Python学习笔记12：进阶篇(一)，类的相关知识

前言

在讲类之前，我们简单介绍一些Python的知识。这些知识在入门篇没讲，想学Python的，基本都对Python有基础的了解，但是今天开始的进阶知识，会涉及到一些Python的特性，所以在这里介绍一下。
Python是一种高级、通用的编程语言，由Guido van Rossum在1989年底发明，并于1991年首次发布。

以下是Python的一些基本信息：

易读性与简洁性：Python以其清晰的语法和可读性强而著称，经常被描述为“接近自然语言”的编程语言，适合初学者学习，同时也被专业开发者广泛采用。
解释型语言：Python是一种解释型语言，意味着代码在执行时被逐行解释成机器语言，而不是事先编译成可执行文件。
跨平台：Python可在多种操作系统上运行，包括Windows、Linux、macOS等，具有很好的跨平台兼容性。
广泛的标准库：Python自带一个庞大且功能丰富的标准库，覆盖了网络编程、文本处理、数据库访问、图形用户界面等多个领域，便于开发者快速实现功能。
面向对象：如前所述，Python支持面向对象编程范式，允许定义类和对象，实现封装、继承和多态。
动态类型系统：Python是动态类型的，变量不需要预先声明类型，类型可以在运行时自动推断。
支持多种编程范式：除了面向对象编程，Python还支持过程式编程、函数式编程等多种编程风格。
强大的第三方库：Python拥有活跃的社区和海量的第三方库，如NumPy、Pandas用于数据分析，Django、Flask用于Web开发，TensorFlow、PyTorch用于机器学习等，极大丰富了其应用领域。
广泛应用：Python广泛应用于Web开发、数据科学、人工智能、自动化脚本、爬虫、教育等领域。
版本更新：当前Python有两个主要版本在使用中，分别是Python 2（不再维护）和Python 3（当前推荐使用的版本），两者之间存在一些不兼容的改变。

今天我们重点了解第五点，面向对象。今天的内容也从这里开始。

面向对象

什么是面向对象

面向对象（Object-Oriented Programming, OOP）是一种编程范式，它以“对象”为核心，将数据和操作数据的方法组织在一起，以此来模拟现实世界中的实体及其相互关系。

面向对象编程强调以下四个基本原则：

封装（Encapsulation）：封装是指将数据（属性）和操作这些数据的方法（行为）捆绑在一起，并对外界隐藏其实现细节的过程。这样可以减少模块间的耦合，提高代码的安全性和复用性。
继承（Inheritance）：继承允许创建一个类（子类）继承另一个类（父类）的属性和方法，从而实现代码的复用。子类可以覆盖或扩展父类的功能，以适应更具体的需求。
多态（Polymorphism）：多态意味着一个接口可以有多种不同的实现方式。在面向对象的程序设计中，多态允许使用一个接口来表示多种类型的对象，从而让代码更加灵活和可扩展。
抽象（Abstraction）：抽象是从具体事物中抽取关键特性和行为，忽略非本质细节，形成类或接口的过程。抽象类或接口提供了统一的操作接口，但可能并不包含具体的实现细节。
通过这些原则，面向对象编程鼓励模块化和代码重用，使得大型软件项目的开发、维护和理解变得更加容易。

面向对象编程有哪些好处

封装（Encapsulation）：
提高数据安全性，通过限制直接访问对象内部状态，防止数据被误用或恶意修改。
增强代码模块性，每个对象负责自己的行为和状态，使得代码易于理解、维护和调试。

继承（Inheritance）：
促进代码复用，子类可以继承父类的属性和方法，避免重复编写相似代码。
支持层次结构，通过继承构建类的层次，使得代码组织更加有序，便于管理和扩展。

多态（Polymorphism）：
提升代码灵活性，允许使用一个接口来表示多种类型的对象，使程序能够在不修改现有代码的情况下应对变化。
简化接口使用，用户无需了解对象的具体类型就能调用其方法，增加了代码的通用性和可扩展性。

模块化（Modularity）：
通过将复杂的系统分解为一系列相互协作的对象，使得问题更容易管理。
改进团队协作，不同开发者可以独立工作于不同的模块，提高开发效率。

易维护性和可扩展性：
更改通常仅限于单个对象或类，不会对整个系统造成广泛影响，降低了维护成本。
新功能可以通过添加新类或修改现有类来轻松实现，支持系统的逐步进化。

抽象（Abstraction）：
通过抽象类和接口，将实现细节与高层逻辑分离，使得程序员可以专注于解决问题的逻辑而非底层机制。
有助于设计阶段的概念清晰表达，便于讨论和验证系统架构。

上面这些，都是在学习类之前，要了解的东西。在面向对象编程的语言中，类是非常重要的。而Python，也是面向对象编程的一门语言。

类

什么是类

类（Class）是面向对象编程的基础构造块，用于定义具有相同属性（成员变量）和方法（成员函数）的对象的蓝图。

怎么定义一个类

class Person:
	"""简单模拟人，抽象出一个类"""
	
    def __init__(self, name, age):
    """初始化人的属性：名称，年龄"""
        self.name = name
        self.age = age
    
    def introduce(self):
    """模拟人做自我介绍，这是一种行为"""
        print(f"Hello, my name is {self.name} and I am {self.age} years old.")

如代码所示，使用class关键字，可以定义出一个类。那么这类为什么这么定义呢？

抽象化：简单来说就是总结规律，进行归纳，你可以把这个叫做抽象。

简单讲讲具体步骤：

使用class定义一个类，比如我们定义了一个person类。这个类，是某种对象的模拟。也就是说，我们通过对某种对象进行观察总结后，使用代码来模拟出这个对象。注意类名首字母大写，如果是多个单词每个单词首字母大写。
定义出类以后，我们需要总结归纳一下我们定义的类有哪些特点信息。比如人都有名字，有年龄，有性别，有身高，有体重等等。这些东西，在类里面叫做属性，又叫做成员变量。
总结出属性以后，我们需要把这些属性初始化设置给类。
def init()。使用这个语法进行属性的定义和初始化，注意self是固定句式，第二个开始的才是属性。
除了对象的特点信息可以抽象成属性外，对象的某些特定的行为，我们也可以抽象称为类的函数，通过调用这个函数，就相当于对象进行了这个行为。
定义一个类的函数。def function_name。这个就不多讲了，刚学完。

这几个步骤下来，我们已经抽象出了一个person类。接下来学习怎么使用类。

怎么使用类

抽象出类以后，怎么使用这个类？
类是抽象出来的，一个抽象的东西肯定是要具现化出来才好使用的，我们大部分时候使用，也都是具现化以后进行使用。那么通过类具现化出来的东西，称之为实例。这个过程，也可以称作类的实例化。

# 实例化
moon = Person("明月", 28)
look = Person("望", 29)
# 太长了 就不用英文了,大家别学我
qiu_si = Person("秋思", 30)

# 操作一下，这三个实例调用一下introduce函数，这就是在模拟这个类的一种行为

在这里插入图片描述
上面就是一个简单的定义类后，实例化类，再执行类函数的示例。

这是类的简单使用。类的使用当然不止这些，但是我们现在先学习这些，慢慢的我们会深入的，别急。

属性的简单操作

设置默认值：很多时候，我们定义的类有某些属性在某些场景下的值是固定，比如我们出生的时候，国家都固定是中国，我们都是中国人，我们就不需要通过单独赋值来设置country这个属性，而是通过设置默认值来简化代码。

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
        self.country = "中国"  # 设置默认值

    def introduce(self):
        print(f"Hello, my name is {self.name} and I am {self.age} years old, i come from {self.country} .")  # 修改下打印信息

在图片中，我们给person设置了一个属性为country，并且设置了值为"中国"。这个时候我们实例化类出来的三个实例，在我们没有设置实例的时候，自动的设置了中国。

设置属性值：很多时候，我们实例化出来的实例对象，在程序运行过程中的属性值并不是一成不变的，而是会根据各种条件发生变化，那么我们应怎么设置属性值呢？通常有三种方法。

对象名.属性名的方式进行赋值

# 实例化
moon = Person("明月", 28)
look = Person("望", 29)
# 太长了 就不用英文了,大家别学我
qiu_si = Person("秋思", 30)

# 修改属性的值
moon.age = 29
look.age = 30
qiu_si.age = 31

# 调用实例的方法
moon.introduce()
look.introduce()
qiu_si.introduce()

在这里插入图片描述
我们实例化出三个实例对象后，使用对象名.属性名的方式修改了三个实例的年龄，最后输出的年龄也正是修改后的年龄。

通过函数修改属性的值：在类中定义一个函数，根据自己的想法设置属性值。

我们在类里面定义了一个新的函数，用于设置age的值。在实例化以后，通过调用这个函数，修改三个实例age的属性值。

	class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
        self.country = "中国"  # 设置默认值

    def introduce(self):
        print(f"Hello, my name is {self.name} and I am {self.age} years old, i come from {self.country} .")  # 修改下打印信息

    def change_age(self, age):
        self.age = age


# 实例化
moon = Person("明月", 28)
look = Person("望", 29)
# 太长了 就不用英文了,大家别学我
qiu_si = Person("秋思", 30)

# 修改属性的值
moon.change_age(27)
look.change_age(28)
qiu_si.change_age(29)

# 调用实例的方法
moon.introduce()
look.introduce()
qiu_si.introduce()