Python 面向对象——1.基本概念

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基本概念与语法

类（Class）：定义了一组对象共有的属性和方法的蓝图。类是创建对象的模板。

对象（Object）：类的实例。对象包含实际的数据和操作数据的方法。

属性（Attribute）：对象的变量，用于存储数据。

方法（Method）：属于对象的函数，用于定义对象的行为。

继承（Inheritance）：允许一个类继承另一个类的属性和方法，从而促进代码的重用。

封装（Encapsulation）：隐藏对象的内部细节，只通过定义好的接口与外界交互，这有助于降低系统的复杂性和增强安全性。

多态（Polymorphism）：指允许使用对象的共同接口来访问不同的底层形式（数据类型）

 1.类和对象

这样干巴巴的解释非常的难以理解，我们可以把类想象成一个制造蛋糕的食谱。食谱上有制作蛋糕所需的原材料（属性）和制作步骤（方法）。这个食谱就是一个模板，告诉你如果按照特定的步骤操作，将得到什么样的蛋糕。运用不同的方法我们可以得到不同口味的蛋糕。

对象则是根据这个食谱实际制作出来的蛋糕。每次你使用这个食谱制作蛋糕，都会得到一个新的蛋糕实体，这就是一个对象。虽然每个蛋糕的基本结构相同（因为都是按照同一食谱来的），但你可以根据口味调整原料，比如加更多的糖或者少放点盐，这样每个蛋糕都有自己独特的风味，这些特定的风味和特征就是对象的属性。

比如现在我们需要写一个代码题目，有一个类叫做 Car，它定义了车辆的基本属性如品牌、颜色、速度，以及可以进行的操作如启动、停止等。当你创建一个具体的 Car 对象时，比如一个红色的丰田汽车，你就是根据 Car 类的食谱制作了一个蛋糕，这个蛋糕具体的是红色的，品牌是丰田。

我们一步步来做这个题目：

在指明类的属性中，我们用到的是类的构造函数，类的构造函数是一个非常重要的组件，它的主要作用是初始化新创建的对象的状态，构造函数被称为__init__方法。

（1）基本语法

构造函数

构造函数是通过定义一个名为 __init__ 的特殊方法实现的。这个方法会在类的对象被创建时自动调用。

• class ClassName:：定义了一个名为 ClassName 的类。
• def __init__(self, param1, param2)：是类的构造函数。__init__ 是一个由Python预定义的特殊方法（也称为魔术方法），用于初始化新创建的对象。
• self：是一个指向实例本身的引用，用于访问类的属性和方法。
• param1, param2：构造函数可以接受参数，这些参数在创建类的实例时提供，用于设置对象的初始状态或执行其他操作。
• self.param1 = param1：这句话代码的作用是：将传入的参数赋值给实例的属性，这句话可能有些拗口，这是什么意思呢？
• self.param1和param1的区别：我们可以看到这两个变量的位置，param1是构造函数__init__的变量，而self.param1是类中的变量，所以如果我们想要访问基于类所创建的对象的属性和方法时，必须经过变量self.×××。

class ClassName:
    def __init__(self, param1, param2):
        self.param1 = param1
        self.param2 = param2

如下代码所示：

• 当创建一个 Person 类的实例时，如 person1 = Person('Alice', 30)，构造函数 __init__ 被调用，其中的 name 和 age 参数分别被设置为 'Alice' 和 30。
• self.name = name 和 self.age = age 这两句代码将这些参数值赋给实例的 name 和 age 属性。即作用为当我们创建类中不同的实例时，这些实例就已经拥有了类中的属性，不同的实例对于这些属性有不同的赋值，这意味着 在这个例子中，person1.name 将被设置为 'Alice'，person1.age 被设置为 30。
• 这样设置后，这些属性可以在类的其他方法中被访问和使用，比如 display 方法可以打印出这些属性的值。

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def display(self):
        print(f"Name: {self.name}, Age: {self.age}")

2.属性和方法

关于属性之前我们介绍过了 。

类的属性

属性是类中定义的变量，用于存储对象的状态或数据。在类的实例中，每个属性可以有不同的值，即每个对象可以有自己的属性值。

类的方法

方法是定义在类中的函数，用于执行操作，可以访问和修改类的属性，或执行与类功能相关的任务。

基本语法

class ClassName:
    def method_name(self, parameter1, parameter2):
        # 方法体
        return some_value

具体实例

在这个示例中，Car 类有一个方法 describe，它返回一条描述该汽车的信息。这个方法使用了 self 关键字来访问实例的属性。 

class Car:
    def __init__(self, brand, color):
        self.brand = brand
        self.color = color

    def describe(self):
        return f"This is a {self.color} {self.brand}."

实例，属性，方法的具体使用

这个代码示例展示了如何创建一个具有属性和方法的 Car 类。accelerate 方法用于增加汽车的速度，而 brake 方法用于停车。每个方法都通过 self 访问和修改了汽车的状态，展示了面向对象编程的封装特性 

class Car:
    def __init__(self, brand, color, speed=0):
        self.brand = brand
        self.color = color
        self.speed = speed
    
    def describe(self):
        return f"This is a {self.color} {self.brand}."


    def accelerate(self, amount):
        self.speed += amount
        return f"{self.brand} is now going {self.speed} km/h."

    def brake(self):
        self.speed = 0
        return f"{self.brand} has stopped."

# 创建Car类的实例
my_car = Car("Toyota", "red")
print(my_car.describe())  # 调用方法
print(my_car.accelerate(50))  # 加速车辆
print(my_car.brake())  # 刹车停车

练习题

创建一个 Car 类的实例，名为 my_car，它是一个红色的丰田汽车。随后调用这个实例的启动、加速、减速和停止方法，以展示类的功能。通过这些操作，可以看到汽车状态的变化和如何通过类的方法控制这些状态。这是一个很好的面向对象编程（OOP）示例，展示了如何用Python来封装数据和功能。

1.指明类属性，指明car这个类的属性是品牌，颜色，初始速度为0.

class Car:
    def __init__(self, brand, color, speed=0):
        self.brand = brand
        self.color = color
        self.speed = speed

1. 构造函数：接受品牌、颜色和可选的初始速度参数，初始化汽车的基本属性。
2. 启动方法 (start)：将汽车的速度从0增加到10，并打印当前状态。
3. 停止方法 (stop)：将汽车的速度设置为0，并打印停车状态。
4. 加速方法 (accelerate)：接受一个增量参数，将此数值加到当前速度上，并打印新的速度。
5. 减速方法 (decelerate)：接受一个减速值，如果减速值大于当前速度，则调用停止方法；否则从当前速度中减去该值，并打印新的速度。

代码如下所示，并带有对应的注释。

class Car:
    def __init__(self, brand, color, speed=0):
        """
        初始化一个新汽车，指定品牌、颜色和可选的初始速度。
        :param brand: String, 汽车的品牌。
        :param color: String, 汽车的颜色。
        :param speed: Integer, 汽车当前的速度，默认为0。
        """
        self.brand = brand
        self.color = color
        self.speed = speed

    def start(self):
        """
        启动汽车，将速度从0设置为默认的起始速度10。
        """
        self.speed = 10
        print(f"已启动{self.color}色的{self.brand}汽车，当前速度为{self.speed}。")

    def stop(self):
        """
        停止汽车，将速度设置为0。
        """
        self.speed = 0
        print(f"{self.color}色的{self.brand}汽车已停止。")

    def accelerate(self, increase):
        """
        增加汽车的速度。
        :param increase: Integer, 增加的速度量。
        """
        self.speed += increase
        print(f"{self.color}色的{self.brand}汽车正在加速，当前速度为{self.speed}。")

    def decelerate(self, decrease):
        """
        减少汽车的速度。
        :param decrease: Integer, 减少的速度量。
        """
        if decrease > self.speed:
            print("减速量超过当前速度，汽车将停止。")
            self.stop()
        else:
            self.speed -= decrease
            print(f"{self.color}色的{self.brand}汽车正在减速，当前速度为{self.speed}。")

# 创建一个具体的 Car 对象
my_car = Car('Toyota', 'red')

# 使用 Car 对象的方法
my_car.start()
my_car.accelerate(20)
my_car.decelerate(10)
my_car.stop()