一、编程思想
编程思想类似于武术流派,没有最牛,打败敌人才是好武功,对于程序员来说实现功能才是好的编程思想。
编程思想分类
面向过程:
核心思想是在“过程”二字
过程的核心思想就是将程序流程化
过程是“流水线”,用来分步骤解决问题的
面向对象:
核心思想是“对象”二字
对象是什么?
对象就是“容器”,用来盛放东西,盛放(数据+功能)
对象就是(数据+功能的集合体)
对象的核心思想就是将程序“整合”。
二、类与对象
类即类别/种类,是面向对象分析和设计的基石,如果多个对象有相似的数据与功能,那么该多个对象就属于同一种类。
类的好处是:我们可以把同一类对象相同的数据与功能存放到类里,而无需每个对象都重复存一份,这样每个对象里只需存自己独有的数据即可,极大地节省了空间。
所以,如果说对象是用来存放数据与功能的容器,那么类则是用来存放多个对象相同的数据与功能的容器。
对象与类的图解:
在程序中,必须要事先定义类,然后再调用类产生对象(调用类拿到的返回值就是对象)。产生对象的类与对象之间存在关联,这种关联指的是:对象可以访问到类中共有的数据与功能,所以类中的内容仍然是属于对象的,类只不过是一种节省空间、减少代码冗余的机制,面向对象编程最终的核心仍然是去使用对象。
三、面向对象编程
一、现实生活中:
1、先找出现实生活中的对象。
2、然后总结归纳处现实生活中的类。
对象
类:种类分类
stu_school = 'oldboy'
stu_id = 001
stu_name = 'lsj'
stu_age = 18
每一个学生都这么存储,很占空间,所以把共有的存到一个类中
把特有的给每人
二、程序中:
1、先定义类
2、后调用类产生对象(调用类的过程又称之为实例化)
1、类的定义与实例化
我们以开发一个清华大学的选课系统为例,来简单介绍基于面向对象的思想如何编写程序
面向对象的基本思路就是把程序中要用到的、相关联的数据与功能整合到对象里,然后再去使用,但程序中要用到的数据以及功能那么多,如何找到相关连的呢?我需要先提取选课系统里的角色:学生、老师、课程等,然后显而易见的是:学生有学生相关的数据于功能,老师有老师相关的数据与功能,我们单以学生为例
# 学生的数据有
学校
名字
年龄
性别
# 学生的功能有
选课
详细划分
# 学生1:
数据:
学校=清华大学
姓名=李刚
性别=男
年龄=28
功能:
选课
# 学生2:
数据:
学校=清华大学
姓名=丽丽
性别=女
年龄=18
功能:
选课
# 学生3:
数据:
学校=清华大学
姓名=牛某某
性别=男
年龄=38
功能:
选课
我们可以总结出一个学生类,用来存放学生们相同的数据与功能
# 学生类
相同的特征:
学校=清华大学
相同的功能:
选课
基于上述分析的结果,我们接下来需要做的就是在程序中定义出类,然后调用类产生对象
class Student: # 类的命名应该使用“驼峰体”
school='清华大学' # 数据
def choose(self): # 功能
print('%s is choosing a course' %self.name)
类体最常见的是变量的定义和函数的定义,但其实类体可以包含任意Python代码,类体的代码在类定义阶段就会执行,
因而会产生新的名称空间用来存放类中定义的名字,可以打印Student.__dict__来查看类这个容器内盛放的东西
>>> print(Student.__dict__)
{..., 'school': '清华大学', 'choose': <function Student.choose at 0x1018a2950>, ...}
调用类的过程称为将类实例化,拿到的返回值就是程序中的对象,或称为一个实例
>>> stu1=Student() # 每实例化一次Student类就得到一个学生对象
>>> stu2=Student()
>>> stu3=Student()
如此stu1、stu2、stu3全都一样了(只有类中共有的内容,而没有各自独有的数据),想在实例化的过程中就为三位学生定制各自独有的数据:
姓名,性别,年龄,需要我们在类内部新增一个__init__方法,如下
class Student:
school='清华大学'
#该方法会在对象产生之后自动执行,专门为对象进行初始化操作,可以有任意代码,但一定不能返回非None的值
def __init__(self,name,sex,age):
self.name=name
self.sex=sex
self.age=age
def choose(self):
print('%s is choosing a course' %self.name)
然后我们重新实例出三位学生
>>> stu1=Student('李建刚','男',28)
>>> stu2=Student('王大力','女',18)
>>> stu3=Student('牛嗷嗷','男',38)
单拿stu1的产生过程来分析,调用类会先产生一个空对象stu1,然后将stu1连同调用类时括号内的参数一起传给Student.__init__(stu1,’李建刚’,’男’,28)
def __init__(self, name, sex, age):
self.name = name # stu1.name = '李建刚'
self.sex = sex # stu1.sex = '男'
self.age = age # stu1.age = 28
会产生对象的名称空间,同样可以用__dict__查看
>>> stu1.__dict__
{'name': '李建刚', 'sex': '男', 'age': 28}
至此,我们造出了三个对象与一个类,对象存放各自独有的数据,类中存放对象们共有的内容
存的目的是为了用,那么如何访问对象或者类中存放的内容呢?
2 属性访问
2.1 类属性与对象属性
在类中定义的名字,都是类的属性,细说的话,类有两种属性:数据属性和函数属性,可以通过__dict__访问属性的值,
比如Student.__dict__[‘school’],但Python提供了专门的属性访问语法
>>> Student.school # 访问数据属性,等同于Student.__dict__['school']
'清华大学'
>>> Student.choose # 访问函数属性,等同于Student.__dict__['choose']
<function Student.choose at 0x1018a2950>
# 除了查看属性外,我们还可以使用Student.attrib=value(修改或新增属性),用del Student.attrib删除属性。
操作对象的属性也是一样
>>> stu1.name # 查看,等同于obj1.__dict__[‘name']
'李建刚'
>>> stu1.course=’python’ # 新增,等同于obj1.__dict__[‘course']='python'
>>> stu1.age=38 # 修改,等同于obj1.__dict__[‘age']=38
>>> del obj1.course # 删除,等同于del obj1.__dict__['course']
2.2 属性查找顺序与绑定方法
对象的名称空间里只存放着对象独有的属性,而对象们相似的属性是存放于类中的。对象在访问属性时,会优先从对象本身的__dict__中查找,未找到,则去类的__dict__中查找
类中定义的变量是类的数据属性,是共享给所有对象用的,指向相同的内存地址
# id都一样
print(id(Student.school)) # 4301108704
print(id(stu1.school)) # 4301108704
print(id(stu2.school)) # 4301108704
print(id(stu3.school)) # 4301108704
类中定义的函数是类的函数属性,类可以使用,但必须遵循函数的参数规则,有几个参数需要传几个参数
Student.choose(stu1) # 李建刚 is choosing a course
Student.choose(stu2) # 王大力 is choosing a course
Student.choose(stu3) # 牛嗷嗷 is choosing a course
但其实类中定义的函数主要是给对象使用的,而且是绑定给对象的,虽然所有对象指向的都是相同的功能,但是绑定到不同的对象就是不同的绑定方法,内存地址各不相同
print(id(Student.choose)) # 4335426280
print(id(stu1.choose)) # 4300433608
print(id(stu2.choose)) # 4300433608
print(id(stu3.choose)) # 4300433608
绑定到对象的方法特殊之处在于,绑定给谁就应该由谁来调用,谁来调用,就会将’谁’本身当做第一个参数自动传入(方法__init__也是一样的道理)
stu1.choose() # 等同于Student.choose(stu1)
stu2.choose() # 等同于Student.choose(stu2)
stu3.choose() # 等同于Student.choose(stu3)
绑定到不同对象的choose技能,虽然都是选课,但李建刚选的课,不会选给王大力,这正是”绑定“二字的精髓所在。
#注意:绑定到对象方法的这种自动传值的特征,决定了在类中定义的函数都要默认写一个参数self,self可以是任意名字,但命名为self是约定俗成的。
Python中一切皆为对象,且Python3中类与类型是一个概念,因而绑定方法我们早就接触过
#类型list就是类
>>> list
<class 'list'>
#实例化的到3个对象l1,l2,l3
>>> l1=list([1,2,3])
>>> l2=list(['a','b','c'])
>>> l3=list(['x','y'])
#三个对象都有绑定方法append,是相同的功能,但内存地址不同
>>> l1.append
<built-in method append of list object at 0x10b482b48>
>>> l2.append
<built-in method append of list object at 0x10b482b88>
>>> l3.append
<built-in method append of list object at 0x10b482bc8>
#操作绑定方法l1.append(4),就是在往l1添加4,绝对不会将4添加到l2或l3
>>> l1.append(4) #等同于list.append(l1,4)
>>> l1
[1,2,3,4]
>>> l2
['a','b','c']
>>> l3
['x','y']
3.3 小结
在上述介绍类与对象的使用过程中,我们更多的是站在底层原理的角度去介绍类与对象之间的关联关系,如果只是站在使用的角度,我们无需考虑语法“对象.属性"中”属性“到底源自于哪里,只需要知道是通过对象获取到的就可以了,所以说,对象是一个高度整合的产物,有了对象,我们只需要使用”对象.xxx“的语法就可以得到跟这个对象相关的所有数据与功能,十分方便且解耦合程度极高。
自学课程以及代码
对于类的使用:先定义再调用类产生对象
# 一、先定义类(存放共有的)
# 类名:驼峰体
# 类体代码在定义时候就运行了,下面的结果是:=====================>
# 类是对象相似数据与功能的集合体
# 所以类中最常见的是变量与函数的定义,但是类体中其实是可以包含任意其他代码
# 注意:类中体内代码实在类定义阶段就会立即执行,会产生类的名称空间,也就是说类的名称空间是在定义阶段产生的。
class Student:
# 类的意义:1、存放共有的数据+功能
# 变量的定义
stu_school = 'oldboy' # stu_school变量名-->产生名称空间
# 学生的功能
# 功能的定义
def tell_stu_info(stu_obj): # tell_stu_info函数名
print('学生信息:名字:%s 年龄:%s 性别:%s' %(
stu_obj['stu_name'],
stu_obj['stu_age'],
stu_obj['stu_gender']
))
# 修改学生信息
def set_info(stu_obj,x,y,z):
"""修改学生信息"""
stu_obj['stu_name'] = x
stu_obj['stu_age'] = y
stu_obj['stu_gender'] = z
print('=======类体代码在定义阶段就已经运行========>')
# 取值
# print(Student.__dict__)
# # {'__module__': '__main__', 'stu_school': 'oldboy', 'tell_stu_info': <function Student.tell_stu_info at 0x0000015F5ED56F70>, 'set_info': <function Student.set_info at 0x0000015F5ED69040>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Student' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Student' objects>, '__doc__': None}
# print(Student.__dict__['stu_school']) # oldboy
# print(Student.__dict__['tell_stu_info']) # <function Student.tell_stu_info at 0x00000136AC8E6F70>
# 优化上面的取值如下:属性有两种:数据属性+函数属性
# # 1、访问数据属性
# print(Student.stu_school) # oldboy
# # 2、访问函数属性
# print(Student.tell_stu_info) # <function Student.tell_stu_info at 0x000001331DCA6F70>
# 二、再调用类产生对象
# 1、对象与类相关联如下
stu1_obj=Student() # Student是一个类,()的含义是是这个类产生一个对象,返回一个值给=前的变量名stu1_obj
stu2_obj=Student()
stu3_obj=Student()
print(stu1_obj.__dict__) # 运行结果是:{}
print(stu2_obj.__dict__) # 运行结果是:{}
print(stu3_obj.__dict__) # 运行结果是:{}
# 学生一,传值方法一
stu1_obj.__dict__['stu_name'] = 'lsj'
stu1_obj.__dict__['stu_age'] = 18
stu1_obj.__dict__['stu_gender'] = 'male'
print(stu1_obj.__dict__) # 运行结果是:{'stu_name': 'lsj', 'stu_age': 18, 'stu_gender': 'male'}
# 向类中加入数据
Student.x = 111
print(Student.__dict__)
# {'__module__': '__main__', 'stu_school': 'oldboy', 'tell_stu_info': <function Student.tell_stu_info at 0x000001BBF1E39040>,
# 'set_info': <function Student.set_info at 0x000001BBF1E390D0>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Student' objects>,
# '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Student' objects>, '__doc__': None, 'x': 111}
# 学生一优化传值方法一
stu1_obj.stu_name = 'lsj'
stu1_obj.stu_age = 18
stu1_obj.stu_gender = 'male'
print(stu1_obj.__dict__)
# 运行结果如是:{'stu_name': 'lsj', 'stu_age': 18, 'stu_gender': 'male'}
# 学生二
stu2_obj.stu_name = 'lili'
stu2_obj.stu_age = 19
stu2_obj.stu_gender = 'female'
print(stu2_obj.__dict__)
# 运行结果是:{'stu_name': 'lili', 'stu_age': 19, 'stu_gender': 'female'}
思考一个问题,上面学生一、学生二,我就要重复定义两遍,如果全班有100人我就要重复上面的定义100次。
为对象定制自己独有的属性
问题1:代码重复
问题2:属性的查找顺序
# 解决问题一:
# 解决方案一:
def init(obj,x,y,z):
# 初始化
obj.stu_name = x # 等同于stu2_obj.stu_name = stu_name
obj.stu_age = y
obj.stu_gender = z
init(stu1_obj,'lsj',18,'male')
print(stu1_obj.__dict__) # {'stu_name': 'lsj', 'stu_age': 18, 'stu_gender': 'male'}
init(stu2_obj,'lili',19,'female')
print(stu2_obj.__dict__) # {'stu_name': 'lili', 'stu_age': 19, 'stu_gender': 'female'}
对象的精髓在整合
# encoding=utf-8
# auther:lsj
# 针对解决方案一,没有体现对象的精髓-->整合,也就是整合程度不高
# 我要经初始化部分也整合到一起
# 解决问题一:
# 解决方案二:
# 一、先定义类(存放共有的)
class Student:
# 类的意义:1、存放共有的数据+功能
# 变量的定义
stu_school = 'oldboy'
# 将初始化的内容加入到类中进行整合
# 调用类产生一个对象,产生对象后初始化了init功能,所以直接在类中加入init功能
# (死记硬背一定要会)如何在调用类的时候底层能够自动的调用init功能?这样省去了调用的功能,使用__init__
# __init__会在类调用阶段执行改功能
# 空对象,'lsj',18,'male'
def __init__(obj,x,y,z):
obj.stu_name = x # 空对象.stu_name = 'lsj'
obj.stu_age = y # 空对象.stu_age = 18
obj.stu_gender = z # 空对象.stu_gender = 'male'
# 学生的功能
# 功能的定义
def tell_stu_info(stu_obj): # tell_stu_info函数名
print('学生信息:名字:%s 年龄:%s 性别:%s' %(
stu_obj['stu_name'],
stu_obj['stu_age'],
stu_obj['stu_gender']
))
# 修改学生信息
def set_info(stu_obj,x,y,z):
"""修改学生信息"""
stu_obj['stu_name'] = x
stu_obj['stu_age'] = y
stu_obj['stu_gender'] = z
print('=======类体代码在定义阶段就已经运行========>')
# 二、再调用类产生对象
# 调用类的过程又称之为实例化
# stu1_obj=Student() # 思考__init__()明明是需要4个参数,为什么提示的是需要3个函数?
# TypeError: __init__() missing 3 required positional arguments: 'x', 'y', and 'z'
# python底层自己已经传入了一个参数,也就传入了一个stu_obj
# stu2_obj=Student() # 语法规定的:Student.__init__(空对象)
stu3_obj=Student('lsj',18,'male') # 传参'lsj',18,'male',传参时参数必须一一对应
print(stu3_obj) # <__main__.Student object at 0x00000214352144F0>
print(stu3_obj.__dict__) # {'stu_name': 'lsj', 'stu_age': 18, 'stu_gender': 'male'}
# 调用类的过程又称之为实例化,发生了三件事
# 1、先产生一个空对象
# 2、python会自动调用类中的init方法,将空对象以及调用类时括号内传入的参数一同传给init方法
# 3、返回初始化完的对象
# 总结__init__方法
# 1、会在调用类时自动触发执行,用来为对象初始化自己独有的数据
# 2、__init__内应该存放的是为对象初始化属性的功能,但是是可以存放任意其他代码的,想要在类调用时就立刻执行的代码都可以放到该方法内。
# 3、调用类造一个空对象并返回,init方法必须返回None
类中属性的查找与绑定关系
# 一、先定义类(存放共有的)
class Student:
# 类的意义:1、存放共有的数据+功能
# 变量的定义
stu_school = 'oldboy'
# 空对象,'lsj',18,'male'
def __init__(obj,x,y,z):
obj.stu_name = x # 空对象.stu_name = 'lsj'
obj.stu_age = y # 空对象.stu_age = 18
obj.stu_gender = z # 空对象.stu_gender = 'male'
# 学生的功能
# 功能的定义
def tell_stu_info(stu_obj): # tell_stu_info函数名
print('学生信息:名字:%s 年龄:%s 性别:%s' %(
stu_obj['stu_name'],
stu_obj['stu_age'],
stu_obj['stu_gender']
))
# 修改学生信息
def set_info(stu_obj,x,y,z):
"""修改学生信息"""
stu_obj['stu_name'] = x
stu_obj['stu_age'] = y
stu_obj['stu_gender'] = z
print('=======类体代码在定义阶段就已经运行========>')
stu1_obj=Student('lsj',18,'male') # 传参'lsj',18,'male'
stu2_obj = Student('lili',19,'female')
stu3_obj = Student('tianjiang',17,'female')
# 类中存放的是对象共有的数据与功能
# 一、类可以访问:
# 1、类的数据属性
# 查找顺序:先从对象找,在去类里找
# print(stu1_obj.stu_school) # oldboy
# 2、类的函数属性
# print(Student.tell_stu_info) # <function Student.tell_stu_info at 0x00000211614990D0>
# print(Student.set_info) # <function Student.set_info at 0x0000021161499160>
# 二、类中的东西是给对象用的
# 1、类的数据属性是共享给所有对象用的,大家访问的地址是一样的。
print(stu1_obj.stu_name) # lsj
print(stu1_obj.stu_age) # 18
print(stu1_obj.stu_gender) # male
print("=====================================")
# print(id(stu1_obj.stu_school)) # 1822175088432
# print(id(stu2_obj.stu_school)) # 1822175088432
# print(id(stu3_obj.stu_school)) # 1822175088432
# 由此可见:类中的id相同
# 验证修改类中的stu_school的变量
# Student.stu_school = "OLDBOY" # 赋值操作
# print(Student.stu_school) # OLDBOY
# print(stu1_obj.stu_school) # OLDBOY
# print(stu2_obj.stu_school) # OLDBOY
# print(stu3_obj.stu_school) # OLDBOY
print("=====================================")
# 赋值给对象里的stu1_obj.stu_school一个值'OLDBOY'
# stu1_obj.stu_school = 'OLDBOY' # 赋值操作
# print(Student.stu_school) # oldboy
# print(stu1_obj.stu_school) # OLDBOY
# print(stu2_obj.stu_school) # oldboy
# print(stu3_obj.stu_school) # oldboy
# 类的数据属性实例,统计学生人数
# 一、先定义类(存放共有的)
class Student:
# 类的意义:1、存放共有的数据+功能
# 变量的定义
stu_school = 'oldboy'
# 统计学生人数
count = 0
# 空对象,'lsj',18,'male'
def __init__(obj,x,y,z):
Student.count += 1 # 每实例化一次都会调用一次init,在这里统计
obj.stu_name = x # 空对象.stu_name = 'lsj'
obj.stu_age = y # 空对象.stu_age = 18
obj.stu_gender = z # 空对象.stu_gender = 'male'
# 学生的功能
# 功能的定义
def tell_stu_info(stu_obj): # tell_stu_info函数名
print('学生信息:名字:%s 年龄:%s 性别:%s' %(
stu_obj['stu_name'],
stu_obj['stu_age'],
stu_obj['stu_gender']
))
# 修改学生信息
def set_info(stu_obj,x,y,z):
"""修改学生信息"""
stu_obj['stu_name'] = x
stu_obj['stu_age'] = y
stu_obj['stu_gender'] = z
print('=======类体代码在定义阶段就已经运行========>')
stu1_obj=Student('lsj',18,'male') # 传参'lsj',18,'male'
stu2_obj = Student('lili',19,'female')
stu3_obj = Student('tianjiang',17,'female')
print(stu1_obj.count) # 3
print(stu2_obj.count) # 3
print(stu3_obj.count) # 3# 类的函数属性
# 一、先定义类(存放共有的)
class Student:
# 类的意义:1、存放共有的数据+功能
# 变量的定义
stu_school = 'oldboy'
# 统计学生人数
count = 0
# 空对象,'lsj',18,'male'
def __init__(obj,x,y,z):
Student.count += 1 # 每实例化一次都会调用一次init,在这里统计
obj.stu_name = x # 空对象.stu_name = 'lsj'
obj.stu_age = y # 空对象.stu_age = 18
obj.stu_gender = z # 空对象.stu_gender = 'male'
# 学生的功能
# 功能的定义:展示学生信息
# def tell_stu_info(stu_obj): # tell_stu_info函数名
# print('学生信息:名字:%s 年龄:%s 性别:%s' %(
# stu_obj['stu_name'],
# stu_obj['stu_age'],
# stu_obj['stu_gender']
# )) # 优化前的运行结果:TypeError: 'Student' object is not subscriptable
# 优化展示学生信息功能
def tell_stu_info(stu_obj): # tell_stu_info函数名
print('学生信息:名字:%s 年龄:%s 性别:%s' %(
stu_obj.stu_name,
stu_obj.stu_age,
stu_obj.stu_gender
))
# 修改学生信息
# def set_info(stu_obj,x,y,z):
# """修改学生信息"""
# stu_obj['stu_name'] = x
# stu_obj['stu_age'] = y
# stu_obj['stu_gender'] = z
# 优化后的修改学生信息
def set_info(stu_obj,x,y,z):
"""修改学生信息"""
stu_obj.stu_name = x
stu_obj.stu_age = y
stu_obj.stu_gender = z
print('=======类体代码在定义阶段就已经运行========>')
stu1_obj=Student('lsj',18,'male') # 传参'lsj',18,'male'
stu2_obj = Student('lili',19,'female')
stu3_obj = Student('tianjiang',17,'female')
# 类中存放的是对象共有的数据与功能
# 一、类可以访问:
# 1、类的数据属性
# 查找顺序:先从对象找,在去类里找
# print(stu1_obj.stu_school) # oldboy
# 2、类的函数属性
# print(Student.tell_stu_info) # <function Student.tell_stu_info at 0x00000211614990D0>
# print(Student.set_info) # <function Student.set_info at 0x0000021161499160>
# 2、类的函数属性是绑定给对象用的,但是不同的对象就是不同的绑定方法,内存地址各不相同。
# 类调用自己的函数属性必须严格按照函数的用法来
print(Student.tell_stu_info)
print(Student.set_info)
# 传入stu1_obj
Student.tell_stu_info(stu1_obj) #优化前的运行结果: TypeError: 'Student' object is not subscriptable
# 优化后的运行结果:学生信息:名字:lsj 年龄:18 性别:male
# Student.tell_stu_info(stu2_obj) # 学生信息:名字:lili 年龄:19 性别:female
# Student.tell_stu_info(stu3_obj) # 学生信息:名字:tianjiang 年龄:17 性别:female
print("============================================")
# 设置学生信息
Student.set_info(stu1_obj,'lsjjjj',19,'malemale') # 优化前运行结果:TypeError: set_info() missing 3 required positional arguments: 'x', 'y', and 'z'
Student.tell_stu_info(stu1_obj) # 学生信息:名字:lsjjjj 年龄:19 性别:malemale
# 注意:1、是要看到self就当他没有,应为已经当对象传入
# 2、绑定给谁就是在操作谁
l1 = [1,2,3] # l = list([1,2,3])
l2 = [4,5,6]
l1.append(7)
print(l1) # [1, 2, 3, 7]
list.append(l1,8) # 效果同上 def append(self, *args, **kwargs)
print(l1) # [1, 2, 3, 7, 8]
四、补充软软件质量属性
在开发软件的时候不能就可扩展性一方面就是用面向对象编程,要根据其性能、可能一致性等方面综合考虑。