《类和对象下》课件

类和对象探索面向对象编程的基本概念和原理,了解如何使用类和对象实现丰富的应用程序作者M M学习目标掌握类和对象的概念学习类的特殊方法理解继承和多态探索面向对象的高级概念了解类的定义、属性和方法，熟悉构造方法、析构方法和掌握单继承和多继承的实现，以及如何实例化对象self关键字的用法以及方法重写和super函数学习属性装饰器、抽象基类、的应用接口等高级特性，并理解多态的实现什么是类类是一种抽象的数据类型,它定义了一组具有相同属性和方法的对象类是面向对象编程的基础,它提供了封装、继承和多态等重要特性类包含了对象的属性定义和行为定义,为对象实例化提供了蓝图通过类,我们可以创建出具有相同特性的对象,实现数据和功能的重复利用类的定义概念定义组成要素语法实现类是一种用来描述具有相同属性和方法的对•类名在Python中,通过使用class关键字来定义象的蓝图或模板它定义了一个对象应该有一个类,然后在类内部定义属性和方法•属性哪些属性和行为•方法类的属性数据成员初始化和赋值12类的属性也称为数据成员,用于在对象实例化时,可以为属性设描述对象的特征和状态,如名称、置初始值,也可以在对象创建后年龄、性别等动态赋值访问控制属性装饰器34类的属性可以设置为公有、私使用属性装饰器可以实现属性有或受保护,以控制外部对属性的动态设置和访问控制的访问类的方法定义方法在类中定义的函数就是类的方法方法可以访问和修改类的属性参数传递方法可以接受参数，以实现更灵活的功能参数可以是必需的，也可以是可选的返回值方法可以返回值，用于计算或者供其他方法使用返回值类型可以是任意Python对象类的实例化创建类对象通过类名加括号的方式来创建类的实例每个实例都是独立的对象，拥有独立的属性和方法初始化属性在创建实例时，可以通过给初始化参数来为对象的属性赋初始值调用方法创建好实例后，就可以通过点运算符来访问对象的属性和调用对象的方法实例属性和方法实例属性实例方法实例属性是对象独有的数据属性实例方法是对象的行为属性定义每个对象都有自己的属性值，不会在类中的函数都是实例方法，可被相互影响可以在创建对象时指定对象调用实例方法可以访问并操初始值作实例属性关键字selfself是实例方法中特有的关键字，用来表示当前对象实例方法中的self可以访问当前对象的属性和方法关键字self参考实例对象隐式传递实例访问实例属性和方法selfself关键字用于在类的内部方法中引用当前在调用实例方法时,Python会自动将当前对使用self关键字,我们可以在类内部访问和操对象实例它允许访问实例属性和方法,确象实例作为第一个参数传递给self这使编作实例的属性和方法,实现面向对象编程的保代码具有可重用性和灵活性程更加简洁和高效核心功能构造方法定义构造方法1构造方法是一种特殊的方法,它在创建对象时自动调用,用于初始化对象的属性语法2构造方法的名称与类名相同,没有返回值类型,可以有参数作用3构造方法可以设置对象的初始状态,为对象赋予初始值析构方法对象生命周期1对象的创建和销毁对象资源回收2在对象被销毁时释放资源自动调用3在对象被销毁时自动被调用析构方法是在对象生命周期结束时自动调用的一种特殊方法,用于释放对象占用的资源它确保在对象被销毁时,相关的资源能够被正确地回收,避免内存泄露等问题的发生类属性和类方法类属性类方法类属性是定义在类级别上的变量,可以被所有实例共享类属性通类方法是定义在类级别上的函数,可以直接通过类名调用,不需要依常用于存储与类相关的数据或配置信息赖于任何实例类方法通常用于执行与类相关的操作或逻辑继承简介继承是面向对象编程最基本的特征之一继承允许创建新的类时,可以复用已有类的属性和方法,减少重复代码的编写新类称为子类或派生类,原有类称为父类或基类子类可以在父类的基础上添加新的属性和方法单继承单一父类简单直接12单继承意味着一个子类只能继单继承的实现过程相对简单明承一个父类的属性和方法了，易于理解和管理代码复用灵活性受限34子类可以复用父类的代码，提单继承限制了类的扩展性，如高开发效率和代码复用率果需要继承多个父类就无法实现多继承多重继承灵活组合多继承允许一个子类继承多个父类多继承使得程序员可以更自由地组的特性和方法这可以创造出更丰合和复用现有的代码块，提高开发富的功能和特性效率设计复杂性但多继承也带来了方法名冲突、继承歧义等问题,需要更复杂的设计来解决方法重写覆盖父类方法1在子类中定义与父类同名的方法功能扩展2在子类方法中调用父类同名方法并添加新逻辑符合里氏替换原则3子类方法应当满足父类方法的契约和行为方法重写是面向对象编程的核心特性之一通过覆盖父类方法，子类可以根据自身需求扩展和修改父类的功能实现这种灵活性符合里氏替换原则，使得子类对象可以完全替换父类对象而不会影响程序的正确性函数super调用父类方法简化继承操作支持多态super函数可以让子类调用父类中定义的使用super可以更便捷地完成继承过程,无通过super可以实现方法重写,从而支持多方法这样可以避免代码重复，提高开发效需重复编写父类方法的调用态特性,提高代码的扩展性率属性装饰器灵活定义属性提高代码可读性属性装饰器可以让我们动态地定义使用属性装饰器可以让类的定义更类的属性,如添加getter和setter加简洁明了,提高代码的可读性和方法、添加验证逻辑等可维护性增强属性功能通过属性装饰器,我们可以给属性添加额外的功能,如缓存、日志记录等静态方法和类方法静态方法类方法区别与应用静态方法是绑定到类本身而不是特定实例的类方法是绑定到类本身的方法它们接收类静态方法和类方法都不需要实例化类即可调方法它们可以不依赖实例属性就完成任务本身作为第一个参数，可以访问和操作类属用,但前者不能访问类属性,后者可以它们性适用于不同的场景抽象基类抽象基类是一种特殊的类,它无法被实例化,只能作为其他类的基类它提供了一个通用的接口和方法签名,子类必须实现这些方法抽象基类有助于定义一个标准,确保所有相关的具体类都遵循相同的规则和行为这种设计模式可以大大提高代码的可维护性和可扩展性,因为它提供了一个明确的契约和期望,子类必须遵守开发人员可以专注于实现细节,而不必担心整体设计接口概念定义用途接口是一种抽象类型,它定义了一接口用于定义对象应该提供的公组方法签名,但不提供实现共方法,不关注具体的实现细节特点实现接口中的方法都是抽象的,没有方类可以实现一个或多个接口,并提法体,只有方法签名供接口中定义的方法的具体实现接口和抽象类的区别抽象类接口继承实现抽象类可以包含具体方法和属接口只能包含抽象方法声明，抽象类可以进行单继承，而接抽象类的子类必须实现所有抽性，提供了一些共同的基础实没有属性或构造函数它定义口可以进行多继承,以实现更灵象方法,而接口的实现类只需实现它可以有构造函数和析构了一个契约，规定了对象必须活的代码复用现指定的方法函数实现的规范多态概念多态是面向对象编程的一个重要特征它允许不同类型的对象对同一个消息作出不同的响应这意味着可以通过同一个接口访问不同的实现方法多态性能够提高代码的灵活性和可扩展性多态实现方法重写子类可以重写从父类继承的方法,以实现不同的功能接口实现一个类可以实现多个接口,从而提供不同的行为鸭子类型不关注对象的类型,而关注对象的行为,这就是鸭子类型的体现鸭子类型定义鸭子类型是一种动态类型检查的概念它关注对象的行为而不是对象的类型只要对象具有所需的方法和属性就可以被视为该类型应用鸭子类型在Python中得到广泛应用,它使得代码更加灵活和可扩展开发者无需关心对象是否属于特定类,只需关注对象是否能正确地实现所需的接口优势鸭子类型提高了代码的灵活性和可重用性开发者可以编写更一般化的代码,而不必依赖于具体的类型这有助于提高代码的可维护性类型检查和类型转换类型检查显式类型转换隐式类型转换动态语言特性使用type函数可以检查对可以使用强制类型转换函数如在一些运算符操作中,Python Python是一种动态语言,变量象的类型isinstance函int、float、str等将对会自动进行类型转换,如数字类不需要预先声明类型这增加数可以检查对象是否属于指定象转换为不同的数据类型型之间的运算但有时需要手了灵活性,但也要小心类型不匹的类或其子类动转换以避免意外结果配的错误内置函数和运算符重载内置函数运算符重载12Python提供了许多内置函数,如运算符重载允许我们为自定义len、print、type等,用于类定义特殊方法,使其具有与内执行基本操作这些函数使编置数据类型相似的行为这增程更加方便和高效强了代码的可读性和灵活性魔法方法示例应用34魔法方法是以双下划线包围的通过运算符重载,可以实现诸如特殊方法,如__init__、向量加减、矩阵乘法等操作,使__str__、__add__等,用于定代码更加简洁易懂制类的行为开发者可以根据需求重写这些方法上下文管理器上下文定义1定义了一个具体的环境或场景资源获取2在环境中获取所需的资源资源释放3在环境结束后释放资源异常处理4确保资源被正确释放上下文管理器是一种特殊的Python机制,可以帮助程序员更好地管理资源的获取和释放,并确保在发生异常时资源也能被正确释放这使得代码更加简洁、可靠和易维护垃圾回收内存管理回收过程优化策略Python的垃圾回收机制可以自动识别和释通过引用计数和分代收集算法,垃圾回收器•使用合适的数据结构放不再需要的对象,确保内存使用效率可快速检测和清理无用对象,减轻开发者负•避免循环引用担•手动管理生命周期设计模式概述定义类型设计模式是软件设计中常见的可重常见的设计模式包括创建型模式、复使用的解决方案,旨在提高代码结构型模式和行为型模式每一种的可维护性和可扩展性模式都有特定的应用场景好处流行模式使用设计模式可以提高代码的可读单例模式、工厂模式、适配器模式、性和可重用性,并促进代码的解耦观察者模式和策略模式是最常见和和灵活性使用最广泛的设计模式课程总结总结回顾回顾课程涉及的核心知识点,巩固关键概念的理解实践演练通过实际编码练习,将所学知识应用于解决实际问题未来展望展望类和对象在面向对象编程中的更广泛应用。