《零基础入门学习Python》第037讲:类和对象:面向对象编程 ╰半夏微凉° 2022-04-13 20:52 238阅读 0赞 **目录** 0. 请写下这一节课你学习到的内容:格式不限,回忆并复述是加强记忆的好方式! 测试题 0. 以下代码体现了面向对象编程的什么特征? 1. 当程序员不想把同一段代码写几次,他们发明了函数解决了这种情况。当程序员已经有了一个类,而又想建立一个非常相近的新类,他们会怎么做呢? 2. self参数的作用是什么? 3. 如果我们不希望对象的属性或方法被外部直接引用,我们可以怎么做? 4. 类在实例化后哪个方法会被自动调用? 5. 请解释下边代码错误的原因: 动动手 0. 按照以下要求定义一个游乐园门票的类,并尝试计算2个成人+1个小孩平日票价。 1. 游戏编程:按以下要求定义一个乌龟类和鱼类并尝试编写游戏。 -------------------- ## 0. 请写下这一节课你学习到的内容:格式不限,回忆并复述是加强记忆的好方式! ## 经过上一节课的热身,相信大家对类和对象已经有了初步的认识。这节课通过几个主题来理解,面向对象编程。 **(一)self 是什么?** Python 的 self 相当于 C++ 的 this 指针。我们知道,类是图纸,而由类实例化出的对象才是真正可以住人的房子,这是我们上节课大的比方。我们还知道,根据一张图纸就可以设计出成千上万的房子,这些房子都长得差不多,因为它们都来自于同一张图纸,但是它们都有不同的主人,每个人都只可以回到自己的家,self 就相当于每个房子的门牌号,有了 self,就可以轻松的找到自己的房子,Python 的 self 参数就是同样的道理,由同一个类可以生成无数个对象,这些对象都长得很相似,因为它们都是来源于同一个类的属性和方法,当一个对象的方法被调用的时候,对象会将自身作为第一个参数传给 self 参数,接收到这个 self 参数的时候,Python 就知道你是哪一个对象在调用方法了。举例说明: >>> class Ball: def setName(self, name): self.name = name def kick(self): print("我叫%s,该死的,谁踢我..."% self.name) >>> a = Ball() >>> a.setName("球A") >>> b = Ball() >>> b.setName("球B") >>> a.kick() 我叫球A,该死的,谁踢我... >>> b.kick() 我叫球B,该死的,谁踢我... 我们发现,在对象类定义这里,它的这些方法都有一个 self,我们生成两个实例化对象 a 和 b,这里都调用 kick() 方法,但是实现结果不一样,是因为 a.kick() 和 b.kick() 都有一个隐藏属性 self,会找到各自对应的 name,这些都是由Python 在背后默默的工作,你只需要在类的定义的时候把 self 写进第一个参数。 **(二)Python 的魔法方法** 你听说过Python 的魔法方法吗?据说,Python 的对象天生拥有一些神奇的方法,它们是面向对象的Python的一切......它们是可以给你的类增加魔力的特殊方法......如果你的对象实现了这些方法中的某一个,那么这个方法在特殊情况下被Python所调用,而这一切都是自动发生的......Python的这些具有魔力的方法总是会被双下划线所包围,我们今天介绍其中一个最基础的特殊方法:\_\_init\_\_(self) 对于Python的其它的魔法方法,我们后面会专门进行讲解。我们把\_\_init\_\_(self)方法称为构造方法,\_\_init\_\_(self)方法的魔力体现在只要实例化一个对象的时候,那么这个方法就会在对象被创建的时候自动调用。有过C++基础的同学就会知道,这就是构造函数。 其实实例化对象的时候是可以存入参数的,这些参数会自动的存入到\_\_init\_\_(self)方法中, \_\_init\_\_(self,param1,param2...) \#(默认不重写的形式就是\_\_init\_\_(self)) 也就是我们这个魔法方法中,我们可以通过**重写这个方法(如上)**来自定义对象的初始化操作,说起来比较复杂,举例说明: >>> class Ball: def __init__(self, name): self.name = name def kick(self): print("我叫%s,该死的,谁踢我..."% self.name) >>> a = Ball("土豆") #因为重写了__init__(self)方法,实例化对象时需要一个参数 >>> a.kick() 我叫土豆,该死的,谁踢我... >>> b = Ball() #这里没有传入参数就会报错,可以在定义类是给name设置默认参数 Traceback (most recent call last): File "<pyshell#84>", line 1, in <module> b = Ball() TypeError: __init__() missing 1 required positional argument: 'name' **(三)公有和私有** 默认上来说,对象的属性和方法都是公开的,都是共有的,我们可以通过点(.)操作符来进行访问,举例说明: >>> class Person: name = "来自江南的你" >>> p = Person() >>> p.name '来自江南的你' 为了实现类似于私有变量的特征,Python内部采用了一种叫做 name mangling(名字改编,名字重整)的技术,在Python 中定义私有变量只主要在变量名或函数名前加上“\_\_”两个下划线,那么这个函数或变量就会为私有的了。 >>> class Person: __name = "来自江南的你" >>> p = Person() >>> p.__name Traceback (most recent call last): File "<pyshell#94>", line 1, in <module> p.__name AttributeError: 'Person' object has no attribute '__name' >>> p.name Traceback (most recent call last): File "<pyshell#95>", line 1, in <module> p.name AttributeError: 'Person' object has no attribute 'name' 这时,p.\_\_name 和 p.name 都无法访问对象的name属性,因为它们都找不到了,这样在外部就会将变量名隐藏起来,理论上如果要访问,就要从内部进行,可以这样写: >>> class Person: __name = "来自江南的你" def getName(self): return self.__name >>> p = Person() >>> p.getName() '来自江南的你' 上面的方法只是理论上的,其实只要你琢磨一下,name mangling 技术的意思就是名字改编、名字重整,那么应该不难发现,Python只是动了一下手脚,它把双下划线开头的变量改了名字而已,它自动是改成了 **\_类名\_\_变量名**(单下划线+类名+双下划线+变量名),如下 : >>> class Person: __name = "来自江南的你" >>> p = Person() >>> p._Person__name '来自江南的你' 所以说,Python的私有机制是伪私有,Python是没有权限控制的,所以变量是可以被外部调用的。 -------------------- # 测试题 # ## 0. 以下代码体现了面向对象编程的什么特征? ## >>> "FishC.com".count('o') 1 >>> [1, 1, 2, 3, 5, 8].count(1) 2 >>> (0, 2, 4, 8, 12, 18).count(1) 0 答:体现了面向对象编程的多态特征。 ## 1. 当程序员不想把同一段代码写几次,他们发明了函数解决了这种情况。当程序员已经有了一个类,而又想建立一个非常相近的新类,他们会怎么做呢? ## 答:他们会定义一个新类继承已有的这个类,这样子就只需要简单添加和重写需要的方法即可。 例如已有龟类,那么如果要新定义一个甲鱼类,我们只需要让甲鱼类继承已有的龟类,然后重写壳的属性为“软的”即可(据说甲鱼的壳是软的)。 ## 2. self参数的作用是什么? ## 答:绑定方法,据说有了这个参数,Python 再也不会傻傻分不清是哪个对象在调用方法了,你可以认为方法中的 self 其实就是实例对象的唯一标志。 ## 3. 如果我们不希望对象的属性或方法被外部直接引用,我们可以怎么做? ## 答:我们可以在属性或方法名字前边加上双下划线,这样子从外部是无法直接访问到,会显示AttributeError错误。 >>> class Person: __name = '小甲鱼' def getName(self): return self.__name >>> p = Person() >>> p.__name Traceback (most recent call last): File "<pyshell#56>", line 1, in <module> p.__name AttributeError: 'Person' object has no attribute '__name' >>> p.getName() '小甲鱼' 我们把getName方法称之为“访问器”。Python事实上是采用一种叫“name mangling”技术,将以双下划线开头的变量名巧妙的改了个名字而已,我们仍然可以在外部通过“\_类名\_\_变量名”的方式访问: >>> p._Person__name'小甲鱼' 当然我们并不提倡这种抬杠较真粗暴不文明的访问形式…… ## 4. 类在实例化后哪个方法会被自动调用? ## 答:\_\_init\_\_方法会在类实例化时被自动调用,我们称之为魔法方法。你可以重写这个方法,为对象定制初始化方案。 ## 5. 请解释下边代码错误的原因: ## class MyClass: name = 'FishC' def myFun(self): print("Hello FishC!") >>> MyClass.name 'FishC' >>> MyClass.myFun() Traceback (most recent call last): File "<pyshell#6>", line 1, in <module> MyClass.myFun() TypeError: myFun() missing 1 required positional argument: 'self' >>> 答:首先你要明白类、类对象、实例对象是三个不同的名词。 我们常说的类指的是类定义,由于“Python无处不对象”,所以当类定义完之后,自然就是类对象。在这个时候,你可以对类的属性(变量)进行直接访问(MyClass.name)。 一个类可以实例化出无数的对象(实例对象),Python 为了区分是哪个实例对象调用了方法,于是要求方法必须绑定(通过 self 参数)才能调用。而未实例化的类对象直接调用方法,因为缺少 self 参数,所以就会报错。 -------------------- # 动动手 # ## 0. 按照以下要求定义一个游乐园门票的类,并尝试计算2个成人+1个小孩平日票价。 ## * 平日票价100元 * 周末票价为平日的120% * 儿童半票 class Ticket(): def __init__(self, weekend=False, child=False): self.exp = 100 if weekend: self.inc = 1.2 else: self.inc = 1 if child: self.discount = 0.5 else: self.discount = 1 def calcPrice(self, num): return self.exp * self.inc * self.discount * num >>> adult = Ticket() >>> child = Ticket(child=True) >>> print("2个成人 + 1个小孩平日票价为:%.2f" % (adult.calcPrice(2) + child.calcPrice(1))) 2个成人 + 1个小孩平日票价为:250.00 ## 1. 游戏编程:按以下要求定义一个乌龟类和鱼类并尝试编写游戏。 ## (初学者不一定可以完整实现,但请务必先自己动手,你会从中学习到很多知识的^\_^) * 假设游戏场景为范围(x, y)为0<=x<=10,0<=y<=10 * 游戏生成1只乌龟和10条鱼 * 它们的移动方向均随机 * 乌龟的最大移动能力是2(Ta可以随机选择1还是2移动),鱼儿的最大移动能力是1 * 当移动到场景边缘,自动向反方向移动 * 乌龟初始化体力为100(上限) * 乌龟每移动一次,体力消耗1 * 当乌龟和鱼坐标重叠,乌龟吃掉鱼,乌龟体力增加20 * 鱼暂不计算体力 * 当乌龟体力值为0(挂掉)或者鱼儿的数量为0游戏结束 答:参考代码附详细注释,希望先自己认真完成,你会从中学习到很多知识的。 import random as r legal_x = [0, 10] legal_y = [0, 10] class Turtle: def __init__(self): # 初始体力 self.power = 100 # 初始位置随机 self.x = r.randint(legal_x[0], legal_x[1]) self.y = r.randint(legal_y[0], legal_y[1]) def move(self): # 随机计算方向并移动到新的位置(x, y) new_x = self.x + r.choice([1, 2, -1, -2]) new_y = self.y + r.choice([1, 2, -1, -2]) # 检查移动后是否超出场景x轴边界 if new_x < legal_x[0]: self.x = legal_x[0] - (new_x - legal_x[0]) elif new_x > legal_x[1]: self.x = legal_x[1] - (new_x - legal_x[1]) else: self.x = new_x # 检查移动后是否超出场景y轴边界 if new_y < legal_y[0]: self.y = legal_y[0] - (new_y - legal_y[0]) elif new_y > legal_y[1]: self.y = legal_y[1] - (new_y - legal_y[1]) else: self.y = new_y # 体力消耗 self.power -= 1 # 返回移动后的新位置 return (self.x, self.y) def eat(self): self.power += 20 if self.power > 100: self.power = 100 class Fish: def __init__(self): self.x = r.randint(legal_x[0], legal_x[1]) self.y = r.randint(legal_y[0], legal_y[1]) def move(self): # 随机计算方向并移动到新的位置(x, y) new_x = self.x + r.choice([1, -1]) new_y = self.y + r.choice([1, -1]) # 检查移动后是否超出场景x轴边界 if new_x < legal_x[0]: self.x = legal_x[0] - (new_x - legal_x[0]) elif new_x > legal_x[1]: self.x = legal_x[1] - (new_x - legal_x[1]) else: self.x = new_x # 检查移动后是否超出场景y轴边界 if new_y < legal_y[0]: self.y = legal_y[0] - (new_y - legal_y[0]) elif new_y > legal_y[1]: self.y = legal_y[1] - (new_y - legal_y[1]) else: self.y = new_y # 返回移动后的新位置 return (self.x, self.y) turtle = Turtle() fish = [] for i in range(10): new_fish = Fish() fish.append(new_fish) while True: if not len(fish): print("鱼儿都吃完了,游戏结束!") break if not turtle.power: print("乌龟体力耗尽,挂掉了!") break pos = turtle.move() # 在迭代器中删除列表元素是非常危险的,经常会出现意想不到的问题,因为迭代器是直接引用列表的数据进行引用 # 这里我们把列表拷贝给迭代器,然后对原列表进行删除操作就不会有问题了^_^ for each_fish in fish[:]: if each_fish.move() == pos: # 鱼儿被吃掉了 turtle.eat() fish.remove(each_fish) print("有一条鱼儿被吃掉了...")
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