)<class'type'>3.Python中的對象Python中的一切數(shù)據(jù)都是對象，如整數(shù)、小數(shù)、字符串、函數(shù)、模塊等。例如，下面的代碼分別測試了字符串、整數(shù)、邏輯值和函數(shù)的類型。>>>type('abc')<class'str'>>>>type(123)<class'int'>>>>type(True)<class'bool'>>>>deffun():...pass...>>>type(fun)<class'function'>Python中的對象可分為兩種：類對象實(shí)例對象。類對象在執(zhí)行class語句時創(chuàng)建。類對象是可調(diào)用的，類對象也稱類實(shí)例。調(diào)用類對象會創(chuàng)建一個類的實(shí)例對象。類對象只有一個，而類的實(shí)例對象可以有多個。類對象和實(shí)例對象分別擁有自己的命名空間，在各自的命名空間內(nèi)使用對象的屬性和方法。1．類對象類對象具有下列幾個主要特點(diǎn)。Python在執(zhí)行class語句時創(chuàng)建一個類對象和一個變量（與類同名），變量引用類對象。與def類似，class也是可執(zhí)行語句。導(dǎo)入類模塊時，會執(zhí)行class語句。類中的頂層賦值語句創(chuàng)建的變量是類的數(shù)據(jù)屬性。類的數(shù)據(jù)屬性用“對象名.屬性名”格式來訪問。類中的頂層def語句定義的函數(shù)是類的方法屬性，用“對象名.方法名()”格式來訪問。類的數(shù)據(jù)屬性由類的所有實(shí)例對象共享。實(shí)例對象可讀取類的數(shù)據(jù)屬性值，但不能通過賦值語句修改類的數(shù)據(jù)屬性值。2．實(shí)例對象實(shí)例對象具有下列主要特點(diǎn)。實(shí)例對象通過調(diào)用類對象來創(chuàng)建。每個實(shí)例對象繼承類對象的所有屬性，并獲得自己的命名空間。實(shí)例對象擁有私有屬性。通過賦值語句為實(shí)例對象的屬性賦值時，如果該屬性不存在，就會創(chuàng)建屬于實(shí)例對象的私有屬性。10.1.2定義和使用類本節(jié)主要內(nèi)容：定義類使用類1.定義類類定義的基本格式如下。class類名:

賦值語句

賦值語句

…… def語句定義函數(shù)def語句定義函數(shù)

……classtestclass:data=100defsetpdata(self,value):self.pdata=valuedefshowpdata(self):print('self.pdata=',self.pdata)2.使用類使用類對象可訪問類的屬性、創(chuàng)建實(shí)例對象，示例代碼如下。>>>type(testclass) #測試類對象的類型<class'type'>>>>testclass.data #訪問類對象的數(shù)據(jù)屬性100>>>x=testclass() #調(diào)用類對象創(chuàng)建第1個實(shí)例對象>>>type(x) #查看實(shí)例對象的類型，交互環(huán)境中的默認(rèn)模塊名稱為__main__<class'__main__.testclass'> >>>x.setpdata('abc’) #調(diào)用方法創(chuàng)建實(shí)例對象的數(shù)據(jù)屬性pdata>>>x.showpdata() #調(diào)用方法顯示實(shí)例對象的數(shù)據(jù)屬性pdata的值self.pdata=abc>>>y=testclass() #調(diào)用類對象創(chuàng)建第2個實(shí)例對象>>>y.setpdata(123) #調(diào)用方法創(chuàng)建實(shí)例對象的數(shù)據(jù)屬性pdata>>>y.showpdata() #調(diào)用方法顯示實(shí)例對象的數(shù)據(jù)屬性pdata的值self.pdata=12310.1.3

對象的屬性從面向?qū)ο蟮慕嵌葋碚f，屬性表示對象的數(shù)據(jù)，在實(shí)現(xiàn)時通常用變量表示；方法表示對象的行為，實(shí)現(xiàn)時通常用函數(shù)表示。Python把類中的變量和函數(shù)統(tǒng)稱為屬性，分別稱為數(shù)據(jù)屬性和方法屬性。在Python中，實(shí)例對象擁有類對象的所有屬性?？梢杂胐ir()函數(shù)來查看對象的屬性示例代碼如下。#test10_06.py：查看對象的屬性fromtest10_04importtest #導(dǎo)入類x=test(50) #創(chuàng)建實(shí)例對象print(dir(test)) #查看對象的屬性1．共享屬性類對象的數(shù)據(jù)屬性由類的所有實(shí)例對象共享。test類的頂層賦值語句“data=100”定義了類對象的屬性data，該屬性可由所有實(shí)例對象共享。需要注意的是，類對象的屬性由所有實(shí)例對象共享，其屬性的值只能通過類對象來修改。可用del語句刪除對象的屬性，示例代碼如下。#test10_07.py：使用類對象的共享屬性fromtest10_04importtest #導(dǎo)入類x=test(50) #創(chuàng)建實(shí)例對象y=test(30) #創(chuàng)建實(shí)例對象print(x.data,y.data) #訪問共享屬性test.data=200 #通過類對象修改共享屬性值print(x.data,y.data)test.data=300print(x.data,y.data,test.data) #此時訪問的都是共享屬性x.data="abc" #此時創(chuàng)建x的私有屬性dataprint(x.data,y.data,test.data) #x.data訪問的是x的私有屬性datatest.data=400print(x.data,y.data,test.data)delx.data #此時刪除x的私有屬性dataprint(x.data) #x.data訪問類對象的共享屬性在以“實(shí)例對象.屬性名”格式訪問屬性時：Python首先檢查實(shí)例對象是否有匹配的私有屬性，如果有則返回該屬性的值；如果沒有，則進(jìn)一步檢查類對象是否有匹配的共享屬性，如果有則返回該屬性的值；如果也沒有，則產(chǎn)生AttributeError異常。2．實(shí)例對象的私有屬性實(shí)例對象的私有屬性指獨(dú)屬于實(shí)例對象的屬性，私有屬性在類外部可以以“實(shí)例對象名.屬性名=值”格式賦值創(chuàng)建，或者在類的方法中以“self.屬性名=值”格式賦值創(chuàng)建。“私有”強(qiáng)調(diào)屬性只屬于當(dāng)前實(shí)例對象。實(shí)例對象默認(rèn)擁有繼承自類對象的所有屬性，沒有私有屬性。只有通過賦值為實(shí)例對象創(chuàng)建私有屬性，示例代碼如下。#test10_08.py：使用實(shí)例對象的私有屬性fromtest10_04importtest

#導(dǎo)入類x=test(100) #創(chuàng)建實(shí)例對象，初始化私有屬性sdataprint(x.sdata) #訪問實(shí)例對象的私有屬性x.pdata=200 #創(chuàng)建私有屬性print(x.pdata) #訪問私有屬3．對象的屬性是動態(tài)的Python總是在第一次給變量賦值時創(chuàng)建變量。對于類對象或?qū)嵗龑ο蠖裕?dāng)給不存在的屬性賦值時，Python為其創(chuàng)建屬性示例代碼如下。#test10_09.py：對象屬性的動態(tài)性fromtest10_04importtest

#導(dǎo)入類x=test(100) #創(chuàng)建實(shí)例對象，初始化私有屬性sdatatest.data2="abc" #賦值，為類對象創(chuàng)建屬性x.data3=[1,2] #賦值，為實(shí)例對象創(chuàng)建屬性print(test.data2,x.data2,x.data3) #訪問屬性print(dir(test)) #查看類對象的屬性列表print(dir(x))可以看到，賦值操作為對象添加了屬性。而且，為類對象添加了屬性時，實(shí)例對象也自動擁有了該屬性。10.1.4對象的方法在通過實(shí)例對象訪問方法時，Python會創(chuàng)建一個特殊對象：綁定方法對象，也稱實(shí)例方法對象。此時，當(dāng)前實(shí)例對象會作為一個參數(shù)傳遞給實(shí)例方法對象。所以在定義方法時，通常第一個參數(shù)名稱為self。使用self只是慣例，重要的是位置，完全可以用其他的名稱來代替self。通過類對象訪問方法時，不會將類對象傳遞給方法，應(yīng)按方法定義的形參個數(shù)提供參數(shù)，這和通過實(shí)例對象訪問方法有所區(qū)別#test10_10.py：通過類對象調(diào)用方法classtest:defadd(a,b):returna+b #定義方法，完成加法defadd2(self,a,b):returna+b #定義方法，完成加法print(test.add(2,3)) #通過類對象調(diào)用方法print(test.add2(2,3,4)) #通過類對象調(diào)用方法，此時參數(shù)self的值為2x=test() #創(chuàng)建實(shí)例對象print(x.add2(2,3)) #通過實(shí)例對象調(diào)用方法，完成加法print(x.add(2,3)) #出錯，輸出信息顯示函數(shù)接收到3個參10.1.5特殊屬性和方法Python會為類對象添加一系列特殊屬性，常用特殊屬性如下。__name__：返回為類的名稱。__module__：返回類所在模塊的名稱。__dict__：返回包含類命名空間的字典。__bases__：返回包含基類的元組，按其在基類列表中的出現(xiàn)順序排列。__doc__：返回類的文檔字符串，如果沒有則為None。__class__：返回類對象的類型名稱，與type()的返回結(jié)果相同。#test10_11.py：特殊屬性classtest:"""這是test類的文檔字符串"""pass#定義一個空類print(test.__name__)print(test.__module__)print(test.__dict__)print(test.__base__)print(test.__doc__)print(test.__class__)Python會為類對象添加一系列特殊方法，這些特殊方法在執(zhí)行特定操作時被調(diào)用。可在定義類時定義這些方法，以取代默認(rèn)方法，這稱為方法的重載。類對象常用的特殊方法如下。__eq__()：計算x==y時調(diào)用x.__eq__(y)。__ge__()：計算x>=y時調(diào)用x.__ge__(y)。__gt__()：計算x>y時調(diào)用x.__gt__(y)。__le__()：計算x<=y時調(diào)用x.__le__(y)。__lt__()：計算x<y時調(diào)用x.__lt__(y)。__ne__()：計算x!=y時調(diào)用x.__ne__(y)。__format__()：在內(nèi)置函數(shù)format()和str.format()方法中格式化對象時調(diào)用，返回對象的格式化字符。__dir__()：執(zhí)行dir(x)時調(diào)用x.__dir__()。__delattr__()：執(zhí)行delx.data時調(diào)用x.__delattr__(data)。__getattribute__()：訪問對象屬性時調(diào)用。例如，a=x.data等同于a=x.__getattribute__(data)。__setattr__()：為對象屬性賦值時調(diào)用。例如，x.data=a等同于x.__setattr__(a)。__hash__()：調(diào)用內(nèi)置函數(shù)hash(x)時，調(diào)用x.__hash__()。__new__()：創(chuàng)建類的實(shí)例對象時調(diào)用。__init__()：類的初始化函數(shù)。例如，x=test()語句在創(chuàng)建test類的實(shí)例對象時，首先調(diào)用__new__()創(chuàng)建一個新的實(shí)例對象，然后調(diào)用__init__()執(zhí)行初始化操作。完成初始化之后再返回實(shí)例對象，同時建立變量x對實(shí)例對象的引用。__repr__()：調(diào)用內(nèi)置函數(shù)repr(x)的同時調(diào)用x.__repr__()，返回對象的字符串表示。__str__()：通過str(x)、print(x)以及在format()中格式化x時調(diào)用x.__str__()，返回對象的字符串表示。10.1.6“偽私有”屬性和方法在Python中，可以使用“類對象名.屬性名”或“實(shí)例對象名.屬性名”的格式在類的外部訪問類的屬性。在面向?qū)ο蠹夹g(shù)理論中，這種格式破壞了類的封裝特性。Python提供了一種折中的方法，即使用雙下畫線作為屬性和方法的名稱前綴，從而使這些屬性和方法不能直接在類的外部使用。以雙下畫線作為名稱前綴的屬性和方法稱為類的“偽私有”屬性和方法。Python在處理“偽私有”屬性和方法的名稱時，會加上“_類名”作為前綴。之所以稱為“偽私有”，是因?yàn)橹灰褂谜_的名稱，在類的外部也可以訪問“偽私有”屬性和方法?？墒褂胐ir()函數(shù)查看類對象的“偽私有”屬性和方法的真正名稱。示例代碼如下。#test10_12.py：“偽私有”屬性和方法classtest:data=100__data2=200 #定義“偽私有”屬性defadd(a,b):returna+bdef__sub(a,b): #定義“偽私有”方法returna-bprint(test.data) #訪問普通屬性print(test.add(2,3)) #訪問普通方法print(test._test__data2) #訪問“偽私有”屬性print(test._test__sub(2,3)) #訪問“偽私有”方法print(dir(test))print(test.__data2) #訪問“偽私有”屬性，出錯，屬性不存在10.1.7對象的初始化Python類的__init__()函數(shù)用于完成對象的初始化。如果沒有為類定義__init__()函數(shù)，Python會自動添加該函數(shù)。類對象在執(zhí)行__new__()函數(shù)創(chuàng)建完實(shí)例對象時，會立即調(diào)用__init__()函數(shù)對實(shí)例對象執(zhí)行初始化操作。示例代碼如下。#test10_13.py：對象的初始化classtest:def__init__(self,value): #定義對象的初始化方法self.data=value #為實(shí)例對象創(chuàng)建私有屬性print("實(shí)例對象初始化完畢")x=test(100) #調(diào)用類對象創(chuàng)建實(shí)例對象，自動調(diào)用對象的初始化方法print(x.data) #輸出實(shí)例對象已初始化的屬性10.1.8靜態(tài)方法可使用@staticmethod將方法聲明為靜態(tài)方法。通過實(shí)例對象調(diào)用靜態(tài)方法時，不會像普通方法一樣將實(shí)例對象本身作為隱含的第一個參數(shù)傳遞給方法。通過類對象和實(shí)例對象調(diào)用靜態(tài)方法的效果完全相同。示例代碼如下。#test10_14.py：靜態(tài)方法classtest:@staticmethod #聲明下面的add()為靜態(tài)方法defadd(a,b):returna+bprint(test.add(2,3)) #通過類對象調(diào)用靜態(tài)方法x=test() #創(chuàng)建實(shí)例對象print(x.add(3,5)) #通過實(shí)例對象調(diào)用靜態(tài)方法任務(wù)10-2：用類表示圓和橢圓【任務(wù)目標(biāo)】定義一個類表示圓，并將其作為超類定義一個表示橢圓的子類，程序輸出結(jié)果如下。圓，面積：12.56橢圓，面積：18.84【任務(wù)實(shí)施】演示過程……10.2類的繼承本節(jié)主要內(nèi)容：簡單繼承擴(kuò)展子類重繼承調(diào)用超類的初始化函數(shù)使用模塊中的類10.2.1簡單繼承通過繼承來定義新類的基本格式如下。class子類名(超類名):

子類代碼classsuper_class:#定義超類data=100__data2=200defshowinfo(self):print('超類showinfo()方法中的輸出信息')def__showinfo(self):print('超類__showinfo()方法中的輸出信息')classsub_class(super_class):#定義空的子類，pass表示空操作pass super=dir(super_class) #獲得超類的屬性和方法列表sub=dir(sub_class) #獲得子類的屬性和方法列表print(super==sub) #結(jié)果為True，說明超類和子類擁有的屬性和方法相同print(sub_class.data) #訪問繼承的屬性print(sub_class._super_class__data2)

#訪問繼承的屬性x=sub_class() #創(chuàng)建子類的實(shí)例對象x.showinfo() #調(diào)用繼承的方法x._super_class__showinfo() #調(diào)用繼承的方法10.2.2擴(kuò)展子類Python允許在子類中定義屬性和方法。子類定義的屬性和方法會覆蓋超類中的同名屬性和方法。在子類中定義與超類方法同名的方法，稱為方法的重載，classsuper_class:#定義超類data1=10data2=20defshow1(self):print('在超類的show1()方法中的輸出')defshow2(self):print('在超類的show2()方法中的輸出')classsub(super_class): #定義子類data1=100 #覆蓋超類的同名屬性defshow1(self): #重載超類的同名方法print('在子類的show1()方法中的輸出')print([xforxindir(sub)ifnotx.startswith('__')])

#顯示子類的非內(nèi)置屬性x=sub() #創(chuàng)建子類的實(shí)例對象print(x.data1,x.data2)

#data1是子類自定義的屬性，data2是子類繼承的屬性x.show1() #調(diào)用子類自定義的方法x.show2() #調(diào)用子類繼承的方法在子類中，可用super()函數(shù)返回超類的類對象，從而通過它訪問超類的方法。也可直接使用類對象調(diào)用超類的方法，示例代碼如下。classsuper_class: #定義超類data1=10data2=20defshow1(self):print('self.data1=',self.data1)defshow2(self):print('self.data2=',self.data2)classsub(super_class):#定義子類data1=100defshow(self):super_class.show1(self)#調(diào)用超類的方法super().show2() #調(diào)用超類的方法x=sub()x.show1()x.show()10.2.3多重繼承多重繼承指子類可以同時繼承多個超類。如果超類中存在同名的屬性或方法，Python按照從左到右的順序在超類中搜索方法10.2.4調(diào)用超類的初始化函數(shù)在子類的初始化函數(shù)中，通常應(yīng)調(diào)用超類的初始化函數(shù)，Python不會自動調(diào)用超類的初始化函數(shù)，示例代碼如下。#test10_20.py：調(diào)用超類的初始化函數(shù)