Python基礎學習之類的介紹

　　在Python中，首字母大寫的名稱指的是類。這個類定義中的括弧是空的，因為我們要從空白建立這個類。我們編寫了一個文檔字串，對這個類的功能作了描述。類中的函數稱為 方法。

　　以Student類為例，在Python中，定義類是通過class關鍵字：

class Student(object): pass

　　class後面緊接著是類名，即Student，類名通常是大寫開頭的單詞，緊接著是(object)，表示該類是從哪個類繼承下來的，通常，如果沒有合適的繼承類，就使用object類，這是所有類最終都會繼承的類。

9.1.1建立類

class Student(object): def __init__(self, name, score): self.name = name self.score = score

　　1.方法__init__() 是一個特殊的方法，建立新執行個體時，Python都會自動運行它。開頭和末尾各有兩個底線，這是一種約定，旨在避免Python預設方法與普通方法發生名稱衝突。這個方法的定義中，形參self 必不可少，還必須位於其他形參的前面。

　　2.每個與類相關聯的方法調用都自動傳遞實參self ，它是一個指向執行個體本身的引用，讓執行個體能夠訪問類中的屬性和方法。self 會自動傳遞，因此我們不需要傳遞它。

　　3.以self 為首碼的變數都可供類中的所有方法使用，我們還可以通過類的任何執行個體來訪問這些變數。

　　4.self.name= name像這樣可通過執行個體訪問的變數稱為屬性

　　5.物件導向編程的一個重要特點就是資料封裝。可以直接在類的內部定義訪問資料的函數，這樣，就把“資料”給封裝起來了。這些封裝資料的函數是和Student類本身是關聯起來的，我們稱之為類的方法.

9.1.2根據類建立執行個體

　　我們通常可以認為首字母大寫的名稱（如Dog ）指的是類，而 小寫名稱（如my_dog ）指的是根據類建立的執行個體。

　　1、要訪問執行個體的屬性，可使用句點標記法，我們編寫了如下代碼來訪問my_dog 的屬性name 的值。

　　my_dog.name

　　句點標記法在Python中很常用，這種文法示範了Python如何獲悉屬性的值。

　　2、根據Dog 類建立執行個體後，就可以使用句點標記法來調用Dog 類中定義的任何方法。

　　3、可按需求根據類建立任意數量的執行個體。

9.2使用類和執行個體

　　1.你需要執行的一個重要任務是修改執行個體的屬性。你可以直接修改執行個體的屬性，也可以編寫方法以特定的方式進行修改。

　　2.類是建立執行個體的模板，而執行個體則是一個一個具體的對象，各個執行個體擁有的資料都互相獨立，互不影響；方法就是與執行個體綁定的函數，和普通函數不同，方法可以直接存取執行個體的資料；通過在執行個體上調用方法，我們就直接操作了對象內部的資料，但無需知道方法內部的實現細節。和靜態語言不同，Python允許對執行個體變數綁定任何資料，也就是說，對於兩個執行個體變數，雖然它們都是同一個類的不同執行個體，但擁有的變數名稱都可能不同。

9.2.1給類設定初始值

類中的每個屬性都必須有初始值，哪怕這個值是0或Null 字元串。在有些情況下，如設定預設值時，在方法__init__() 內指定這種初始值是可行的；如果你對某個屬性這樣做了，就無需包含為它提供初始值的形參。

直接在class中定義屬性，這種屬性是類屬性：

class Student(object): name = 'Student'

　　在編寫程式的時候，千萬不要把執行個體屬性和類屬性使用相同的名字，因為相同名稱的執行個體屬性將屏蔽掉類屬性，但是當你刪除執行個體屬性後，再使用相同的名稱，訪問到的將是類屬性。

9.2.2修改屬性的值

　　可以以三種不同的方式修改屬性的值：

　　1.直接通過執行個體進行修改；

　　2.通過方法進行設定；

　　3.通過方法進行遞增（增加特定的值）。

9.2.3訪問限制

　　1.在Class內部，可以有屬性和方法，而外部代碼可以通過直接調用執行個體變數的方法來操作資料，這樣，就隱藏了內部的複雜邏輯。

　　2.如果要讓內部屬性不被外部存取，可以把屬性的名稱前加上兩個底線__，在Python中，執行個體的變數名如果以__開頭，就變成了一個私人變數（private），只有內部可以訪問，外部不能訪問。

class Student(object): def __init__(self, name, score): self.__name = name self.__score = score def print_score(self): print('%s: %s' % (self.__name, self.__score))

　　3.改完後，對於外部代碼來說，沒什麼變動，但是已經無法從外部存取執行個體變數.__name和執行個體變數.__score了：

>>> bart = Student('Bart Simpson', 98) >>> bart.__name Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> AttributeError: 'Student' object has no attribute '__name'

　　4.這樣就確保了外部代碼不能隨意修改對象內部的狀態，這樣通過訪問限制的保護，代碼更加健壯。但是如果外部代碼要擷取name和score，可以給Student類增加get_name和get_score這樣的方法：

class Student(object): ... def get_name(self): return self.__name def get_score(self): return self.__score

　　5.如果又要允許外部代碼修改score，可以再給Student類增加set_score方法：

class Student(object): ... def set_score(self, score): self.__score = score

　　6.和原來直接調用參數相比，在方法中，可以對參數做檢查，避免傳入無效的參數：

class Student(object): ... def set_score(self, score): if 0 <= score <= 100: self.__score = score else: raise ValueError('bad score')

　　7.需要注意的是，在Python中，變數名類似__xxx__的，也就是以雙底線開頭，並且以雙底線結尾的，是特殊變數，特殊變數是可以直接存取的，不是private變數，所以，不能用__name__、__score__這樣的變數名。有些時候，你會看到以一個底線開頭的執行個體變數名，比如_name，這樣的執行個體變數外部是可以訪問的，但是，按照約定俗成的規定，當你看到這樣的變數時，意思就是，“雖然我可以被訪問，但是，請把我視為私人變數，不要隨意訪問”。

　　8.雙底線開頭的執行個體變數也不是一定不能從外部存取。不能直接存取__name是因為Python解譯器對外把__name變數改成了_Student__name，所以，仍然可以通過_Student__name來訪問__name變數。

9.3繼承

　　1.如果一個類似另一個類的特殊版本，可以使用繼承，一個類繼承另一個類它將自動擷取另一個類的所有屬性和方法。原有的類為父類，新類為子類。

　　2.子類繼承父類所有的屬性和方法，還可以定義自己的屬於和方法。在OOP程式設計中，當我們定義一個class的時候，可以從某個現有的class繼承，新的class稱為子類（Subclass），而被繼承的class稱為基類、父類或超類（Base class、Super class）。

class Dog(Animal): #繼承Animal pass

9.3.1子類的方法__init__()

　　1.繼承需要給父類的所有屬性賦值，子類的__init__()需要父類施以援手。

　　2.並且父類必須在繼承檔案中，在子類之前。

　　3.定義子類時，必須在括弧中指定父類的名稱。

　　4.super()特殊函數，協助python將父類和子類並聯起來。父類也稱超類，super的由來。

9.3.2定義子類的方法和屬性

　　讓一個類繼承一個類後。可添加區別子類和父類的屬性和方法。

9.3.3重寫父類

　　對應父類的方法，只有不符合子類的需要都可以重寫，在子類中添加新的方法描述子類的特點。去父類的去其糟怕取其精華。

9.3.4多態

　　1.當子類和父類都存在相同的方法時，我們說，子類覆蓋了父類的方法，在代碼啟動並執行時候，總是會調用子類的方法。這樣，我們就獲得了繼承的另一個好處：多態

　　2.所以，在繼承關係中，如果一個執行個體的資料類型是某個子類，那它的資料類型也可以被看做是父類。但是，反過來就不行。

　　3.多態的好處是，當我們需要傳入Dog、Cat、Tortoise……時，我們只需要接收Animal類型就可以了，因為Dog、Cat、Tortoise……都是Animal類型，然後，按照Animal類型進行操作即可。由於Animal類型有run()方法，因此，傳入的任意類型，只要是Animal類或者子類，就會自動調用實際類型的run()方法，這就是多態的意思。

　　4.對於一個變數，我們只需要知道它是Animal類型，無需確切地知道它的子類型，就可以放心地調用run()方法，而具體調用的run()方法是作用在Animal、Dog、Cat還是Tortoise對象上，由運行時該對象的確切類型決定，這就是多態真正的威力：調用方只管調用，不管細節，而當我們新增一種Animal的子類時，只要確保run()方法編寫正確，不用管原來的代碼是如何調用的。這就是著名的“開閉”原則：

• 對擴充開放：允許新增Animal子類；

• 對修改封閉：不需要修改依賴Animal類型的run_twice()等函數。

9.3.5使用__slots__

　　為了達到限制的目的，Python允許在定義class的時候，定義一個特殊的__slots__變數，來限制該class執行個體能添加的屬性。

class Student(object): __slots__ = ('name', 'age') # 用tuple定義允許綁定的屬性名稱

　　使用__slots__要注意，__slots__定義的屬性僅對當前類執行個體起作用，對繼承的子類是不起作用的。

9.3.6多重繼承

　　1.通過多重繼承，一個子類就可以同時獲得多個父類的所有功能。

　　2.設計類的繼承關係時，通常，主線都是單一繼承下來的，例如，Ostrich（鴕鳥）繼承自Bird。但是，如果需要“混入”額外的功能，通過多重繼承就可以實現，比如，讓Ostrich除了繼承自Bird外，再同時繼承Runnable。這種設計通常稱之為MixIn。MixIn的目的就是給一個類增加多個功能，這樣，在設計類的時候，我們優先考慮通過多重繼承來組合多個MixIn的功能，而不是設計多層次的複雜的繼承關係。

　　3.這樣我們就不需要複雜而龐大的繼承鏈，只要選擇組合不同的類的功能，就可以快速構造出所需的子類。由於Python允許使用多重繼承，因此，MixIn就是一種常見的設計。只允許單一繼承的語言（如Java）不能使用MixIn的設計。

9.3.7定製類

　　1.Python的class中還有許多這樣有特殊用途的函數，可以協助我們定製類。

__str__

　　定義好__str__()方法，可以返回一個好看的字串就：

>>> class Student(object): ... def __init__(self, name): ... self.name = name ... def __str__(self): ... return 'Student object (name: %s)' % self.name ... >>> print(Student('Michael')) Student object (name: Michael)

　　這樣列印出來的執行個體，不但好看，而且容易看出執行個體內部重要的資料。

　　直接敲變數不用print，列印出來的執行個體還是不好看：

>>> s = Student('Michael') >>> s <__main__.Student object at 0x109afb310>

　　這是因為直接顯示變數調用的不是__str__()，而是__repr__()，兩者的區別是__str__()返回使用者看到的字串，而__repr__()返回程式開發人員看到的字串，也就是說，__repr__()是為調試服務的。

　　解決辦法是再定義一個__repr__()。但是通常__str__()和__repr__()代碼都是一樣的，所以，有個偷懶的寫法：

class Student(object): def __init__(self, name): self.name = name def __str__(self): return 'Student object (name=%s)' % self.name __repr__ = __str__

__iter__

　　如果一個類想被用於for ... in迴圈，類似list或tuple那樣，就必須實現一個__iter__()方法，該方法返回一個迭代對象，然後，Python的for迴圈就會不斷調用該迭代對象的__next__()方法拿到迴圈的下一個值，直到遇到StopIteration錯誤時退出迴圈。

我們以斐波那契數列為例，寫一個Fib類，可以作用於for迴圈：

class Fib(object): def __init__(self): self.a, self.b = 0, 1 # 初始化兩個計數器a，b def __iter__(self): return self # 執行個體本身就是迭代對象，故返回自己 def __next__(self): self.a, self.b = self.b, self.a + self.b # 計算下一個值 if self.a > 100000: # 退出迴圈的條件 raise StopIteration() return self.a # 返回下一個值

　　現在，試試把Fib執行個體作用於for迴圈：

>>> for n in Fib(): ... print(n) ... 1 1 2 3 5 ... 46368 75025

__getitem__

　　Fib執行個體雖然能作用於for迴圈，看起來和list有點像，但是，把它當成list來使用還是不行，比如，取第5個元素：

>>> Fib()[5] Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: 'Fib' object does not support indexing

　　要表現得像list那樣按照下標取出元素，需要實現__getitem__()方法：

class Fib(object): def __getitem__(self, n): a, b = 1, 1 for x in range(n): a, b = b, a + b return a

__getattr__

　　Python還有另一個機制，那就是寫一個__getattr__()方法，動態返回一個屬性。當調用不存在的屬性時，比如score，Python解譯器會試圖調用__getattr__(self, 'score')來嘗試獲得屬性，這樣，我們就有機會返回score的值。已有的屬性，比如name，不會在__getattr__中尋找。

__call__

　　1.任何類，只需要定義一個__call__()方法，就可以直接對執行個體進行調用。

　　2.通過callable()函數，我們就可以判斷一個對象是否是“可調用”對象。

9.3.8枚舉類

　　為這樣的枚舉類型定義一個class類型，然後，每個常量都是class的一個唯一執行個體。Python提供了Enum類來實現這個功能：

from enum import Enum Month = Enum('Month', ('Jan', 'Feb', 'Mar', 'Apr', 'May', 'Jun', 'Jul', 'Aug', 'Sep', 'Oct', 'Nov', 'Dec'))

9.3.9元類

type()

　　要建立一個class對象，type()函數依次傳入3個參數：

1. class的名稱；

2. 繼承的父類集合，注意Python支援多重繼承，如果只有一個父類，別忘了tuple的單元素寫法；

3. class的方法名稱與函數綁定，這裡我們把函數fn綁定到方法名hello上。

metaclass

　　metaclass，直譯為元類，簡單的解釋就是：當我們定義了類以後，就可以根據這個類建立出執行個體，所以：先定義類，然後建立執行個體。但是如果我們想建立出類呢？那就必鬚根據metaclass建立出類，所以：先定義metaclass，然後建立類。串連起來就是：先定義metaclass，就可以建立類，最後建立執行個體。

__new__()方法接收到的參數依次是：

1. 當前準備建立的類的對象；

2. 類的名字；

3. 類繼承的父類集合；

4. 類的方法集合。

9.3.10將執行個體用作屬性

　　使用代碼類比實物時，當你添加越來越多的特點和細節是，會發現屬性和方法以及代碼檔案都越來越長，這時候可以把其中一部分分離，重新組成一個類。可以將一個大類分成許多小類。

9.3.11類比實物

　　類比較複雜的實物，需要從較高的邏輯層次考慮。為了編寫效率更高，更簡潔準確的代碼，可能需要不停的重組類。

9.4匯入類

　　1.隨著不斷對類的添加，即使很優秀的繼承也會是代碼變得很長，所以python可以讓你把類匯入模組。並在主程式中匯入使用所需要的模組。

　　2.為自己的每個模組寫文檔字串，說明模組的作用，對內容進行簡要敘述。

　　3.從一個模組匯入多個類，用逗號隔開，並根據自己的需要建立執行個體。

　　4.也可以匯入整個類，並在執行個體前加上類名，和訪問需要的類。

　　5.在一個模組中匯入另一個模組。

9.5python標準庫（模組）

　　Python標準庫是一組模組，只需要import語句就可以匯入使用。

　　字典讓你把資訊關聯起來，但不記錄你添加索引值對的順序，要建立字典並記錄添加索引值對的順序，可使用模組collections中的orderedDict類。OrderedDict的執行個體和字典一樣，不過記錄了添加索引值對的添加順序。

　　OrderdDict很不錯，兼具列表和字典的特點，有時候很需要。

random模組

　　包含各種方式產生隨機數的函數。其中randint()返回一個位於指定範圍內的整數。

datetime是模組

　　datetime模組還包含一個datetime類，通過from datetime import datetime匯入的才是datetime這個類。如果僅匯入import datetime，則必須引用全名datetime.datetime。

　　datetime.now()返回當前日期和時間，其類型是datetime。

常用的第三方庫

　　還有MySQL的驅動：mysql-connector-python，用於科學計算的NumPy庫：numpy，用於產生文本的模板工具Jinja2，等等。

　　1.urlparse 模組，urlpasrse 模組提供了一些準系統，用於處理 URL 字串。這些功能包括 urlparse()、 urlunparse()和 urljoin()。

　　2.urlparse()將 urlstr 解析成一個 6 元組（prot_sch, net_loc, path, params, query, frag）。前面已 經描述了這裡的每個組件。

　　3.urlunparse()的功能與 urlpase()完全相反，其將經 urlparse()處理的 URL 產生 urltup 這個 6 元組(prot_sch, net_loc, path, params, query, frag)，拼接成 URL 並返回。

　　4.urllib 模組提供了許多函數，可用於從指定 URL 下載資料，同時也可以對字串進行編 碼、解碼工作，以便在 URL 中以正確的形式顯示出來。下面將要介紹的函數包括 urlopen()、 urlretrieve()、quote()、unquote()、quote_plus()、unquote_plus()和 urlencode()。

　　5.urlopen()開啟一個給定 URL 字串表示的 Web 連線，並返迴文件類型的對象。

　　6.urlretrieve()不是用來以檔案的形式訪問並開啟 URL，而是用於下載完整的 HTML，把另存新檔檔案。

9.6類編碼風格

　　熟悉與類相關的編碼風格，當程式複雜時更應該這樣。

　　1.類名應採用駝峰命名法，即類的首字母大寫，不含底線，而執行個體名和模組名都首字母小寫，並用底線串連單詞。

　　2.在每個類定義後面添加文檔字串說明，簡要描述類的功能作用，並且在每個模組下面都要添加文檔字串說明，對模組下的類可以做什麼進行簡要說明。

　　3.用空行來組織代碼，但不要濫用，在類中可用一個空行分隔方法，用兩個空行分隔類。

　　4.需要同時匯入標準庫中的模組和自己編寫的模組時，先編寫匯入標準庫模組的import語句，用一個空行隔開，在匯入自己編寫的模組import語句。在包含多個import語句時，可以讓人容易弄明白程式中各個模組的由來。