Python 基礎入門前四篇：

• Python 基礎入門–簡介和環境配置
• Python基礎入門_2基礎語法和變量類型
• Python基礎入門_3條件語句和迭代循環
• Python基礎入門_4函數

第五篇主要介紹 Python 的面向對象基礎知識，也就是類的介紹，包括類方法和屬性、構造方法、方法重寫、繼承等，最后給出兩道簡單的練習題。

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5.面向對象

5.1 簡介

先簡單介紹一些名詞概念。

• 類：用來描述具有相同的屬性和方法的對象的集合。它定義了該集合中每個對象所共有的屬性和方法。對象是類的實例。
• 類方法：類中定義的函數。
• 類變量：類變量在整個實例化的對象中是公用的。類變量定義在類中且在函數體之外。類變量通常不作為實例變量使用。
• 數據成員：類變量或者實例變量用于處理類及其實例對象的相關的數據。
• 方法重寫：如果從父類繼承的方法不能滿足子類的需求，可以對其進行改寫，這個過程叫方法的覆蓋（override），也稱為方法的重寫。
• 局部變量：定義在方法中的變量，只作用于當前實例的類。
• 實例變量：在類的聲明中，屬性是用變量來表示的。這種變量就稱為實例變量，是在類聲明的內部但是在類的其他成員方法之外聲明的。
• 繼承：即一個派生類（derived class）繼承基類（base class）的字段和方法。繼承也允許把一個派生類的對象作為一個基類對象對待。例如，有這樣一個設計：一個 Dog 類型的對象派生自 Animal 類，這是模擬"是一個（is-a）"關系（例圖，Dog 是一個 Animal）。
• 實例化：創建一個類的實例，類的具體對象。
• 對象：通過類定義的數據結構實例。對象包括兩個數據成員（類變量和實例變量）和方法。

Python中的類提供了面向對象編程的所有基本功能：類的繼承機制允許多個基類，派生類可以覆蓋基類中的任何方法，方法中可以調用基類中的同名方法。

對象可以包含任意數量和類型的數據。

5.2 類定義

下面是簡單定義一個類：

# 定義一個動物類別 class Animal(object):# 類變量eat = Truedef __init__(self, name, gender):self.name = nameself.gender = gender# 類方法def run(self):return 'Animal run!' # 實例化類 anm = Animal('animal', 'male')# 訪問類的屬性和方法 print("Animal 類的屬性 eat 為：", anm.eat) print("Animal 類的方法 run 輸出為：", anm.run())

輸出結果：

Animal 類的屬性 eat 為： True Animal 類的方法 run 輸出為： Animal run!

上述是一個簡單的類的定義，通常一個類需要有關鍵字 class ，然后接一個類的名字，然后如果是 python2.7 是需要如例子所示加上圓括號和 object ，但在 python3 版本中，其實可以直接如下所示：

class Animal:

構造方法和特殊參數 self 的表示

然后 __init__ 是構造方法，即在進行類實例化的時候會調用該方法，也就是 anm = Animal('animal', 'male')。

此外，對于類的方法，第一個參數也是必須帶上的參數，按照慣例名稱是 self ，它代表的是類的實例，也就是指向實例本身的引用，讓實例本身可以訪問類中的屬性和方法。如下代碼所示：

class Test:def prt(self):print(self)print(self.__class__)t = Test() t.prt()

輸出結果：

<__main__.Test object at 0x000002A262E2BA20> <class '__main__.Test'>

可以看到 print(self) 的結果是輸出當前對象的地址，而 self.__class__ 表示的就是類。

剛剛說了 self 只是慣例取的名稱，換成其他名稱也可以，如下所示：

# 不用 self 名稱 class Test2:def prt(sss):print(sss)print(sss.__class__)t2 = Test2() t2.prt()

輸出結果是一樣的，類實例的地址改變了而已。

<__main__.Test2 object at 0x000001FB7644BBA8> <class '__main__.Test2'>

類方法

類方法和構造方法一樣，首先是關鍵字 def ，接著就是參數第一個必須是 self ，表示類實例的參數。

#類定義 class people:#定義基本屬性name = ''age = 0#定義私有屬性,私有屬性在類外部無法直接進行訪問__weight = 0#定義構造方法def __init__(self,n,a,w):self.name = nself.age = aself.__weight = wdef speak(self):print("%s 說: 我 %d 歲。" %(self.name,self.age))# 實例化類 p = people('runoob',10,30) p.speak()

輸出結果

runoob 說: 我 10 歲。

5.3 繼承

繼承的語法定義如下：

class DerivedClassName(BaseClassName1,BaseClassName2,...):<statement-1>...<statement-N>

需要注意：

• 圓括號中基類的順序，當基類含有相同方法名，子類沒有指定(即類似 BaseClass1.method1()），python 會從左到右搜索繼承的基類是否包含該方法；
• 基類和子類必須定義在一個作用域內；

下面給出一個代碼例子，基類定義還是上一節中的 people 類別，這次定義一個子類 student

# 單繼承示例 class student(people):grade = ''def __init__(self, n, a, w, g):# 調用父類的構造方法people.__init__(self, n, a, w)self.grade = g# 覆寫父類的方法def speak(self):print("%s 說: 我 %d 歲了，我在讀 %d 年級" % (self.name, self.age, self.grade))s = student('ken', 10, 60, 3) s.speak()

輸出結果

ken 說: 我 10 歲了，我在讀 3 年級

這是一個單繼承，即繼承一個基類的示例，子類的構造方法必須先調用基類(父類)的構造方法：

# 調用父類的構造方法 people.__init__(self, n, a, w)

另一種調用基類的構造方法，利用 super() 函數：

super.__init__(self, n, a, w)

方法重寫

上述例子還重寫了基類的方法 speak()。

方法重寫是在基類的方法無法滿足子類的需求時，在子類重寫父類的方法。

多繼承

python 也支持多繼承，下面是一個例子，繼續沿用剛剛定義的一個類 student ，然后再重新定義一個基類 speaker

#另一個類，多重繼承之前的準備 class speaker():topic = ''name = ''def __init__(self,n,t):self.name = nself.topic = tdef speak(self):print("我叫 %s，我是一個演說家，我演講的主題是 %s"%(self.name,self.topic))#多重繼承 class sample(speaker,student):a =''def __init__(self,n,a,w,g,t):student.__init__(self,n,a,w,g)speaker.__init__(self,n,t)test = sample("Tim",25,80,4,"Python") test.speak() #方法名同，默認調用的是在括號中排前地父類的方法

輸出結果：

我叫 Tim，我是一個演說家，我演講的主題是 Python

而如果想指定任意父類的方法，可以添加下面這段代碼：

# 顯示調用 student 父類的 speak 方法 def speak(self):super(student, self).speak()

上面介紹過了， super() 函數是調用父類的一個方法，可以直接 super().method() ，但如果是多繼承并且指定父類的話，就如上述所示，添加父類名字以及 self 來表示類實例。

另外，python2.7 調用 super() 方法，也需要傳入父類名字和 self 兩個參數。

5.4 類屬性與方法

屬性和方法的訪問權限，即可見性，有三種，公開、受保護以及私有，私有方法和私有屬性如下定義：

• 類的私有屬性：兩個下劃線開頭，聲明該屬性私有，不能在類的外部被使用或直接訪問，而在類內部的方法中使用時：self.__private_attrs

• 類的私有方法：兩個下劃線開頭，聲明該方法為私有方法，只能在類的內部調用 ，不能在類的外部調用。self.__private_methods。

而如果是受保護的屬性或者方法，則是一個下劃線開頭，例如 _protected_attr 。

下面是一個簡單的示例：

class JustCounter:__secretCount = 0 # 私有變量publicCount = 0 # 公開變量def count(self):self.__secretCount += 1self.publicCount += 1print(self.__secretCount)self.__count()def __count(self):print('私有方法')counter = JustCounter() counter.count() counter.count() print(counter.publicCount) print(counter.__secretCount) # 報錯，實例不能訪問私有變量 print(counter.__count())

輸出結果

1 私有方法 2 私有方法 2

調用私有屬性會報錯：

AttributeError: 'JustCounter' object has no attribute '__secretCount'

調用私有方法會報錯：

AttributeError: 'JustCounter' object has no attribute '__count'

類的屬性不僅可以是變量，也可以是類實例作為一個屬性，例子如下所示：

class TimeCounter:def __init__(self):print('timer')class JustCounter:__secretCount = 0 # 私有變量publicCount = 0 # 公開變量def __init__(self):self.timer = TimeCounter()def count(self):self.__secretCount += 1self.publicCount += 1print(self.__secretCount)self.__count()def __count(self):print('私有方法')counter = JustCounter() counter.count() counter.count() print(counter.publicCount)

同樣繼續采用 JustCounter 類，只是新定義 TimeCounter ，并在 JustCounter 調用構造方法，實例化一個 TimeCounter 類，輸出結果：

timer 1 私有方法 2 私有方法 2

5.5 練習

最后是來自 Python-100-Days–Day08面向對象基礎 的兩道練習題：

定義一個簡單的數字時鐘

這個例子將采用受保護的屬性，即屬性名字以單下劃線開頭，所以初始化的構造方法如下：

from time import sleepclass Clock(object):"""數字時鐘"""def __init__(self, hour=0, minute=0, second=0):'''初始化三個基本屬性，時，分，秒:param hour::param minute::param second:'''self._hour = hourself._minute = minuteself._second = second

然后是模擬時鐘的運行，這里只需要注意時鐘運行過程邊界問題，即秒和分都是每到 60 需要置零，并讓分或者時加 1，而時是每隔 24 需要進行這樣的操作

def run(self):'''模擬時鐘的運行:return:'''self._second += 1if self._second == 60:self._second = 0self._minute += 1if self._minute == 60:self._minute = 0self._hour += 1if self._hour == 24:self._hour = 0

最后是顯示時間，需要注意時、分和秒三個屬性都是整數，如果采用 % 進行格式化，需要調用 str() 方法顯示將它們從整數變成字符串類型，而如果用 format() 方法，就不需要。

def show(self):'''顯示時間:return:'''print("{:02d}:{:02d}:{:02d}".format(self._hour, self._minute, self._second))

簡單的運用例子，這里調用 time.sleep() 方法，每顯示一次時間休眠一秒，然后運行，設置循環次數是 5 次。

# 簡單時鐘例子 clock = Clock(23, 59, 57) i = 0 while i < 5:clock.show()sleep(1)clock.run()i += 1

輸出結果：

23:59:57 23:59:58 23:59:59 00:00:00 00:00:01

定義一個類描述點之間的移動和距離

第二個練習是定義一個類，描述平面上點之間的移動和距離計算

首先是基本的構造方法定義，這里作為平面上的點，需要定義的屬性就是點的橫縱坐標：

# 定義描述平面上點之間的移動和計算距離的類 class Point(object):def __init__(self, x=0, y=0):'''初始的坐標:param x:橫坐標:param y:縱坐標'''self._x = xself._y = y

接著，點的移動，可以有兩種實現，第一種直接說明目標點的坐標：

def move_to(self, new_x, new_y):'''移動到新的坐標:param new_x:新的橫坐標:param new_y:新的縱坐標:return:'''self._x = new_xself._y = new_y

第二種則是只告訴分別在橫、縱兩個方向移動的距離：

def move_by(self, dx, dy):'''移動指定的增量:param dx:橫坐標的增量:param dy:縱坐標的增量:return:'''self._x += dxself._y += dy

然后計算點之間的距離方法，這里就需要用到剛剛從 math 庫導入的方法 sqrt ，即求取平方根：

def distance(self, other):'''計算與另一個點的距離:param other::return:'''x_dist = self._x - other._xy_dist = self._y - other._yreturn sqrt(x_dist ** 2 + y_dist ** 2)

最后當然就是打印當前點的坐標信息了：

def __str__(self):'''顯示當前點坐標:return:'''return '({},{})'.format(self._x, self._y)

簡單的應用例子

p1 = Point(10, 20) p2 = Point(30, 5) print('point1:', p1) print('point2:', p2) p1.move_to(15, 25) print('after move to (15, 25), point1:', p1) p1.move_by(20, 10) print('move by (20, 10), point1:', p1) dist = p1.distance(p2) print('distance between p1 and p2: ', dist)

輸出結果：

point1: (10,20) point2: (30,5) after move to (15, 25), point1: (15,25) move by (20, 10), point1: (35,35) distance between p1 and p2: 30.4138126514911

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參考：

• 《Python 編程從入門到實踐》
• Python3 面向對象
• Python-100-Days–Day08面向對象基礎

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小結

本文簡單介紹 Python 面向對象的基礎內容，主要是類的定義、方法和屬性介紹，繼承和方法重寫，這些是比較基礎的內容，后續計劃的進階內容關于面向對象部分，還會繼續介紹如多態、裝飾器等內容。

此外，本文的代碼都上傳到我的 github 上了：

https://github.com/ccc013/Python_Notes/blob/master/Practise/class_example.py

歡迎關注我的微信公眾號–機器學習與計算機視覺，或者掃描下方的二維碼，大家一起交流，學習和進步！

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Python基础入门_5面向对象基础的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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