第8章 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計《Python語言程序設(shè)計》教學(xué)課件

《Python語言程序設(shè)計》?精品課件合集Python語言程序設(shè)計第8章面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計設(shè)計一個功能強大且易于被人們掌握的程序設(shè)計語言，一直是編程語言發(fā)展的目標。早期的程序設(shè)計語言是面向過程（ProcedureOriented）的，其主要設(shè)計目標是解決現(xiàn)實中的某個具體的計算問題，而現(xiàn)在流行的大多數(shù)程序設(shè)計語言是面向?qū)ο螅∣bjectOriented）的，這類語言的設(shè)計目標是用計算機程序來描述現(xiàn)實世界某類問題的相關(guān)特征，從而提升計算機程序解決實際問題的能力。Python正是眾多面向?qū)ο蟮木幊陶Z言之一。引言2/33第8章面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計8.1類和對象面向?qū)ο缶幊淌潜M可能模擬人類的思維方式，使得軟件的開發(fā)方法與過程盡可能接近人類認識世界、解決現(xiàn)實問題的方法和過程，是最有效的編程方法之一。人類通過將事物進行分類來認識世界。比如，將自然界中的事物分為生物和非生物，將生物分為動物、植物、微生物，將動物分為有脊椎動物和無脊椎動物，繼而又分為哺乳類、鳥類、魚類、爬行類等，其中，哺乳類又分為貓、狗、牛、羊等。每一個類的個體都具有一些相同的屬性，在面向?qū)ο缶幊讨?，個體被稱為對象或?qū)嵗?。類和對?/33在面向?qū)ο缶幊讨?，可以用程序表示現(xiàn)實世界中的類，并基于這些類來創(chuàng)建對象。編寫一個類的程序時，需要定義類的對象都有的通用行為。之后再基于定義好的類創(chuàng)建對象時，每個對象都自動具備這種通用行為，然后再根據(jù)實際需要賦予每個對象獨特的個性。類和對象5/33在面向?qū)ο缶幊讨校梢杂贸绦虮硎粳F(xiàn)實世界中的類，并基于這些類來創(chuàng)建對象。編寫一個類的程序時，需要定義類的對象都有的通用行為。之后再基于定義好的類創(chuàng)建對象時，每個對象都自動具備這種通用行為，然后再根據(jù)實際需要賦予每個對象獨特的個性。由類的定義來創(chuàng)建對象的過程被稱為實例化，本章將介紹如何在程序中定義類，并創(chuàng)建這些類的對象，在對象中存儲與之有關(guān)的信息，并調(diào)用對象的方法完成指定的操作，以及通過類的繼承實現(xiàn)代碼共享的方法。類和對象6/33Python語言中使用關(guān)鍵字class定義類，其語法格式如下：class類名:

類的定義語句有上述語法格式可知，一個最簡單的類的定義可以是這樣的：類的定義與實例化7/33上述程序中，定義了一個名為Person的類，這個類沒有任何具體的內(nèi)容，如果希望創(chuàng)建該類的對象，即對類進行實例化，可以使用如下代碼：上述程序中還使用了內(nèi)置函數(shù)isinstance()，該函數(shù)用于檢測對象和類之間的關(guān)系，其語法格式如下：isinstance(object,classinfo)其中，如果參數(shù)object是參數(shù)classinfo的實例則返回True，否則返回False。如果參數(shù)classinfo是類型對象元組，那么如果參數(shù)object是其中任何一個類型的實例就返回True，否則返回False。創(chuàng)建對象（實例化）8/33Python語言中，創(chuàng)建對象的過程，其本質(zhì)就是去調(diào)用定義在類中的一個特殊方法__init__()，該方法的第一個參數(shù)用于表示對象本身，其后的參數(shù)用于接收實例化過程中對象屬性的初始值，例如：初始化方法__init__()9/33創(chuàng)建了Person類的對象后，就可以在程序中訪問對象的各個屬性，例如：訪問對象的屬性10/33觀察程序的運行結(jié)果可知，調(diào)用對象的屬性或者方法可以使用如下語法格式：對象名.屬性名其中，運算符.被稱為成員運算符，表示了對象和屬性之間的所屬關(guān)系，可以理解為自然語言中的“的”。類的定義中，除了__init__()方法用于進行實例化的操作，程序員還可以定義其他的方法表示該類的對象所具備的各種功能，例如（見下頁）：調(diào)用對象的方法11/33調(diào)用對象的方法（續(xù)）12/33__init__()方法的定義中，代表各屬性初始值的參數(shù)也可以使用默認參數(shù)值，例如：觀察程序的運行結(jié)果可知，程序例8_6中的Person對象在調(diào)用__init__()方法進行實例化時，使用了默認性別“男”和默認年齡19完成了對象的屬性賦值。以默認值進行實例化13/33對象的屬性可以直接使用賦值語句進行添加和修改，同時使用del語句可以刪除對象的屬性，例如：與此同時，Python還提供了一系列內(nèi)置函數(shù)用于操作對象的屬性，見下頁屬性的添加、修改和刪除14/33（1）內(nèi)置函數(shù)getattr()可以用于獲取對象的屬性，其語法格式如下：getattr(object,name[,default])其中，參數(shù)object表示待訪問的對象，參數(shù)name表示對象object的某個屬性，必須以字符串的形式給出。當參數(shù)name指定的屬性不存在時，函數(shù)將返回參數(shù)default的內(nèi)容，此時若沒有指定參數(shù)default的內(nèi)容，則函數(shù)在調(diào)用時會產(chǎn)生AttributeError錯誤，例如：操作對象屬性的內(nèi)置函數(shù)15/33（2）內(nèi)置函數(shù)hasattr()可以判斷對象中是否包含指定的屬性，其語法格式如下：hasattr(object,name)如果參數(shù)object中包含名為name的屬性，則函數(shù)返回True，否則返回False，例如：操作對象屬性的內(nèi)置函數(shù)（續(xù)）16/33（3）內(nèi)置函數(shù)setattr()可以設(shè)置對象的屬性值，其語法格式如下：setattr(object,name,value)其中，參數(shù)object表示待訪問的對象，參數(shù)name表示對象object的某個屬性，必須以字符串的形式給出，參數(shù)value表示設(shè)置給該屬性的屬性值，例如：操作對象屬性的內(nèi)置函數(shù)（續(xù)）17/33（4）內(nèi)置函數(shù)delattr()可以刪除對象的屬性，其語法格式如下：delattr(object,name)其中，參數(shù)object表示待訪問的對象，參數(shù)name表示對象object的某個屬性，必須以字符串的形式給出，例如：操作對象屬性的內(nèi)置函數(shù)（續(xù)）18/33日常生活中，會需要隱藏對象的某些重要屬性，比如人們通常會隱藏自己的身份證號。為了在程序中將屬性和方法隱藏在對象中，可以將它們定義成私有屬性和私有方法，具體的操作是在屬性或方法的名字之前加上兩根下劃線，例如：私有屬性和私有方法19/33觀察上述程序的運行結(jié)果可知，無論是屬性name或是屬性__name都無法在外部程序中被訪問，但是定義在類體中的程序是可以對這些私有屬性進行正常訪問的，例如：私有屬性和私有方法（續(xù)）20/33特別注意的是，若在外部程序中對屬性__name進行賦值，等價于創(chuàng)建了一個新的屬性，而非對私有屬性__name的修改，例如：私有屬性和私有方法（續(xù)）21/33實際編程中，會遇到需要創(chuàng)建某類對象的共有屬性的需求，比如以下程序中表示學(xué)生總數(shù)的屬性count，這種可以被類的對象共享的屬性被稱為類屬性。類屬性22/33當對象中包含與類屬性同名的屬性時，程序會優(yōu)先訪問對象屬性中的內(nèi)容，例如：類屬性（續(xù)）23/33第8章面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計8.2類的繼承面向?qū)ο缶幊處淼闹饕锰幹皇谴a重用，代碼重用的方法之一就是類的繼承。一個類繼承另一個類時，它將自動獲得另一個類的所有屬性和除__init__()以外的所有方法；被繼承的類稱為父類，從父類繼承得到的類稱為子類。子類除了繼承其父類的屬性和方法以外，還可以定義自己的屬性和方法。所以，類的繼承可以理解為子類在父類的基礎(chǔ)上進行了功能的擴展。類的繼承25/33Python語言中，類的繼承是在定義子類時實現(xiàn)的，其語法格式如下：class子類(父類1[,父類2[,…[,父類n]]])：

類的定義語句觀察上述語法格式可知，Python中一個子類可以繼承于多個父類，只需將父類名寫入子類名后面的括號中即可。本書以Person類和Student類演示類的繼承關(guān)系，其程序見下頁類的繼承的程序?qū)崿F(xiàn)26/33類的繼承的程序?qū)崿F(xiàn)（續(xù)）27/33如果需要在程序中對兩個類之間的關(guān)系進行判定，可以使用內(nèi)置函數(shù)issubclass()，其語法格式如下：issubclass(class,classinfo)其中，如果參數(shù)class是參數(shù)classinfo的直接或者間接子類則返回True，否則返回False，例如我們在交互方式中對上述程序定義的Person和Student類進行關(guān)系判定，效果如下：類的關(guān)系判定28/33和現(xiàn)實中對象與類的關(guān)系一樣，如果一個對象是學(xué)生，那么該對象肯定屬于人類，所以使用Student類創(chuàng)建的對象也是Person類的對象，程序見下頁：子類的對象也屬于父類29/33子類的對象也屬于父類（續(xù)）30/33在子類中，可以對父類原有的方法進行改進，這種對父類中已有方法的重新定義，被稱為方法的覆蓋，程序見下頁：子類方法對父類方法的覆蓋31/3332/33內(nèi)置函數(shù)super()上述程序中，在子類Student中也定義了say()方法，其中除了調(diào)用父類的say()方法以外，還額外打印了自己的學(xué)號屬性，程序中使用內(nèi)置函數(shù)super()來表示父類，該函數(shù)的語法格式如下：super([type])如果當前子類的父類是惟一的，那么參數(shù)type可以省略，但是如果當前子類是繼承于多個父類的時候，則需要使用參數(shù)type指定super()函數(shù)到底代表的是哪一個父類。33/33第8章面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計8.3本章小結(jié)本章小結(jié)本章介紹了面向?qū)ο缶幊痰南嚓P(guān)知識，包括類的定義、對象的創(chuàng)建、對象及其屬性和方法的使用、類的繼承、子類和父類的關(guān)系等。35/33本章小結(jié)本章介紹了面向?qū)ο缶幊痰南嚓P(guān)知識，包括類的定義、對象的創(chuàng)建、對象及其屬性和方法的使用、類的繼承、子類和父類的關(guān)系等。Python語言中，使用class關(guān)鍵字進行類的定義，之后再創(chuàng)建類的對象，這個過程也被稱為實例化，所以對象又被稱為類的實例。在創(chuàng)建對象時，會自動調(diào)用類的__init__()方法進行對象的初始化，通過對該方法進行參數(shù)傳遞，可以為對象設(shè)置初始的屬性。在屬性名前加上兩根下劃線，可以將屬性和方法設(shè)置為私有屬性或私有方法，私有屬性和私有方法不能在類的外部被使用。36/33本章小結(jié)本章介紹了面向?qū)ο缶幊痰南嚓P(guān)知識，包括類的定義、對象的創(chuàng)建、對象及其屬性和方法的使用、類的繼承、子類和父類的關(guān)系等。Python語言中，使用class關(guān)鍵字進行類的定義，之后再創(chuàng)建類的對象，這個過程也被稱為實例化，所以對象又被稱為類的實