第七章類——面向對象的程式設計

引子

Why：面向對象更符合人類對客觀世界的抽象和了解

一切皆對象

一隻小狗，一把椅子，一張信用卡，一條巧克力。。。
一切對象，都有自己内在的屬性

狗狗的品種、椅子的質地、信用卡的額度、巧克力的口味。。。
一切行為，皆是對象的行為

狗狗蹲下、椅子移動位置、刷信用卡、巧克力融化了。。。

How：類是對象的載體

不同年齡、膚色、品質的貓，每一隻都是一個對象

他們有一個共同的特征：都是貓

我們可以把一類對象的公共特征抽象出來，建立通用的類

# 建立類
class Cat():
    """模拟貓"""
    
    def __init__(self, name):
        """初始化屬性"""
        self.name = name
    
    def jump(self):
        """模拟貓跳躍"""
        print(self.name + " is jumping")

# 用類建立執行個體
my_cat = Cat("Loser")
your_cat = Cat("Lucky")

# 調用屬性
print(my_cat.name)
print(your_cat.name)

Loser
Lucky

# 調用方法
my_cat.jump()
your_cat.jump()

Loser is jumping
Lucky is jumping

7.1 類的定義

三要素：類名、屬性、方法

7.1.1 類的命名

要有實際意義
駝峰命名法——組成的單詞首字母大寫

Dog、 CreditCard、 ElectricCar

# class 類名：
"""類前最好空兩行"""

class Car():
    """對該類的簡單介紹"""
    pass

"""類後最好也空兩行"""

7.1.2 類的屬性

class Car():
    """模拟汽車"""
    
    def __init__(self, brand, model, year):
        """初始化汽車屬性"""               # 相當于類内部的變量
        self.brand = brand                 # 汽車的品牌
        self.model = model                 # 汽車的型号
        self.year = year                   # 汽車出廠年份
        self.mileage = 0                   # 新車總裡程初始化為0

7.1.3 類的方法

class Car():
    """模拟汽車"""
    
    def __init__(self, brand, model, year):
        """初始化汽車屬性"""               # 相當于類内部的變量
        self.brand = brand                 # 汽車的品牌
        self.model = model                 # 汽車的型号
        self.year = year                   # 汽車出廠年份
        self.mileage = 0                   # 新車總裡程初始化為0  
        
    def get_main_information(self):        # self不能省
        """擷取汽車主要資訊"""
        print("品牌：{}   型号：{}   出廠年份：{}".format(self.brand, self.model, self.year))
    
    def get_mileage(self):
        """擷取總裡程"""
        return "行車總裡程：{}公裡".format(self.mileage)

行車總裡程：0公裡

7.2 建立執行個體

7.2.1 執行個體的建立

将執行個體指派給對象，執行個體化過程中，傳入相應的參數

v = 類名（必要的初始化參數）

7.2.2 通路屬性

執行個體名.屬性名

print(my_new_car.brand)
print(my_new_car.model)
print(my_new_car.year)

Audi
A6
2018

7.2.3 調用方法

class Car():
    """模拟汽車"""
    
    def __init__(self, brand, model, year):
        """初始化汽車屬性"""               # 相當于類内部的變量
        self.brand = brand                 # 汽車的品牌
        self.model = model                 # 汽車的型号
        self.year = year                   # 汽車出廠年份
        self.mileage = 0                   # 新車總裡程初始化為0  
        
    def get_main_information(self):        # self不能省
        """擷取汽車主要資訊"""
        print("品牌：{}   型号：{}   出廠年份：{}".format(self.brand, self.model, self.year))
    
    def get_mileage(self):
        """擷取總裡程數"""
        return "行車總裡程：{}公裡".format(self.mileage)

執行個體名.方法名(必要的參數)

my_new_car = Car("Audi", "A6", 2018)
my_new_car.get_main_information()

品牌：Audi   型号：A6   出廠年份：2018

mileage = my_new_car.get_mileage()
print(mileage)

行車總裡程：0公裡

7.2.4 修改屬性

1、直接修改

先通路，後修改

print(my_old_car.mileage)
my_old_car.mileage = 12000
print(my_old_car.mileage)

0
12000

行車總裡程：12000公裡

2、通過方法修改屬性

class Car():
    """模拟汽車"""
    
    def __init__(self, brand, model, year):
        """初始化汽車屬性"""               # 相當于類内部的變量
        self.brand = brand                 # 汽車的品牌
        self.model = model                 # 汽車的型号
        self.year = year                   # 汽車出廠年份
        self.mileage = 0                   # 新車總裡程初始化為0  
        
    def get_main_information(self):        # self不能省
        """擷取汽車主要資訊"""
        print("品牌：{}   型号：{}   出廠年份：{}".format(self.brand, self.model, self.year))
    
    def get_mileage(self):
        """擷取總裡程數"""
        return "行車總裡程：{}公裡".format(self.mileage)
    
    def set_mileage(self, distance):
        """設定總裡程數"""
        self.mileage = distance

my_old_car = Car("BYD", "宋", 2016)
print(my_old_car.get_mileage())
my_old_car.set_mileage(8000)
print(my_old_car.get_mileage())

行車總裡程：0公裡
品牌：BYD   型号：宋   出廠年份：2016
行車總裡程：8000公裡

3、繼續拓展

禁止設定負裡程

class Car():
    """模拟汽車"""
    
    def __init__(self, brand, model, year):
        """初始化汽車屬性"""               # 相當于類内部的變量
        self.brand = brand                 # 汽車的品牌
        self.model = model                 # 汽車的型号
        self.year = year                   # 汽車出廠年份
        self.mileage = 0                   # 新車總裡程初始化為0  
        
    def get_main_information(self):        # self不能省
        """擷取汽車主要資訊"""
        print("品牌：{}   型号：{}   出廠年份：{}".format(self.brand, self.model, self.year))
    
    def get_mileage(self):
        """擷取總裡程數"""
        print("行車總裡程：{}公裡".format(self.mileage)) 
    
    def set_mileage(self, distance):
        """設定總裡程數"""
        if distance >= 0:
            self.mileage = distance
        else:
            print("裡程數不能為負！")
    
    def increment_mileage(self, distance):
        """總裡程數累計"""
        if distance >= 0:
            self.mileage += distance
        else:
            print("新增裡程數不能為負！")

my_old_car = Car("BYD", "宋", 2016)
my_old_car.get_mileage()
my_old_car.set_mileage(-8000)
my_old_car.get_mileage()

行車總裡程：0公裡
裡程數不能為負！
行車總裡程：0公裡

将每次的裡程數累加

my_old_car.get_mileage()
my_old_car.set_mileage(8000)
my_old_car.get_mileage()
my_old_car.increment_mileage(500)
my_old_car.get_mileage()

行車總裡程：0公裡
行車總裡程：8000公裡
行車總裡程：8500公裡

小結

my_new_car = Car("Audi", "A6", 2018)
my_cars = [my_new_car, my_old_car]

包含的資訊量可以是極大的，可以建立無窮多的執行個體
高度的拟人（物）化，符合人類對客觀世界的抽象和了解

7.3 類的繼承

引子

看一下人在生物界的分支鍊

生物——動物界——脊索動物門——哺乳動物綱——靈長目——人科——人屬——智人種

公共特征逐漸增加的過程

【問題】

假設二進制系統：人屬 = {A人種， B人種， C人種。。。。}

為每一個人種構造一個類

方案一：

各自獨立，分别構造各自人種的類

方案二：

1、将各人種公共特征提取出來，建立人屬的類；

2、各人種繼承上一級（人屬）的公共特征，然後添加自身特殊特征，建構各自人種的類。

通常，我們選擇方案二，因為這樣避免了過多的重複勞動

所謂繼承，就是低層抽象繼承高層抽象的過程

7.3.1 簡單的繼承

父類

class Car():
    """模拟汽車"""
    
    def __init__(self, brand, model, year):
        """初始化汽車屬性"""               # 相當于類内部的變量
        self.brand = brand                 # 汽車的品牌
        self.model = model                 # 汽車的型号
        self.year = year                   # 汽車出廠年份
        self.mileage = 0                   # 新車總裡程初始化為0
        
        
    def get_main_information(self):        # self不能省
        """擷取汽車主要資訊"""
        print("品牌：{}   型号：{}   出廠年份：{}".format(self.brand, self.model, self.year))
    
    def get_mileage(self):
        """擷取總裡程數"""
        print("行車總裡程：{}公裡".format(self.mileage)) 
    
    def set_mileage(self, distance):
        """設定總裡程數"""
        if distance >= 0:
            self.mileage = distance
        else:
            print("裡程數不能為負！")
    
    def increment_mileage(self, distance):
        """總裡程數累計"""
        if distance >= 0:
            self.mileage += distance
        else:
            print("新增裡程數不能為負！")

子類

class 子類名（父類名）：

建立一個電動汽車的類

class ElectricCar(Car):
    """模拟電動汽車"""
    
    def __init__(self, brand, model, year):
        """初始化電動汽車屬性"""
        super().__init__(brand, model,year)  # 聲明繼承父類的屬性

自動繼承父類的所有方法

my_electric_car = ElectricCar("NextWeek", "FF91", 2046)
my_electric_car.get_main_information()

'品牌：NextWeek   型号：FF91   出廠年份：2046'

7.3.2 給子類添加屬性和方法

class ElectricCar(Car):
    """模拟電動汽車"""
    
    def __init__(self, brand, model, year, bettery_size):
        """初始化電動汽車屬性"""
        super().__init__(brand, model, year)    # 聲明繼承父類的屬性
        self.bettery_size = bettery_size        # 電池容量
        self.electric_quantity = bettery_size   # 電池剩餘電量
        self.electric2distance_ratio = 5        # 電量距離換算系數 5公裡/kW.h
        self.remainder_range = self.electric_quantity*self.electric2distance_ratio # 剩餘可行駛裡程
    
    def get_electric_quantit(self):
        """檢視目前電池電量"""
        print("目前電池剩餘電量：{} kW.h".format(self.electric_quantity))
        
    def set_electric_quantity(self, electric_quantity):
        """設定電池剩餘電量，重新計算電量可支撐行駛裡程"""
        if electric_quantity >= 0 and electric_quantity <= self.bettery_size:
            self.electric_quantity = electric_quantity
            self.remainder_range = self.electric_quantity*self.electric2distance_ratio
        else:
            print("電量未設定在合理範圍！")
    
    def get_remainder_range(self):
        """檢視剩餘可行駛裡程"""
        print("目前電量還可以繼續駕駛 {} 公裡".format(self.remainder_range))

my_electric_car = ElectricCar("NextWeek", "FF91", 2046, 70)
my_electric_car.get_electric_quantit()            # 擷取目前電池電量
my_electric_car.get_remainder_range()             # 擷取目前剩餘可行駛裡程

目前電池剩餘電量：70 kW.h
目前電量還可以繼續駕駛 350 公裡

my_electric_car.set_electric_quantity(50)         # 重設電池電量
my_electric_car.get_electric_quantit()            # 擷取目前電池電量
my_electric_car.get_remainder_range()             # 擷取目前剩餘可行駛裡程

目前電池剩餘電量：50 kW.h
目前電量還可以繼續駕駛 250 公裡

7.3.3 重寫父類的方法——多态

class ElectricCar(Car):
    """模拟電動汽車"""
    
    def __init__(self, brand, model, year, bettery_size):
        """初始化電動汽車屬性"""
        super().__init__(brand, model, year)    # 聲明繼承父類的屬性
        self.bettery_size = bettery_size        # 電池容量
        self.electric_quantity = bettery_size   # 電池剩餘電量
        self.electric2distance_ratio = 5        # 電量距離換算系數 5公裡/kW.h
        self.remainder_range = self.electric_quantity*self.electric2distance_ratio # 剩餘可行駛裡程
    
    def get_main_information(self):        # 重寫父類方法
        """擷取汽車主要資訊"""
        print("品牌：{}   型号：{}   出廠年份：{}   續航裡程：{} 公裡"
              .format(self.brand, self.model, self.year, self.bettery_size*self.electric2distance_ratio))
    
    def get_electric_quantit(self):
        """檢視目前電池電量，重新計算電量可支撐行駛裡程"""
        print("目前電池剩餘電量：{} kW.h".format(self.electric_quantity))
        
    def set_electric_quantity(self, electric_quantity):
        """設定電池剩餘電量"""
        if electric_quantity >= 0 and electric_quantity <= self.bettery_size:
            self.electric_quantity = electric_quantity
            self.remainder_range = self.electric_quantity*self.electric2distance_ratio
        else:
            print("電量未設定在合理範圍！")
    
    def get_remainder_range(self):
        """檢視剩餘可行駛裡程"""
        print("目前電量還可以繼續駕駛 {} 公裡".format(self.remainder_range))

my_electric_car = ElectricCar("NextWeek", "FF91", 2046, 70)
my_electric_car.get_main_information()

品牌：NextWeek   型号：FF91   出廠年份：2046   續航裡程：350 公裡

7.3.4 用在類中的執行個體

把電池抽象成一個對象

邏輯更加清晰

class Bettery():
    """模拟電動汽車的電池"""
    
    def __init__(self, bettery_size = 70):
        self.bettery_size = bettery_size        # 電池容量
        self.electric_quantity = bettery_size   # 電池剩餘電量
        self.electric2distance_ratio = 5        # 電量距離換算系數 5公裡/kW.h
        self.remainder_range = self.electric_quantity*self.electric2distance_ratio # 剩餘可行駛裡程

    def get_electric_quantit(self):
        """檢視目前電池電量"""
        print("目前電池剩餘電量：{} kW.h".format(self.electric_quantity))
        
    def set_electric_quantity(self, electric_quantity):
        """設定電池剩餘電量，計重新算電量可支撐行駛裡程"""
        if electric_quantity >= 0 and electric_quantity <= self.bettery_size:
            self.electric_quantity = electric_quantity
            self.remainder_range = self.electric_quantity*self.electric2distance_ratio
        else:
            print("電量未設定在合理範圍！")
    
    def get_remainder_range(self):
        """檢視剩餘可行駛裡程"""
        print("目前電量還可以繼續駕駛 {} 公裡".format(self.remainder_range))

class ElectricCar(Car):
    """模拟電動汽車"""
    
    def __init__(self, brand, model, year, bettery_size):
        """初始化電動汽車屬性"""
        super().__init__(brand, model, year)    # 聲明繼承父類的屬性
        self.bettery = Bettery(bettery_size)    # 電池
    
    def get_main_information(self):        # 重寫父類方法
        """擷取汽車主要資訊"""
        print("品牌：{}   型号：{}   出廠年份：{}   續航裡程：{} 公裡"
              .format(self.brand, self.model, self.year, 
              self.bettery.bettery_size*self.bettery.electric2distance_ratio))

my_electric_car = ElectricCar("NextWeek", "FF91", 2046, 70)
my_electric_car.get_main_information()                  # 擷取車輛主要資訊

品牌：NextWeek   型号：FF91   出廠年份：2046   續航裡程：350 公裡

目前電池剩餘電量：70 kW.h

目前電池剩餘電量：50 kW.h

目前電量還可以繼續駕駛 250 公裡

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第七章類——面向對象的程式設計

引子

7.1 類的定義

7.1.1 類的命名

7.1.2 類的屬性

7.1.3 類的方法

7.2 建立執行個體

7.2.1 執行個體的建立

7.2.2 通路屬性

7.2.3 調用方法

7.2.4 修改屬性

小結

7.3 類的繼承

引子

7.3.1 簡單的繼承

7.3.2 給子類添加屬性和方法

7.3.3 重寫父類的方法——多态

7.3.4 用在類中的執行個體

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第七章 類——面向對象的程式設計

引子

7.1 類的定義

7.1.1 類的命名

7.1.2 類的屬性

7.1.3 類的方法

7.2 建立執行個體

7.2.1 執行個體的建立

7.2.2 通路屬性

7.2.3 調用方法

7.2.4 修改屬性

小結

7.3 類的繼承

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7.3.1 簡單的繼承

7.3.2 給子類添加屬性和方法

7.3.3 重寫父類的方法——多态

7.3.4 用在類中的執行個體

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