python是物件導向的。 Python語言在設計之初,就定位為一門物件導向的程式語言,「Python中一切皆物件」就是對Pytho 這門程式語言的完美詮釋。類別和物件是Python的重要特徵,相較於其它物件導向語言,Python很容易就可以創建出一個類別和物件;同時,Python也支援物件導向的三大特徵:封裝、繼承和多態。
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Python雖然是解譯型語言,但Python 語言在設計之初,就定位為一門物件導向的程式語言,「Python 中一切皆物件」就是對Python 這門程式語言的完美詮釋。
什麼是物件導向
物件導向程式設計是在流程導向程式設計的基礎上發展來的,它比流程程式設計具有更強的靈活性和擴展性。物件導向程式設計是程式設計師發展的分水嶺,許多初學者會因為無法理解物件導向而放棄學習程式設計。
物件導向程式設計(Object-oriented Programming,簡稱 OOP),是一種封裝程式碼的方法。其實,在前面章節的學習中,我們已經接觸了封裝,比如說,將亂七八糟的資料扔進列表中,這就是一種簡單的封裝,是資料層面的封裝;把常用的程式碼區塊打包成一個函數,這也是一種封裝,是語句層面的封裝。
程式碼封裝,其實就是隱藏實作功能的具體程式碼,只留給使用者使用的接口,就好像使用計算機,使用者只需要使用鍵盤、滑鼠就可以實作一些功能,而根本不需要知道其內部是如何運作的。
物件導向編程,也是一種封裝的思想,不過顯然比以上兩種封裝更先進,它可以更好地模擬真實世界中的事物(將其視為物件),並把描述特徵的資料和程式碼區塊(函數)封裝在一起。
打個比方,若在某遊戲中設計一個烏龜的角色,該如何來實現呢?使用物件導向的想法會更簡單,可以分為如下兩個面向來描述:
從表面特徵來描述,例如,綠色的、有4 條腿、重10 kg 、有外殼等等。
從所具有的行為來描述,例如,它會爬、會吃東西、會睡覺、會將頭和四肢縮到殼裡,等等。
如果將烏龜用程式碼來表示,則其表面特徵可以用變數來表示,其行為特徵可以透過建立各種函數來表示。參考程式碼如下所示:
class tortoise: bodyColor = "绿色" footNum = 4 weight = 10 hasShell = True #会爬 def crawl(self): print("乌龟会爬") #会吃东西 def eat(self): print("乌龟吃东西") #会睡觉 def sleep(self): print("乌龟在睡觉") #会缩到壳里 def protect(self): print("乌龟缩进了壳里")
注意,以上程式碼僅是為了示範物件導向的程式設計思想。
因此,從某種程式上,相比較只使用變數或只使用函數,使用物件導向的想法可以更好地模擬現實生活中的事物。
不僅如此,在Python 中,所有的變數其實也都是對象,包括整形(int)、浮點型(float)、字串(str)、列表(list)、元組(tuple )、字典(dict)和集合(set)。以字典(dict)為例,它包含多個函數供我們使用,例如使用keys() 取得字典中所有的鍵,使用values() 取得字典中所有的值,使用item() 取得字典中所有的鍵值對,等等。
物件導向相關術語
在系統學習物件導向程式設計之前,初學者要了解一些關於物件導向的術語。當和其他人討論程式碼的時候,或嘗試尋找我們遇到的問題的解決方案時,知道正確的術語會很有幫助。
在物件導向中,常用術語包括:
類別:可以理解是一個模板,透過它可以創造出無數個具體實例。例如,前面寫的 tortoise 表示的只是烏龜這個物種,透過它可以創造出無數個實例來代表各種不同特徵的烏龜(這個過程又稱為類別的實例化)。
物件:類別並不能直接使用,透過類別建立的實例(又稱為物件)才能使用。這有點像是汽車圖紙和汽車的關係,圖紙本身(類)並不能為人們使用,透過圖紙創建出的一輛汽車(物件)才能使用。
屬性:類別中的所有變數稱為屬性。例如,tortoise 這個類別中,bodyColor、footNum、weight、hasShell 都是這個類別擁有的屬性。
方法:類別中的所有函數通常稱為方法。不過,和函數所有不同的是,類別方法至少要包含一個 self 參數(後續會做詳細介紹)。例如,tortoise 類別中,crawl()、eat()、sleep()、protect() 都是這個類別所擁有的方法,類別方法無法單獨使用,只能和類別的物件一起使用。
Python的物件導向特徵:
類別和物件是Python 的重要特徵,相較於其它物件導向語言,Python 很容易就可以創建出一個類別和物件。同時,Python 也支援物件導向的三大特徵:封裝、繼承和多型。
封裝
物件導向程式設計中的術語物件(Object)基本上可以看做資料(特性)以及由一系列可以存取、操作這些數據的方法所組成的集合。傳統意義上的「程式=
資料結構 演算法」被封裝」掩蓋「並簡化為「程式=物件 訊息」。物件是類別的實例,類別的抽象則需要經過封裝。封裝可以讓呼叫者不用關心物件是如何建構的而直接進行使用。
繼承
類別繼承:
繼承給人的直接感覺是這是一種複用程式碼的行為。繼承可以理解為它是以普通的類別為基礎建立專門的類別對象,子類別和它繼承的父類別是IS-A的關係。
多重繼承:
不同於C#,Python是支援多重類別繼承的(C#可繼承自多個Interface,但最多繼承自一個類別)。多重繼承機制有時很好用,但是它容易讓事情變得複雜。
多態
多態意味著可以對不同的物件使用相同的操作,但它們可能會以多種形態呈現出結果。在Python中,任何不知道物件到底是什麼類型,但又需要物件做點什麼的時候,都會用到多態。方法是多態的,運算子也是多型的。
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