前言

最近在學習深度學習，已經跑出了幾個模型，但Pyhton的基礎不夠扎實，因此，開始補習Python了，大家都推薦廖雪峰的課程，因此，開始了學習，但光學有沒有用，還要和大家討論一下，因此，寫下這些帖子，廖雪峰的課程連接在這里：廖雪峰
Python的相關介紹，以及它的歷史故事和運行機制，可以參見這篇：python介紹
Python的安裝可以參見這篇：Python安裝
Python的運行模式以及輸入輸出可以參見這篇：Python IO
Python的基礎概念介紹，可以參見這篇：Python 基礎
Python字符串和編碼的介紹，可以參見這篇：Python字符串與編碼
Python基本數據結構：list和tuple介紹，可以參見這篇：Python list和tuple
Python控制語句介紹：ifelse，可以參見這篇：Python 條件判斷
Python控制語句介紹：循環實現，可以參見這篇：Python循環語句
Python數據結構：dict和set介紹Python數據結構dict和set
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Python高階函數：Python高階函數
Python匿名函數：Python匿名函數
Python裝飾器：Python裝飾器
Python偏函數：Python偏函數
Python模塊：Python模塊
Python面向對象編程（1）：Python面向對象
目錄：

• 前言
• 訪問限制
  • 內部數據私有化
  • 練習
• 繼承和多態
  • 多態
  • 靜態語言 vs 動態語言
  • 小結

訪問限制

在Class內部，可以有屬性和方法，而外部代碼可以通過直接調用實例變量的方法來操作數據，這樣，就隱藏了內部的復雜邏輯。

但是，從前面Student類的定義來看，外部代碼還是可以自由地修改一個實例的name、score屬性：

>>> bart = Student('Bart Simpson', 59) >>> bart.score 59 >>> bart.score = 99 >>> bart.score 99

而實際生產中這樣是很危險的，對于數據不同人有不同的訪問權限。

內部數據私有化

如果要讓內部屬性不被外部訪問，可以把屬性的名稱前加上兩個下劃線_，在Python中，實例的變量名如果以_開頭，就變成了一個私有變量（private），只有內部可以訪問，外部不能訪問，所以，我們把Student類改一改：

class Student(object):def __init__(self, name, score):self.__name = nameself.__score = scoredef print_score(self):print('%s: %s' % (self.__name, self.__score))

改完后，對于外部代碼來說，沒什么變動，但是已經無法從外部訪問實例變量.__name和實例變量.__score了：

>>> bart = Student('Bart Simpson', 59) >>> bart.__name Traceback (most recent call last):File "<stdin>", line 1, in <module> AttributeError: 'Student' object has no attribute '__name'

這樣就確保了外部代碼不能隨意修改對象內部的狀態，這樣通過訪問限制的保護，代碼更加健壯。

但是如果外部代碼要獲取name和score怎么辦？可以給Student類增加get_name和get_score這樣的方法：

class Student(object):...def get_name(self):return self.__namedef get_score(self):return self.__score

如果又要允許外部代碼修改score怎么辦？可以再給Student類增加set_score方法：

class Student(object):...def set_score(self, score):self.__score = score

你也許會問，原先那種直接通過bart.score = 99也可以修改啊，為什么要定義一個方法大費周折？因為在方法中，可以對參數做檢查，避免傳入無效的參數，增加算法的健壯性：

class Student(object):...def set_score(self, score):if 0 <= score <= 100:self.__score = scoreelse:raise ValueError('bad score')

需要注意的是，在Python中，變量名類似_xxx_的，也就是以雙下劃線開頭，并且以雙下劃線結尾的，是特殊變量，特殊變量是可以直接訪問的，不是private變量，所以，不能用name、score這樣的變量名。

有些時候，你會看到以一個下劃線開頭的實例變量名，比如_name，這樣的實例變量外部是可以訪問的，但是，按照約定俗成的規定，當你看到這樣的變量時，意思就是，“雖然我可以被訪問，但是，請把我視為私有變量，不要隨意訪問”。

雙下劃線開頭的實例變量是不是一定不能從外部訪問呢？其實也不是。不能直接訪問__name是因為Python解釋器對外把__name變量改成了_Student__name，所以，仍然可以通過_Student__name來訪問__name變量：

>>> bart._Student__name 'Bart Simpson'

但是強烈建議你不要這么干，因為不同版本的Python解釋器可能會把__name改成不同的變量名。

總的來說就是，Python本身沒有任何機制阻止你干壞事，一切全靠自覺。

最后注意下面的這種錯誤寫法：

>>> bart = Student('Bart Simpson', 59) >>> bart.get_name() 'Bart Simpson' >>> bart.__name = 'New Name' # 設置__name變量！ >>> bart.__name 'New Name'

表面上看，外部代碼“成功”地設置了__name變量，但實際上這個__name變量和class內部的__name變量不是一個變量！內部的__name變量已經被Python解釋器自動改成了_Student__name，而外部代碼給bart新增了一個__name變量。不信試試：

>>> bart.get_name() # get_name()內部返回self.__name 'Bart Simpson'

練習

請把下面的Student對象的gender字段對外隱藏起來，用get_gender()和set_gender()代替，并檢查參數有效性：

class Student(object):def __init__(self,name,score,gender):self.__name=nameself.__score=scoreself.__gender=genderdef print_score(self):print('%s:%s' %(self__name,self__score))def get_name(self):return self.__namedef get_score(self):return self.__scoredef get_gender(self):return self.__genderdef set_score(self,score):if 0 <= score <= 100:self.__score = scoreelse:raise ValueError('bad score')def set_gender(self,gender):if gender=='M' or gender=='F':self.__gender=genderelse:raise ValueError('wrong gender')

繼承和多態

在OOP程序設計中，當我們定義一個class的時候，可以從某個現有的class繼承，新的class稱為子類（Subclass），而被繼承的class稱為基類、父類或超類（Base class、Super class）。
比如，我們已經編寫了一個名為Animal的class，有一個run()方法可以直接打印：

class Animal(object):def run(self):print('Animal is running...')

當我們需要編寫Dog和Cat類時，就可以直接從Animal類繼承：

class Dog(Animal):passclass Cat(Animal):pass

對于Dog來說，Animal就是它的父類，對于Animal來說，Dog就是它的子類。Cat和Dog類似。

繼承有什么好處？最大的好處是子類獲得了父類的全部功能。由于Animial實現了run()方法，因此，Dog和Cat作為它的子類，什么事也沒干，就自動擁有了run()方法：

dog = Dog() dog.run()cat = Cat() cat.run()

運行結果如下：

Animal is running... Animal is running...

當然，也可以對子類增加一些方法，比如Dog類：

class Dog(Animal):def run(self):print('Dog is running...')def eat(self):print('Eating meat...')

繼承的第二個好處需要我們對代碼做一點改進。你看到了，無論是Dog還是Cat，它們run()的時候，顯示的都是Animal is running…，符合邏輯的做法是分別顯示Dog is running…和Cat is running…，因此，對Dog和Cat類改進如下：

class Dog(Animal):def run(self):print('Dog is running...')class Cat(Animal):def run(self):print('Cat is running...')

再次運行，結果如下：

Dog is running... Cat is running...

多態

當子類和父類都存在相同的run()方法時，我們說，子類的run()覆蓋了父類的run()，在代碼運行的時候，總是會調用子類的run()。這樣，我們就獲得了繼承的另一個好處：多態。

要理解什么是多態，我們首先要對數據類型再作一點說明。當我們定義一個class的時候，我們實際上就定義了一種數據類型。我們定義的數據類型和Python自帶的數據類型，比如str、list、dict沒什么兩樣：

a = list() # a是list類型 b = Animal() # b是Animal類型 c = Dog() # c是Dog類型

判斷一個變量是否是某個類型可以用isinstance()判斷：

>>> isinstance(a, list) True >>> isinstance(b, Animal) True >>> isinstance(c, Dog) True

看來a、b、c確實對應著list、Animal、Dog這3種類型。

但是等等，試試：

>>> isinstance(c, Animal) True

看來c不僅僅是Dog，c還是Animal！

不過仔細想想，這是有道理的，因為Dog是從Animal繼承下來的，當我們創建了一個Dog的實例c時，我們認為c的數據類型是Dog沒錯，但c同時也是Animal也沒錯，Dog本來就是Animal的一種！
所以，在繼承關系中，如果一個實例的數據類型是某個子類，那它的數據類型也可以被看做是父類。但是，反過來就不行：

>>> b = Animal() >>> isinstance(b, Dog) False

Dog可以看成Animal，但Animal不可以看成Dog。
要理解多態的好處，我們還需要再編寫一個函數，這個函數接受一個Animal類型的變量：

def run_twice(animal):animal.run()animal.run()

當我們傳入Animal的實例時，run_twice()就打印出：

>>> run_twice(Animal()) Animal is running... Animal is running...

當我們傳入Dog的實例時，run_twice()就打印出：

>>> run_twice(Dog()) Dog is running... Dog is running...

當我們傳入Cat的實例時，run_twice()就打印出：

>>> run_twice(Cat()) Cat is running... Cat is running...

看上去沒啥意思，但是仔細想想，現在，如果我們再定義一個Tortoise類型，也從Animal派生：

class Tortoise(Animal):def run(self):print('Tortoise is running slowly...')

當我們調用run_twice()時，傳入Tortoise的實例：

>>> run_twice(Tortoise()) Tortoise is running slowly... Tortoise is running slowly...

你會發現，新增一個Animal的子類，不必對run_twice()做任何修改，實際上，任何依賴Animal作為參數的函數或者方法都可以不加修改地正常運行，原因就在于多態。

多態的好處就是，當我們需要傳入Dog、Cat、Tortoise……時，我們只需要接收Animal類型就可以了，因為Dog、Cat、Tortoise……都是Animal類型，然后，按照Animal類型進行操作即可。由于Animal類型有run()方法，因此，傳入的任意類型，只要是Animal類或者子類，就會自動調用實際類型的run()方法，這就是多態的意思：

對于一個變量，我們只需要知道它是Animal類型，無需確切地知道它的子類型，就可以放心地調用run()方法，而具體調用的run()方法是作用在Animal、Dog、Cat還是Tortoise對象上，由運行時該對象的確切類型決定，這就是多態真正的威力：調用方只管調用，不管細節，而當我們新增一種Animal的子類時，只要確保run()方法編寫正確，不用管原來的代碼是如何調用的。這就是著名的“開閉”原則：

對擴展開放：允許新增Animal子類；

對修改封閉：不需要修改依賴Animal類型的run_twice()等函數。

繼承還可以一級一級地繼承下來，就好比從爺爺到爸爸、再到兒子這樣的關系。而任何類，最終都可以追溯到根類object，這些繼承關系看上去就像一顆倒著的樹。比如如下的繼承樹：

┌───────────────┐│ object │└───────────────┘│┌────────────┴────────────┐│ │▼ ▼┌─────────────┐ ┌─────────────┐│ Animal │ │ Plant │└─────────────┘ └─────────────┘│ │┌─────┴──────┐ ┌─────┴──────┐│ │ │ │▼ ▼ ▼ ▼ ┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐ │ Dog │ │ Cat │ │ Tree │ │ Flower │ └─────────┘ └─────────┘ └─────────┘ └─────────┘

靜態語言 vs 動態語言

對于靜態語言（例如Java）來說，如果需要傳入Animal類型，則傳入的對象必須是Animal類型或者它的子類，否則，將無法調用run()方法。

對于Python這樣的動態語言來說，則不一定需要傳入Animal類型。我們只需要保證傳入的對象有一個run()方法就可以了：

class Timer(object):def run(self):print('Start...')

這就是動態語言的“鴨子類型”，它并不要求嚴格的繼承體系，一個對象只要“看起來像鴨子，走起路來像鴨子”，那它就可以被看做是鴨子。

Python的“file-like object“就是一種鴨子類型。對真正的文件對象，它有一個read()方法，返回其內容。但是，許多對象，只要有read()方法，都被視為“file-like object“。許多函數接收的參數就是“file-like object“，你不一定要傳入真正的文件對象，完全可以傳入任何實現了read()方法的對象。

小結

繼承可以把父類的所有功能都直接拿過來，這樣就不必重零做起，子類只需要新增自己特有的方法，也可以把父類不適合的方法覆蓋重寫。

動態語言的鴨子類型特點決定了繼承不像靜態語言那樣是必須的。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Python学习笔记：面向对象编程（2）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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