面向对象编程

前言

面向对象编程（OOP）是Python编程中的一个核心概念，它能帮助程序员更好地组织和管理代码。本篇文章详细讲解了面向对象编程的基本原理和应用。

本篇文章参考：黑马程序员

一、初识对象

【情景引入——生活中数据的组织】

学校开学要求学生填写自己的基础信息，老师给每位同学发了一张白纸，让学生自行填写。不同的学生自行填写的内容可能不尽相同，如下图所示：

显而易见，同学们填写的内容混乱。但是如果我们将白纸改为改为登记表，并打印出来让学生自行填写，他们就会按照我们设计的表格规范地填写内容，这样大家所填的信息就会整洁明了。

那程序又是如何组织数据的呢？

程序中有多种数据类型，可以采用不同的方式来组织数据，比如使用字典、字符串或列表来维护学生的信息。

然而，使用变量来记录学生信息可能会导致数据组织混乱和不统一。如果程序能够像生活中一样设计表格并打印出来供人填写，那么数据的组织将变得更加方便和清晰。面向对象的设计允许我们通过类和对象的方式来组织和管理数据，使得我们的程序结构更加清晰、易于理解和维护。

使用对象组织程序：

①在程序中设计表格，我们称之为设计类（class）。

类是对现实世界中某种事物的抽象，它定义了事物的属性（数据）和行为（方法）。设计的登记表可以视为一个类，它定义了学生信息应包含的字段，如姓名、年龄、学号等。

②在程序中打印表格，我们称之为创建对象。

打印一张表格类比于一个类的实例化，即创建一个对象。

③在程序中填写表格，我们称之为对象属性赋值。

通过表格对象，学生可以填写自己的信息，每个学生填写的信息就是对该对象的特定实例。

所以在生活和程序中，我们可以通过设计、打印和填写表格的形式来组织数据。这一过程相当于使用类来封装属性，并基于类创建一个个对象来使用。

类的使用语法： class 类名称 ：   类的属性   类的行为

• class关键字：表示定义一个类
• 类的属性：定义在类中的变量（成员变量）
• 类的行为：定义在类中的函数（成员方法）

注意：函数是写在类外的，定义在类内部的函数都称之为方法

创建类对象的语法： 对象 = 类名称()

# 1.设计一个类（类比生活中设计一张登记表）
class Student:
    name=None          # 记录学生姓名
    gender=None        # 记录学生性别
    nationality=None   # 记录学生国籍
    native_place=None  # 记录学生籍贯
    age=None           # 记录学生年龄

# 2.创建一个对象类比生活中打印一张登记表）
stu_1=Student()
# 3.对象属性进行赋值（类比生活中填写登记表）
stu_1.name="小明"
stu_1.gender="男"
stu_1.nationality="中国"
stu_1.native_place="广东省"
stu_1.age="15"
# 4.获取对象中记录的信息
print(stu_1.name)
print(stu_1.gender)
print(stu_1.nationality)
print(stu_1.native_place)
print(stu_1.age)

输出结果： 小明

男

中国

广东省

15

二、成员方法

类中不仅可以定义属性用来记录数据，也可以定义函数用来记录行为。

定义语法： def 方法名(self,形参1,……,形参N):   方法体

在类中定义成员方法和定义函数基本一致，但仍有细微区别，区别在于方法定义的参数列表中有一个self关键字。

• 它用于表示类对象本身
• 定义成员方法必须填写self关键字
• 只有通过self，成员方法才能访问类的成员变量
• 当我们使用类对象调用方法时self会自动被python传入
• self出现在形参列表中，但是不占用参数位置，无需理会

# 定义一个带有成员方法的类
class Student:
    # 成员变量
    name=None  # 学生的姓名
    # self必须出现在传参列表中，但当我们调用的时候可以当它不存在
    # 成员方法
    def say_hi(self):
        print(f"大家好，我是{self.name}，以后请多关照！")
    
     def say_hi2(self,msg):
        print(f"大家好，我是{self.name}，{msg}")
        
# 创建类对象
stu1=Student()
stu1.name="小明"
stu1.say_hi()

stu2=Student()
stu2.name="小红"
stu2.say_hi2("很高兴认识大家!")

输出结果： 大家好，我是小明，以后请多关照！ 大家好，我是小红，很高兴认识大家!

三、类和对象

现实世界的事物由属性和行为组成。

现实世界的事物有属性和行为，类也有属性和行为。使用程序中的类，可以完美的描述现实世界的事物。

基于类创建对象的语法： 对象 = 类名称()

面向对象编程的核心理念是使用对象进行编程。我们首先设计类，然后基于这些类创建对象，并利用这些对象来完成具体的任务。

思考：为什么必须创建对象才能使用类呢？

答：类可以看作是一种程序内部的“设计图纸”，只有基于这张图纸生成实际的实体（对象），才能使其正常工作。

在现实中生产事物：

在现实中生产一个闹钟需要我们先设计一张图纸，图纸中规划了闹钟的属性（比如厚度、尺寸、材质）以及行为（比如响铃），有了设计图纸后才会在生产线中生产出一个个实体。

在程序中通过类来描述：

基于类创建对象：

# 设计一个闹钟类
class Clock:
    id = None       # 闹钟编号
    price = None    # 价格


    def ring(self):
        # 导入 winsound 模块，实现音频的输出
        import winsound
        # 参数一frequency：音频频率 (单位Hz)
        # 参数二duration：音频持续时间 (单位毫秒)
        winsound.Beep(2000, 3000)

# 构建2个闹钟对象并让其工作
clock1 = Clock()
clock1.id = "003032"
clock1.price = 19.99
print(f"闹钟ID：{clock1.id}，价格：{clock1.price}")
clock1.ring()

clock2 = Clock()
clock2.id = "003033"
clock2.price = 21.99
print(f"闹钟ID：{clock2.id}，价格：{clock2.price}")
clock2.ring()

闹钟响铃并输出： 闹钟ID：003032，价格：19.99

闹钟ID：003033，价格：21.99