Python学习笔记

Day_08-面向对象

截止目前，我学习的编程都是面向过程的。从今天开始，我将学习一种全新思维的编程范式，面向对象（Objected-Oriented）。

Python不只是一门支持面向对象的编程语言，而且还是在多范式的外表下，用对象来构建它的大框架。

面向对象才是Python深层次的魅力。

8.1 面向对象语言的来历

面向过程中，我们为了实现一个目标，会编写一系列代码。有时候代码就会变得冗长、复杂，我们用函数和模块来提高程序的可复用性，需要的时候调用即可。函数复杂了，还可以将函数切割成子函数来降低复杂性，但是，无论怎么调整，其实我们都是在按照计算机的思维来编写程序。

计算机的思维和人的思维是不一样的，那么能不能用人的思维来编写程序让计算机来识别执行呢？

面向对象编程最早可以追溯到Simula语言。

克里斯登·奈加特被挪威国防部征召入伍，服务于挪威防务科学研究所。他一直在用电脑来解决国防中的计算问题，例如核反应堆建设、舰队补给、后勤供应等。

在解决这些问题的过程中，奈加特需要用电脑来模拟出真实世界的状况。比如在一次核泄漏事故中会发生什么。奈加特发现，用之前过程式、指令式的编程方式，他很难用程序来表示真实世界中的个体。就拿一艘船来说，我们会知道它会有一些数据，如高度、宽度、马力、吃水量等。它还会有一些动作，如移动、加速、停泊等。这艘船就是一个个体。有些个体可以化为一类，如战列舰和航母都是军舰，有些个体之间有着包含关系，如一条船有船锚。

当人们讲故事的时候会自然而然描述来自真实世界的个体。而计算机只会机械地执行一条条指令。奈加特希望，当他想用计算机做模拟时，能像讲故事一样方便。就这样，奈加特和奥利约翰达尔一同发明了一门新语言-Simula。

我们可以把面向对象看作是故事和指令之间的桥梁。程序员用一种故事式的编程语言描述问题，随后编译器会把这些程序翻译成机器指令。在早期，这些额外的翻译工作会消耗太多的计算机资源，所以一开始面向对象编程并不流行。

随着计算机性能的提高，人们慢慢开始发掘面向对象编程语言的潜力。最先取得成功的是C++语言，后来的Java语言向着更纯粹的面向对象范式靠拢，很快取得了商业上的成功。

Python也是一门面向对象语言。只有了解Python的对象，我们才能看到这门语言的全貌。

按照面向对象编程理念，程序中的数据和操作数据的函数是一个逻辑上的整体，我们称之为“对象”，而我们解决问题的方式就是创建出需要的对象并向对象发出各种各样的消息，多个对象的协同工作最终可以让我们构造出复杂的系统来解决现实中的问题。

8.2 类和对象

类（class）：用来描述具有相同属性和方法的对象的集合。定义了该集合中每个对象所共有的属性和方法。对象是类的实例。

对象：通过类定义的数据结构实例。

简单的说，类是对象的蓝图和模板，而对象是类的实例。这个解释虽然有点像用概念在解释概念，但是从这句话我们至少可以看出，类是抽象的概念，而对象是具体的东西。在面向对象编程的世界中，一切皆为对象，对象都有属性和行为，每个对象都是独一无二的，而且对象一定属于某个类（型）。当我们把一大堆拥有共同特征的对象的静态特征（属性）和动态特征（行为）都抽取出来后，就可以定义出一个叫做“类”的东西。引用自100days教程。

8.3 类定义

日常生活中，我们会把相近的东西归为一类，而且给这个类取个名字。比如，鸟类。鸟类具有的共同属性是有羽毛，通过产卵生育后代。这个简单的例子可以用Python进行如下的翻译：

class Bird(object):
    feather = True
    reproduction = 'egg'

这里，我们用关键词“class”构建一个类，类的名字就是“Bird”，类名后面的括号中有一个关键词object，即某一个个体。个体即是计算机语言中的对象，一个类别下，可以有多个个体。如鸟类就包括燕子、乌鸦、鹰等。

和前面学习的条件、函数等的知识类似，冒号和缩进说明后续的代码属于定义的这个类。我们定义了两个量，一个用于说明鸟类有羽毛（feather），另一个用于说明鸟类的繁殖方式（reproduction），这两个量成为类的属性（attribute），即静态特征。

除了用属性来分辨类别外，还会根据这类东西能做什么事情区分。比如，鸟会移动。这样就把鸟和树木的类别区分开了。这样一些“行为”属性成为方法（method），即动态特征。

python通过在类内部定义函数的来说明或定义方法。

"""
python学习笔记-day08
面向对象

version:0.1
author:chris
公众号：颖川河
"""


class MyClass():
    name = "Six Years"
    number = 35

    def sayhello():
        return "Good Morning Teacher!"


print("MyClass类属性为：", MyClass.name, MyClass.number)
print("MyClass类方法为：", MyClass.sayhello())       

运行结果如下：

MyClass类属性为： Six Years 35
MyClass类方法为： Good Morning Teacher!

8.4 对象

上面我们定义了类，但是和前面学习过的函数类似，还只是构建模型打造兵器的过程。为了能够使用我们定义的类（这件兵器），我们就要深入到对象的层面。

通过调用类，可以创造出这个类下面的一个对象。

将上面的例子做一下修改：

# 定义一个类
class MyClass():
    name = "Six Years"
    number = 35

    def sayhello(self):
        return "Good Morning Teacher!"


# 创建了一个对象chris
chris = MyClass()
# 访问类的属性和方法
print("chris访问MyClass类属性为：", chris.name, chris.number)
print("chris访问MyClass类方法为：", chris.sayhello())

修改后的例子总增加了一句：chris = MyClass()。通过这一句，我们创建了一个名称为chris的对象。这个对象怎样引用或访问类的属性和方法呢？

对象对类属性和方法的引用通过对象.属性和对象.方法函数。如上面例子中的最后两句就是对象chris对MyClass类的属性和方法的访问引用。

输出结果如下：

chris访问MyClass类属性为： Six Years 35
chris访问MyClass类方法为： Good Morning Teacher!

从上面的例子可以看出，描述对象的数据都存储在类的属性中，类的属性描述了一个类的共性，所有属于该类的对象都会共享这些属性。

对于一个类下面的全部个体来说，某些属性可能存在个体差异。比如说，某个鸟虽然具有羽毛和卵生的共性，但是颜色和别的鸟就有差异。因此，为了完整描述个体，除了共性类属性外，我们还需要说明个性的对象属性。

8.4 构造方法

Python提供了一种特殊方法，方法名前后都有两个__，如__init__()、__add__()等。对于__init__()方法，Python会每次创建对象的时候调用，可在该方法内部初始化对象属性。

class MyClass():
    class_name = "Six Years"
    student_number = 35

    def __init__(self, name):
        self.name = name
        print("Good Morning", name)

    def sayhello(self):
        return "Good Morning Teacher!"


chris = MyClass('Tim')
print(chris.sayhello())

输出结果如下：

Good Morning Tim
Good Morning Teacher!

在上面的例子当中，我们通过__init__方法说明了这个类的初始化方式。每当对象建立的时候，例如chris对象建立时，__init__方法就会被调用。他会设定name这个对象属性，这些属性在对象创建的时候被执行。

用廖雪峰老师的话说：注意到__init__方法的第一个参数永远是self，表示创建的实例本身，因此，在__init__方法内部，就可以把各种属性绑定到self，因为self就指向创建的实例本身。

有了__init__方法，在创建实例的时候，就不能传入空的参数了，必须传入与__init__方法匹配的参数，但self不需要传，Python解释器自己会把实例变量传进。

8.5 实例

定义一个类描述一个班级学生的成绩等级。

"""
python学习笔记-day08
定义一个类描述学生成绩等级

version:0.1
author:chris
公众号：颖川河
"""


class Grade(object):

    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score

    def score_grade(self):
        if self.score >= 90:
            print("Brilliant! You Got an A")
        elif 80 <= self.score < 90:
            print("Great! You Got a B")
        elif 70 <= self.score <80:
            print('Good! You Got a C')
        else:
            print('What a Pity! You Got a D!')


student = Grade('Green', 85)
print(student.score_grade())

输出结果如下：

Great! You Got a B

8.5 声明

第一次接触面向对象，对基本概念有了初步的认识。这篇笔记中，大量引用了Vamei大神的《从Python开始学编程》中的文字内容。就是想通过学习敲字这样的本办法来加深对面向对象的理解。

但是，文中的实例是根据自己的领悟来写的。