【人工智能概论】008python面向对象的程序设计

1. 概念简介

• 现实生活中，具体或抽象的事物，在编程中被称为对象。
• 描述对象的编程方法，被称为面向对象的程序设计。
• 事物的特征，在程序设计中被称为对象的属性。
• 不同的对象可以有不同的行为，这些行为被称为对象的方法。
• 将具有相同属性与方法的对象们抽象描述，这就是类。
• 面向对象方法的基本观点：一切系统都由对象构成。
• 举例：

设计一个大学生类，包含学号、姓名、性别等属性，包含吃饭、睡觉、学习、娱乐等方法，具体到某个人就是一个对象。

2. 类的创建与实例化对象

• 类的创建形式是多样的。
• 既可以直接创建新类，也可以基于已有的若干个类创建。
• 既可以创建类的同时创建属性与方法，也可以创建一个空的类，然后再动态添加属性与方法。
• 属性对应变量，方法对应函数，通过类可以把二者进行捆绑封装，此即所谓类的封装性。

1. 类的定义形式

class 类名:语句1语句2...语句n

2. 定义一个空类

class 类名:pass # 空语句，用于占位

3. 实例化对象

对象名 = 类名（参数表）

3. 类属性定义及其访问

1. 定义类时指定属性

class 类名:属性名=属性值

2. 访问类属性

• 既可以通过类名访问，也可以通过对象访问，可借机修改属性值。

类名/对象名.属性名

3. 为对象动态绑定新属性

• python作为动态语言，可以动态地为对象绑定新属性。

对象名.新属性名=属性值

4. 类中普通方法定义与调用

1. 实际上与定义函数类似，定义方法也要用到def关键字，只是定义过程中参数列表中要加个self。
2. 类中的方法分为两类：

• 普通方法：必须通过对象，根据方法名调用。
• 内置方法：特殊情况下系统自动调用。

3. 普通方法定义

class 类名:def 方法名（self,形参列表）:具体语句

4. 调用普通方法

对象名.方法名（实参列表）

5. 类中的方法本质上就是函数，因此方法也可以有默认值。

5. 私有属性

1. 私有属性的概念： 类内可以访问，类外不能访问，对象都不行。
2. 私有属性的定义： 名字以两个下划线开头的属性就是私有属性，如，‘__id’。
3. 提示： 实际上python中没有不能访问的私有属性，只需按照对象._类名__私有属性名的形式就可以实现对私有属性的访问。

6. 构造方法

1. 概念： python的内置方法之一，方法名为__init__，创建对象时会自动执行。
2. 作用：负责完成新创建对象的初始化工作，需要传入对象的数据可以通过它的形参列表进行传输。
3. 注意：与普通方法类似它也至少有一个self形参。

7. 析构方法

1. 概念： 类的另一种内置方法，方法名为__del__，在销毁一个类对象的时候会自动执行。
2. 作用： 多用于完成待销毁对象的资源清理工作，如关闭文件。
3. 注意： 如果多个变量对应同一片内存空间，则只有在这些变量都删除后才会销毁这片区域内保存的对象，也才会自动执行析构方法；与普通方法类似它也至少有一个self形参。

8. 常用的内置方法

8.1 str函数

1. 方法名： __str__。
2. 作用： 如果把创建的对象直接打印出来（如print(对象名)），一般会得到对象的类别和地址，但可以用str方法来改写输出的内容。
3. 注意： str方法的返回值必须是字符串，例：

def __str__(self):return "hello world !"

8.2 比较运算内置方法

1. 作用： 根据类之间某些内容的比较结果而自动执行。
2. 常见的比较方法：
   
3. 应用举例：
   

9. 继承

1. 基于已有类创建新类就用到了继承。
2. 子类会继承父类中定义的所有属性和方法，另外也能够在子类中增加新的属性和方法。

10. 子类的定义

1. 子类定义的语法格式

class 子类名（父类名1，父类名2..父类名n）:语句1语句2

11. 方法重写、多态和鸭子类型

1. 方法重写： 子类对父类中继承过来的方法进行重新定义，得到全新的功能。
2. 多态： 指在执行同样代码的情况下，系统会根据对象实际所属的类去调用相应类中的方法。
3. 鸭子类型： 在python中编写一个函数，传递实参前其参数类型是不确定的，只要传入的对象能支持程序正常运行即可；在鸭子类型中，关注的不是对象所属的类，而是一个对象能如何使用；实际上python中的多态也是借助鸭子类型实现的，与c++的多态是不一样的。
4. 鸭子类型举例
   
   

12. super方法

1. 概述： 在子类中可以通过super（）方法来调用父类（超类）中的同名方法。
2. 代码结构： super(类名，类名/对象名），第一个参数是待调用的父类，第二个参数是这个父类下的子类或子类的对象；在一个类的定义中调用super方法时，可以把两个参数都省略掉。
3. 常见用法：调用父类的构造方法super().__init__(实参表)。

13. 内置函数isinstance、issubclass、type

1. isinstance：用于判断一个对象所属的类是否为指定类或指定类的子类。
2. issubclass：用于判断一个类是否为另一个类的子类。
3. type：用于获取一个对象所属的类；如果判断一个对象所属的类是否是指定类，可以使用type(对象名)==类名的方式。

14. 类方法、静态方法与实例方法

1. 类方法：使用@classmethod修饰的方法，其第一个参数是类本身。

2. 类方法的特点： 既可以通过类名直接调用，也可以通过对象进行调用，其第一个参数是cls，与self的功能类似且同样不用赋值。

3. 举例：
   

4. 静态方法： 使用@staticmethod修饰的方法，无需cls参数，同样的它也既可以用类名直接调用，也可以用实例调用。

5. 举例
   
   

6. 二者区别

• 类方法要在定义的时候指出在调用它时隐式赋给他的第一个参数，这个参数一般情况下是类本身(cls)，这个有点像类的实例方法中代表类实例本身的self。
• 类的静态方法在定义的时候就不用定义这个参数，因为他是静态方法不属于任何一个类实例。

7. 实例方法

• 实例方法的第一个参数是实例对象self，通过self引用类属性或者实例属性，但是在相同名称的类属性和实例属性中，会先调用实例属性，因为实例属性优先级更高。

15. 动态扩展类与实例、__slots__变量

15.1 动态扩展类与实例

1. 动态扩展： 动态的为已经创建的对象绑定新的属性与方法。
2. 在给对象绑定方法时，需要使用types模块中的MethodType方法，其第一个参数是要绑定的函数名，第二个参数是绑定的对象名。
3. 举例
   
   
4. 注意： 如果是给对象绑定方法，则只有这个对象能用该方法；但是如果是给类绑定方法，则它的实例对象都可以使用。

15.2 __slots__变量

1. 在定义类的时候，python提供__slots__变量用来限制可动态扩展的属性。
2. __slots__中所做的动态扩展属性限制只对其所在的类的实例对象有效。
3. 如果子类中没有__slots__，则子类的对象可以任意进行属性的动态扩展。
4. 如果子类中有__slots__，则子类可扩展的属性包含其自身及其父类所定义的属性。
5. 举例：
   
   

16. @property装饰器

1. 为给类的属性值赋予有效范围，引入@property装饰器。
2. 直接使用@property可以定义一个用于获得属性值的方法（即getter）。
3. 用@属性名.setter装饰器，可以获得设置属性值的方法。
4. 若一个属性只有getter，没有setter，则该属性是只读属性。
5. 注意： 在getter和setter方法中使用self访问属性时，需要在属性名前加下划线，以避免系统不断递归调用而出错。
6. 举例
   
   
   

17. 将python文件封装成包

• 把相关py文件放在一个文件夹下，此文件夹的名字即为包名，然后在该文件夹中新建一个__init__.py文件即可。
• 调用时可以直接用包名.文件名进行引入。
• 代码举例：

import package_folder.package_file as pkg
# 包名是package_folder， 内含package_file.py文件，文件中又有一个函数pkg_test，功能是打印一句话。pkg.pkg_test()