面向对象Object Oriented

概述

面向过程
1.例如：婚礼筹办
– 发请柬(选照片，措辞，制作)
– 宴席(找厨师，准备桌椅餐具，计划菜品，购买食材)
– 仪式(司仪，确定流程)
2. 分析解决问题的步骤，然后逐步实现。
3. 优点：所有环节、细节自己掌控。
4. 缺点：费心，考虑所有细节，工作量大。
面向对象
1.例如：婚礼筹办
– 发请柬：找摄影公司。
– 宴席：找酒店（告诉对方标准，数量）。
– 仪式：找婚庆公司（对方提供司仪，制定流程，提供设备）。
2. 找出解决问题的人，然后分配职责。
3. 优点：
(1) 思想层面：
– 更接近人的思维方式。
– 有利于梳理归纳问题。
(2)技术层面：
– 高复用：对重复的代码进行封装，提高开发效率。
– 高扩展：增加新功能，不修改以前的代码。
– 高维护：代码可读性好，逻辑清晰，结构规整。
4. 缺点：
初学者通常不能将功能拆分开。

类和对象

1.类：一个抽象的概念，即生活中的”类别”
例如：学生、水果。
2.对象：类的具体实例，即归属于某个类别的”个体”
例如：张三同学、苹果
3.类是创建对象的”模板”.
– 数据成员：名词性的状态。例如：姓名
– 方法成员：动词性的行为。例如：学习
4.类与类的行为不同，对象与对象的数据不同。
举例子：
(1)狗是一个类，具有姓名，性别，体重，品种数据成员，
具有咬人，叫，拉臭臭方法成员。
对象：拉不拉多，数据：米咻，母，70，大型犬。
金毛，数据：赵金多，母，60，大型犬。

(2)电子产品是一个类，具有类型，档次，品牌等数据成员，
具有打开，关闭等方法成员。
对象：电脑，数据：笔记本，高端，外星人
手机，数据：翻盖，中端，诺基亚。
(3)字符串是一个类，”abc”对象。
定义类
1.代码：
class 类名:
“””文档说明”””
def init(self,参数列表):
self.实例变量 = 参数

方法成员
2.说明：
– 类名所有单词首字母大写
– __init__叫做构造函数,创建对象时被调用，也可以省略。
– self变量绑定的是被创建的对象，名字通常叫做”self”。
语法
创建对象(实例化对象)
变量 = 构造函数(参数列表)
备注：构造函数的self参数会自动绑定对象地址，不用传递。
实例成员
实例变量
1.语法：
– 定义：对象地址.变量名称
– 调用：对象地址.变量名称
2. 说明
(1) 首次通过对象赋值为创建变量，再次赋值为修改。
(2) 通常在构造函数(init)中创建.
(3) 每个对象存储一份，通过对象地址访问。
实例方法
1.语法：
(1)定义： def 方法名称(self,参数):
(2)调用：对象地址.实例方法名称(参数)-不建议的用法：
可以通过类名访问，并传递对象地址。
类名.实例方法名(对象地址,参数)
2.说明：
(1)至少有一个形参，用于绑定调用该方法的对象，一般命名为”self”。
(2)实例方法被所有对象共享.
3.作用：表示对象的行为。
类成员
类变量
1.语法
(1)定义：在类中，方法外定义变量
class 类名:
类变量名 = 数据
(2)调用：
类名.类变量名
不建议使用对象.类变量名.
2.说明
(1)存储在类中。
(2)只有一份，被所有对象共享。
3.描述所有对象的共有数据。
类方法
1.语法
(1)定义:
@classmethod
def 方法名称(cls,参数):
方法体
(2)调用：类名.方法名(参数)
不建议使用对象.类方法名.
2.说明
(1)至少有一个形参，用于绑定调用该方法的类，一般命名为” cls”。
(2)使用@classmethod修饰的目的是调用方法时隐式传递类。
(3)类方法不能访问实例成员，实例方法可以访问类成员。
3.作用：操作类变量
静态方法
1.语法
(1)定义：
@staticmethod
def 方法名称(参数):
方法体
(2)调用：类名.方法名称(参数)
不建议使用对象.静态方法名.
2.说明
(1)使用@staticmethod修饰的目的是该方法不需要隐式传递参数。
(2)静态方法不能访问实例成员和类成员
3.作用：统一管理函数(定义在.py文件中的函数)
表达不需要使用实例成员和类成员时，使用静态方法。

封装

定义
1.从数据角度讲：
将一些基础变量复合为一个自定义类型。
比如：向量(x,y,z 模长等操作) 狗(姓名,年龄,拉臭臭等行为)
不但可以准确的描述事物，还可以体现该事物的行为。
2.从行为角度讲：
向类外提供必要的功能，隐藏实现的细节。
比如：random.randint(1,100)
使用者可以不必操心实现过程。
3.从设计角度讲：
(1)分而治之
– 将一个大的需求分解为许多类，让每个类处理一个独立的功能。
– 优点：便于分工，便于复用，可扩展性强。

(2)封装变化
– 需求可能会变化的功能要单独封装，避免影响其他类。

(3)高内聚
– 类中各个方法都在完成一项任务

(4)低耦合
– 类与类的关联性与依赖度要低，让一个类变化，尽少影响其他的类。
私有成员
1.做法：命名使用双下划线开头
2.作用：修改变量名，让外界”不能直接访问”
3.本质：障眼法，也可以访问：
_类名__成员名

属性
公开的实例变量，缺少逻辑验证。私有的实例变量与两个公开的方法相结合，又显得调用者的操作略显复杂。而属性可以将两个方法的使用方式像操作变量一样方便。
1.定义：
@property # 读取数据时执行
def 属性名(self):
return self.__ 属性名 # 私有的实例变量

@属性名.setter # 写入数据时执行
def 属性名(self,参数):
self.__ 属性名 = 参数

2.调用：
对象地址.属性名 = 数据
变量 = 对象地址.属性名

3.说明：
(1)通常两个公开属性，保护一个私有的变量。
(2)@property 负责处理读取逻辑
(3)@属性名.setter 负责处理写入逻辑
4.只读属性
def init(self,参数):
…
self.__属性名 = 100 # 创建私有变量

@property
def 属性名(self):
return self.__属性名

5.只写属性
def init(self,参数):
self.__属性名 = 默认值 # 创建私有变量

def __set_属性名(self, value):
self.__属性名 = value

属性名 = property(None, __set_属性名)

1.作用：限制一个类创建的对象只能有固定的实例变量，不能再额外添加。
2.语法：
在类中定义 slots = (“变量名1”,”变量名2”)
3.说明：
(1)含有__slots__属性的类所创建的对象没有__dict__属性。
(2)优点：防止因写错属性名称而发生的错误。
(3)缺点：丧失了动态语言可以在运行时为对象添加变量的灵活性。

继承

语法
代码：day15/code01 code02
1.代码：
class 子类名称(父类名称):
def init(self,父类参数,自身参数):
super().init(父类参数)
self.自身实例变量 =自身参数
2.说明：
– 子类拥有父类所有成员.
– 子类如果没有构造函数，将自动执行父类的，但如果有构造函数将覆盖父类的。
此时必须通过super()函数调用父类的构造函数，以确保父类数据成员被正常创建。
3.isisntance（对象，类型）函数:返回对象是否兼容类型。
定义
1.定义：重用现有类的功能与概念，并在此基础上进行扩展。
2.说明：
– 子类直接具有父类的成员，还可以具有自己的功能。
– 事物具有一定的层次、渊源，继承可以统一概念。
优点
1.一种代码的复用方式。
2.以层次化的方式管理类。
– 人回家，使用交通工具，不关心火车、汽车等
缺点
1.子类与父类耦合度高(父类构造函数/成员的变化，直接影响所有子类)
2.切换不灵活。
人可以使用手机或者座机或者网络电话。
适用性
多个类在概念上是一致的，且需要进行统一的处理。
相关概念
父类(基类/超类)、子类(派生类).
父类相对于子类更抽象，使用范围更宽泛；
子类相对于父类更具体，使用范围更狭小。
单继承：父类只有一个(例如：java，c#,……)
多继承：父类有多个(例如：python、c++)
Object类：任何类都直接或者间接继承自Object类。
多继承
一个子类继承两个或两个以上的基类，父类中的成员同时被子类继承下来。
同名方法的解析顺序（MRO）：
C3算法模拟的广度优先。
类自身 --> 父类继承列表(由左至右) --> 再上层父类

多态

定义
调用父类同一个方法，但在不同子类间，有不同的表现。
作用
1.体现子类的个性化。
2.增强程序扩展性，体现开闭原则。
重写
子类实现了父类中相同(名称、参数)的方法，在调用该方法时，实际执行的是子类的方法。
内建函数重写
在python中，以双下划线开头和结尾的函数，叫做内建函数。
我们可以在自定义类中对其重写，以改变实现细节。
1.对象转换为字符串：
_str_:重写的时候，返回给人看的友好的支持。
_repr__:重写的时候，返回解释器可以识别(eval)的字符串。
2. 自定义类的对象可以使用运算符，本质就是调用内建方法。

类与类的关系

泛化(继承)
子类与父类的关系，耦合度最高；
B类泛化A类，意味着B类是A类的子类。
做法：B类继承A类。
关联(聚合/组合)
部分与这个整体的关系，耦合度要低于泛化。
A类关联B类，意味着B是A的一部分。
做法：在A类中包含B类的成员。
依赖
合作关系，耦合度最低。
A类依赖B类，意味着A类的某个功能以依靠B类实现。
做法：在A类的某个方法中，将B类作为参数。

设计原则

开闭原则(目标)
对扩展开放，对修改关闭。
允许增加新功能，不修改客户端(使用者)代码。
类的单一职责(类的定义)
一个类有且只有一个改变的原因。
外界一个需求的变化，内部一个改变的类。
依赖倒置(找爹)
客户端代码尽量依赖(使用)抽象(父)的组件。
抽象的是稳定的，实现是多变的。
组合复用原则(少用继承)
如果仅仅为了代码复用优先选择组合关系，而非继承关系。
组合的耦合度低于继承，灵活度高于继承。
里氏替换(重写注意事项)
父类出现的地方可以被子类替换，在替换后依然保持原有功能。
– 从内存角度解释：父类(成员少) 子类(成员多)
– 子类在重写父类方法时，尽量选择扩展重写(先调父类同名方法)，不要改变原有功能。
迪米特法则(低耦合)
原话：不要和陌生人说话。
类与类交互时，在满足功能的基础上，传递的数据量越少越好。
低耦合。

总结

主要思想
封装变化、隔离变化、执行变化。
三大特征
封装：分而治之、封装变化、高内聚、低耦合。
继承：重用现有类功能和概念，在此基础上进行扩展。
多态：继承体现的是共性，多态体现的是个性。
三大关系
泛化：父子关系
关联：成员关系
依赖：协作关系(做成参数)
六大原则
开闭原则：对扩展开放，对修改关闭。
单一原则：一个类有且只有一个改变的原因。
依赖倒置：使用抽象(父类),不使用具体(子类).
抽象不依赖于具体.
组合复用：使用关联关系，不使用泛化关系。
里氏替换：父类出现的地方，可以被子类替换，替换后可以保持原功能。
迪米特法则：低耦合。
优势
高复用：没有重复的代码。
高扩展：开闭原则。
高维护：逻辑清晰，结构规整。
通俗的讲：灵活。

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