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第037讲:类和对象:面向对象编程

程序员文章站 2022-05-28 13:36:54
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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!

(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…)
> 默认不重写的形式为 __init __()

也就是我们这个魔法方法中,我们可以通过重写这个方法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 = "123"
 
 #IDLE执行

>>> p = Person()
>>> p.name
'123'

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 = "123"
 
#执行

>>> 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 = "123"
	def getName(self):
		return self.__name
#执行

>>> p = Person()
>>> p.getName()
'123'

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 = "123"
#执行
>>> p = Person()
>>> p._Person__name
'123'

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,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。

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:
    Price=100
    def calculatePrice(self,adult,childrent,isweekend):
        if isweekend=='T':
            price=int(self.Price*1.2)
        elif isweekend=='F:
            price=self.Price
        halfprice=int(price*0.5)

        return adult*price+childrent*halfprice

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

class fish:
    def __init__(self):
        self.x =random.randint(0,11)
        self.y =random.randint(0,11)
    def move(self):
        direct=random.randint(1,5)
        if direct==1:
            self.y+=1
            if self.y==11:
                self.y=9
                
        elif direct==2:
            self.y-=1
            if self.y==-1:
                self.y=1
            
        elif direct==3:
            self.x-=1
            if self.x==-1:
                self.x=1

                
        elif direct==4:
            self.x+=1
            if self.x==11:
                self.x=9

class tortoise:
    HP=100
    x=random.randint(0,11)
    y=random.randint(0,11)
    def move1(self):
        direct=random.randint(1,5)
        if direct==1:
            self.y+=1
            if self.y==11:
                self.y=9
                
        elif direct==2:
            self.y-=1
            if self.y==-1:
                self.y=1
            
        elif direct==3:
            self.x-=1
            if self.x==-1:
                self.x=1

                
        elif direct==4:
            self.x+=1
            if self.x==11:
                self.x=9
        self.HP-=1
                
    def move2(self):
        direct=random.randint(1,5)
        if direct==2:
            self.y+=2
            if self.y==12:
                self.y=8
                
        elif direct==2:
            self.y-=2
            if self.y==-2:
                self.y=2
            
        elif direct==3:
            self.x-=2
            if self.x==-2:
                self.x=2

                
        elif direct==4:
            self.x+=2
            if self.x==12:
                self.x=8
        self.HP-=1
    def eat(self):
        newHP=self.HP+20
        if newHP>=100:
            self.HP=100
        else:
            self.HP=newHP

def meet(Fish,Tortoise):
    if Fish.x==Tortoise.x and Fish.y==Tortoise.y:
        return True
    else:
        return False

Fishes=[]
out=[]
for i in range(10):
    Fishes.append(fish())
tortoise1=tortoise()

count=10
while True:
    for i in Fishes:
        if meet(i,tortoise1):
            tortoise1.eat()
            out.append(i)
            count-=1

    for i in out:
        Fishes.remove(i)
    out=[]
    
    if count==0 or tortoise1.HP==0:
        break;

    
    for i in Fishes:
        i.move()
    tortoise1.move1()

print(tortoise1.x,tortoise1.y,tortoise1.HP,end='乌龟的状态\n鱼的状态:\n')
for i in Fishes:
    print(i.x,i.y)

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