面向对象编程基础
用类和对象组织代码
面向对象概述
什么是面向对象
面向对象编程(OOP) 是一种编程范式，将数据和操作数据的方法封装在一起。
# 面向过程
name = "张三"
age = 25
def say_hello(name):
print(f"你好，我是{name}")
# 面向对象
class Person:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
def say_hello(self):
print(f"你好，我是{self.name}")
核心概念
- 类(Class)：对象的模板/蓝图
- 对象(Object)：类的实例
- 属性(Attribute)：对象的数据
- 方法(Method)：对象的行为
定义类
基本语法
class 类名:
"""类的文档字符串"""
def __init__(self, 参数):
"""初始化方法"""
self.属性 = 参数
def 方法名(self):
"""方法"""
pass
简单示例
class Dog:
"""狗类"""
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
def bark(self):
print(f"{self.name}在汪汪叫！")
def info(self):
print(f"名字：{self.name}，年龄：{self.age}岁")
# 创建对象
my_dog = Dog("旺财", 3)
# 访问属性
print(my_dog.name) # 旺财
# 调用方法
my_dog.bark() # 旺财在汪汪叫！
my_dog.info() # 名字：旺财，年龄：3岁
类的属性
实例属性
class Person:
def __init__(self, name, age):
self.name = name # 实例属性
self.age = age
p1 = Person("张三", 25)
p2 = Person("李四", 30)
print(p1.name) # 张三
print(p2.name) # 李四（每个实例独立）
类属性
class Person:
species = "人类" # 类属性（所有实例共享）
def __init__(self, name):
self.name = name
p1 = Person("张三")
p2 = Person("李四")
print(p1.species) # 人类
print(p2.species) # 人类
print(Person.species) # 人类
# 修改类属性
Person.species = "智人"
print(p1.species) # 智人（所有实例都变了）
私有属性
class BankAccount:
def __init__(self, owner, balance):
self.owner = owner
self.__balance = balance # 私有属性（双下划线）
def get_balance(self):
return self.__balance
def deposit(self, amount):
self.__balance += amount
account = BankAccount("张三", 1000)
# print(account.__balance) # AttributeError
print(account.get_balance()) # 1000
类的方法
实例方法
class Circle:
def __init__(self, radius):
self.radius = radius
def area(self): # 实例方法，第一个参数是self
import math
return math.pi * self.radius ** 2
circle = Circle(5)
print(circle.area()) # 78.54...
类方法
class Person:
count = 0 # 类属性
def __init__(self, name):
self.name = name
Person.count += 1
@classmethod # 类方法装饰器
def get_count(cls): # 第一个参数是cls
return cls.count
p1 = Person("张三")
p2 = Person("李四")
print(Person.get_count()) # 2
静态方法
class MathUtils:
@staticmethod # 静态方法装饰器
def add(a, b): # 不需要self或cls
return a + b
@staticmethod
def multiply(a, b):
return a * b
print(MathUtils.add(3, 5)) # 8
print(MathUtils.multiply(3, 5)) # 15
继承
基本继承
# 父类
class Animal:
def __init__(self, name):
self.name = name
def speak(self):
print("动物发出声音")
# 子类
class Dog(Animal):
def speak(self): # 重写父类方法
print(f"{self.name}：汪汪！")
class Cat(Animal):
def speak(self):
print(f"{self.name}：喵喵！")
dog = Dog("旺财")
cat = Cat("咪咪")
dog.speak() # 旺财：汪汪！
cat.speak() # 咪咪：喵喵！
调用父类方法
class Animal:
def __init__(self, name):
self.name = name
class Dog(Animal):
def __init__(self, name, breed):
super().__init__(name) # 调用父类初始化
self.breed = breed
def info(self):
print(f"名字：{self.name}，品种：{self.breed}")
dog = Dog("旺财", "金毛")
dog.info() # 名字：旺财，品种：金毛
多重继承
class Flyable:
def fly(self):
print("飞行中...")
class Swimmable:
def swim(self):
print("游泳中...")
class Duck(Flyable, Swimmable):
def __init__(self, name):
self.name = name
duck = Duck("唐老鸭")
duck.fly() # 飞行中...
duck.swim() # 游泳中...
封装
class Person:
def __init__(self, name, age):
self._name = name # 约定私有（单下划线）
self.__age = age # 强制私有（双下划线）
# getter
@property
def age(self):
return self.__age
# setter
@age.setter
def age(self, value):
if value < 0:
raise ValueError("年龄不能为负数")
self.__age = value
person = Person("张三", 25)
print(person.age) # 25（使用getter）
person.age = 26 # 使用setter
# person.age = -1 # ValueError
多态
class Animal:
def speak(self):
pass
class Dog(Animal):
def speak(self):
return "汪汪！"
class Cat(Animal):
def speak(self):
return "喵喵！"
class Duck(Animal):
def speak(self):
return "嘎嘎！"
# 多态：相同方法，不同行为
def animal_speak(animal):
print(animal.speak())
animals = [Dog(), Cat(), Duck()]
for animal in animals:
animal_speak(animal)
# 汪汪！
# 喵喵！
# 嘎嘎！
特殊方法
常用特殊方法
class Book:
def __init__(self, title, price):
self.title = title
self.price = price
def __str__(self):
"""字符串表示（用户友好）"""
return f"《{self.title}》- ¥{self.price}"
def __repr__(self):
"""开发者表示"""
return f"Book('{self.title}', {self.price})"
def __len__(self):
"""长度"""
return len(self.title)
def __eq__(self, other):
"""相等比较"""
return self.title == other.title
book = Book("Python入门", 59.9)
print(book) # 《Python入门》- ¥59.9
print(repr(book)) # Book('Python入门', 59.9)
print(len(book)) # 8
实战示例
示例：学生管理系统
class Student:
def __init__(self, name, student_id):
self.name = name
self.student_id = student_id
self.scores = {}
def add_score(self, subject, score):
self.scores[subject] = score
def get_average(self):
if not self.scores:
return 0
return sum(self.scores.values()) / len(self.scores)
def __str__(self):
return f"学生：{self.name}（{self.student_id}）"
class Classroom:
def __init__(self, class_name):
self.class_name = class_name
self.students = []
def add_student(self, student):
self.students.append(student)
def get_top_student(self):
return max(self.students, key=lambda s: s.get_average())
# 使用
classroom = Classroom("高一(1)班")
s1 = Student("张三", "001")
s1.add_score("数学", 85)
s1.add_score("英语", 90)
s2 = Student("李四", "002")
s2.add_score("数学", 92)
s2.add_score("英语", 88)
classroom.add_student(s1)
classroom.add_student(s2)
top = classroom.get_top_student()
print(f"最高分：{top.name}，平均分：{top.get_average()}")
练习
练习1：定义矩形类
# 定义Rectangle类，包含宽度和高度，
# 方法：计算面积、周长
class Rectangle:
def __init__(self, width, height):
self.width = width
self.height = height
def area(self):
return self.width * self.height
def perimeter(self):
return 2 * (self.width + self.height)
rect = Rectangle(5, 3)
print(f"面积：{rect.area()}") # 15
print(f"周长：{rect.perimeter()}") # 16
本章小结
- 类和对象：类是模板，对象是实例
- 属性和方法：数据和行为
- 继承：子类继承父类特性
- 封装：隐藏内部细节
- 多态：相同方法，不同行为
下一步
学会了OOP，下一章学习异常处理。
→ 继续阅读：22-异常处理机制