Python面向對象三大特征之繼承

前言

我們都知道Python面向對象編程有三大特征,繼承,封裝和多態,下面幾篇問題,我們會分別講述著幾大特征。
今天說的是繼承,如果有編程基礎的人對這個詞應該不會陌生,繼承是一種創建新類的方式,新建的類可以繼承一個或多個父類(python支持多繼承),父類又可稱為基類或超類,新建的類稱為派生類或子類,而子類會“”遺傳”父類的屬性(數據屬性和函數屬性),從而解決代碼重用問題。

上面這段話就是繼承的概念和使用繼承所要達到的目的。

下面我們來看看具體代碼案例,繼續的大致寫法就是

子類名(父類1,父類2,。。。)

Python是可以實現對繼承的,有些編程語法是只能單繼承。

class ParentClass:
    name= '父類'
    def __init__(self,size,color):
        self.size = size
        self.color = color

    def fun(self):
        print('我來自父類')


class SubClass(ParentClass):
        name = '子類'
        pass
#實例化對象
s1 = SubClass('30','red')

#{'size': '30', 'color': 'red'}  如果子類沒有構造方法的話,子類屬性會找到父類的構造方法,繼承父類的數據屬性
print(s1.__dict__)

#(<class 'object'>,)  python3中統一都是新式類,所以如果不加繼承的父類,默認的父類是object類
print(ParentClass.__bases__)

#(<class '__main__.ParentClass'>,)  子類的父類
print(SubClass.__bases__)

# "我來自父類"   子類對象調用父類的方法
s1.fun()

#子類對象調用數據屬性,會先在子類中找,如果找不到會去父類的作用域里面找
#這里子類里面定義了name屬性所以結果是: 子類
#如果子類里面沒有定name,結果就是:父類
print(s1.name)

這段是繼承大致的用法,子類可以繼承父類的數據屬性和函數屬性。下面我們說說使用繼承的好處及代碼重用和重寫,組合的用法

1.代碼重用

我們現在有2個類貓和狗,它們都是動物,那如果我們要描述貓和狗這2個類的話,我們會存在大量的重復代碼,如下:

class Cat:
    def cry(self):
        print('喵喵')
    def  eat(self):
        print('吃')
    def run(self):
        print('跑')
    def jump(self):
        print('跳')


class Dog:
    def cry(self):
        print('汪汪')
    def eat(self):
        print('吃')
    def run(self):
        print('跑')
    def jump(self):
        print('跳')

cat1 =  Cat()
dog1 = Dog()
cat1.cry()
dog1.cry()

上面2個類也許除了cry方法,其他的方法都是一樣的,都貓和狗同意的動作,那像上面那樣寫,就會出現大量的重復代碼,下面我們用繼承來改寫:

class animal:
    def cry(self):
        print('動物叫')
    def eat(self):
        print('吃')
    def run(self):
        print('跑')
    def jump(self):
        print('跳')

class Cat(animal):
    def cry(self):
        print('喵喵')

class Dog(animal):
    def cry(self):
        print('汪汪')

cat1 =  Cat()
dog1 = Dog()
cat1.cry()  #喵喵
dog1.cry()  #汪汪
cat1.eat() #吃
dog1.eat() #吃

上面我們定義了一個animal的父類,把子類的相同部分放入父類,子類就可以用繼承的方式來調用父類的函數屬性或者說方法了,而不用再類里面再重復編碼。

2. 類的方法重寫

其實上面的例子我們已經用到重寫,就是父類定義了一個方法,但是子類和父類的方法實現不一樣,要達到另外一個功能,比較上面

父類的cry方法時: ‘動物叫’

子類Cat的cry要實現:‘喵喵叫’

子類Dog的cry要實現:‘汪汪叫’

這種情況就要使用重寫

class animal:
    def cry(self):
        print('動物叫')
    def eat(self):
        print('吃')
    def run(self):
        print('跑')
    def jump(self):
        print('跳')

class Cat(animal):
    def cry(self):
        print('喵喵')

class Dog(animal):
    def cry(self):
        print('汪汪')

cat1 =  Cat()
dog1 = Dog()
cat1.cry()  #喵喵  重寫父類cry方法
dog1.cry()  #汪汪 重寫父類cry方法

3.子類的方法派生

就是子類可以定義自己的方法

class animal:
   def cry(self):
       print('動物叫')
   def eat(self):
       print('吃')
   def run(self):
       print('跑')
   def jump(self):
       print('跳')

class Cat(animal):
   def cry(self):
       print('喵喵')
   def  swoop(self): #定義子類的方法
       print('飛撲')


cat1 =  Cat()
cat1.swoop()

類的組合

組合指的是,在一個類中以另外一個類的對象作為數據屬性,稱為類的組合,當類之間有顯著不同,并且較小的類是較大的類所需要的組件時,用組合比較好。

class School:
    def __init__(self,name,addr):
        self.name=name
        self.addr=addr


    def recruit(self):
        print('%s xxx計算機學校正在招生' %self.name)

class Course:
    def __init__(self,name,price,period,School):
        self.name=name
        self.price=price
        self.period=period
        self.school=School  #實現Course和School的組合
s1=School('xxx計算機學校','北京')
s2=School('xxx計算機學校','南京')
s3=School('xxx計算機學校','上海')

msg='''
1 xxx計算機學校 北京校區
2 xxx計算機學校 南京校區
3 xxx計算機學校 上海校區
'''
while True:
    print(msg)
    menu={
        '1':s1,
        '2':s2,
        '3':s3
    }
    choice=input('選擇學校>>: ')
    school_obj=menu[choice]
    name=input('課程名>>: ')
    price=input('課程費用>>: ')
    period=input('課程周期>>: ')
    new_course=Course(name,price,period,school_obj)
    print('課程【%s】屬于【%s】學校' %(new_course.name,new_course.school.name))  #實現Course和School的組合

5.Python實現接口

接口就是定義抽象函數,不做具體函數實現,起到規范子類的作用,讓子類必須實現接口的抽象函數。接口提取了一群類共同的函數,可以把接口當做一個函數的集合。然后讓子類去實現接口中的函數。這么做的意義在于歸一化,什么叫歸一化,就是只要是基于同一個接口實現的類,那么所有的這些類產生的對象在使用時,從用法上來說都一樣。

歸一化的好處在于:

歸一化讓使用者無需關心對象的類是什么,只需要的知道這些對象都具備某些功能就可以了,這極大地降低了使用者的使用難度。

歸一化使得高層的外部使用者可以不加區分的處理所有接口兼容的對象集合。

上代碼:

import abc #利用abc模塊實現抽象類
class Interface(metaclass=abc.ABCMeta):
    @abc.abstractclassmethod  #抽象方法,不做具體實現
    def test1(self):
        pass
    @abc.abstractclassmethod
    def test2(self):
        pass
class SubClass(Interface):
    def test1(self):
        print('實現抽象方法1')
    def test2(self):
        print('實現抽象方法2')

s1 = SubClass()

如果我們子類里面不實現具體的抽象函數,會報錯

import abc #利用abc模塊實現抽象類
class Interface(metaclass=abc.ABCMeta):
    @abc.abstractclassmethod  #抽象方法,不做具體實現
    def test1(self):
        pass
    @abc.abstractclassmethod
    def test2(self):
        pass
class SubClass(Interface):
    def test1(self):
        print('實現抽象方法1')
#不實現test2方法
s1 = SubClass()

報錯信息:

Traceback (most recent call last):
File "C:/Users/aryin/Desktop/mysite2/繼承.py", line 16, in
s1 = SubClass()
TypeError: Can't instantiate abstract class SubClass with abstract methods test2

6.類繼承的順序,根據類的MRO屬性

class A:
   def test(self):
       print('A')
class B(A):
   def test(self):
       print('B')

class C(A):
   def test(self):
       print('C')

class D(B):
   def test(self):
       print('D')

class E(C):
   def test(self):
       print('E')

class F(D,E):
   def test(self):
       print('F')
       
# (<class '__main__.F'>, <class '__main__.D'>, <class '__main__.B'>, <class '__main__.E'>, <class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class 'object'>)
print(F.__mro__) 

類繼承是是按照MRO屬性里面的順序去調用父類的屬性

7.子類調用父類的方法

是通過super函數來實現的,在復雜的類繼承關系中,super()的取值是按照上面的MRO里面的順序來定的。

class animal:
    def __init__(self,name,type,size,color):
        self.name = name
        self.type = type
        self.size = size
        self.color = color
    def cry(self):
        print('動物叫')
    def eat(self):
        print('吃')

class Cat(animal):
    def __init__(self,name,type,size,color,age):
        super().__init__(name,type,size,color)  #調用父類的構造函數,這是super最常用的地方
        self.age = age
    def cry(self):
        super().cry()  #子類重新了父類的方法,但是同時又要實現父類中cry方法
        print('喵喵')

cat1 = Cat('毛球','波斯貓',10,'白色','5歲')

# 動物叫
# 喵喵
cat1.cry()
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