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当前版本号[20230806]。
版本修改说明20230806初版
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当前版本号[20230806]。
版本修改说明20230806初版
目录 文章目录 版本说明目录知识总览图面向对象初识对象生活中数据的组织程序中数据的组织使用对象组织数据 成员方法类的定义和使用成员变量和成员方法成员方法的定义语法注意事项 类和对象现实世界的事物和类使用类和对象描述现实事物在程序中通过类来描述基于类创建对象 构造方法属性成员变量的赋值构造方法注意事项练习学生信息录入 其它内置方法魔术方法__str__ 字符串方法__lt__小于符号比较方法__le__小于等于比较符号方法总结常用魔术方法 封装面向对象的三大特性对用户隐藏的属性和行为私有成员使用私有成员练习设计带有私有成员的手机 继承继承的基础语法继承的引出单继承多继承多继承注意事项 复写和使用父类成员复写调用父类同名成员 类型注解变量的类型注解为什么需要类型注解类型注解类型注解的语法类型注解的限制 函数方法的类型注解函数方法的类型注解 - 形参注解函数方法的类型注解 - 返回值注解 Union类型 多态抽象类接口 综合案例数据分析案例数据内容需求分析案例参考代码 知识总览图 面向对象
初识对象
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一人发一张白纸让学生自己填易出现内容混乱
但当改为登记表打印出来让学生自行填写就会整洁明了
程序中数据的组织
在程序中简单使用变量来记录学生信息是比较的混乱、不统一 使用变量记录数据太乱了。
如果程序中也和生活中一样
可以设计表格可以将设计的表格打印出来可以将打印好的表格供人填写内容
那么数据的组织就非常方便了。
使用对象组织数据
在程序中是可以做到和生活中那样设计表格、生产表格、填写表格的组织形式的。
在程序中设计表格我们称之为设计类class
#设计一个对象类比在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 #记录学生年龄在程序中打印生产表格我们称之为创建对象
#创建一个对象类比在生活中打印一张登记表
stu_1 student()在程序中填写表格我们称之为对象属性赋值
#对象属性进行赋值类比在生活中填写表单
stu_1.name 皮卡丘
stu_1.gender 男
stu_1.nationality 中国
stu_1.native_place 山东省
stu_1.age 31具体设计过程可以以下面流程进行参考 成员方法
类的定义和使用
在上一节中我们简单了解到可以使用类去封装属性并基于类创建出一个个的对象来使用。
现在我们来看看类的使用语法 创建类对象的语法
对象 类名称类所包括 成员变量和成员方法
那么什么是类的行为方法呢
class student:name None #记录学生姓名def say_hi(self):print(fhi我是{self.name},你好哇)#创建一个对象
stu_1 student()
stu_1.name 小叮当
stu_1.say_hi()可以看出类中
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
其中 类中定义的属性变量我们称之为成员变量 类中定义的行为函数我们称之为成员方法 所以在以后的学习中 在类中定义的行为函数我们称之为成员方法 在类外定义的行为函数我们称之为函数 注意函数是写在类外的定义在类内部我们都称之为方法哦 成员方法的定义语法
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 可以看到在方法定义的参数列表中有一个self关键字
self关键字是成员方法定义的时候必须填写的。【系统有时也会自动补齐】
它用来表示类对象自身的意思当我们使用类对象调用方法的是self会自动被python传入在方法内部想要访问类的成员变量必须使用self 完整来说为 注意事项
self关键字尽管在参数列表中但是传参的时候可以忽略它。
如 可以看到在传入参数的时候self是透明的可以不用理会它。
类和对象
现实世界的事物和类
现实世界的事物也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:
对象名 类名称Q为什么非要创建对象才能使用呢 类只是一种程序内的“设计图纸”需要基于图纸生产实体对象才能正常工作这种套路称之为面向对象编程 使用类和对象描述现实事物
在现实中生产事物需要有设计图纸才能有生成实体得以生产出来。 在程序中通过类来描述 基于类创建对象
这就是面向对象编程设计类基于类创建对象由对象做具体的工作 完整代码
class Clock:id None #序列化price None #价格def ring(self):import winsoundwinsound.Beep(2000, 3000) #2000表示响铃的频率3000表示响铃的时间#构建两个闹钟对象并让其工作
clock1 Clock()
clock1.id 008032
clock1.price 19.99
print(f闹钟ID{clock1.id}, 价格{clock1.price})
clock1.ring()clock2 Clock()
clock2.id 001234
clock2.price 24.99
clock2.ring()
print(f闹钟ID{clock2.id}, 价格{clock2.price})输出如下 构造方法
属性成员变量的赋值 上方代码中为对象的属性赋值需要依次进行略显繁琐。有没有更加高效的方式能够一行代码就完成呢
思考
student这个括号能否像函数方法那样通过传参的形式对属性赋值呢
可以需要使用构造方法__init__()
构造方法
Python类可以使用__init__()方法称之为构造方法。
可以实现
在创建类对象构造类的时候会自动执行。在创建类对象构造类的时候将传入参数自动传递给__init__方法使用。 构建类时传入的参数会自动提供给__init__方法构建类的时候__init__方法会自动执行 构造方法注意事项 重要的事情说三遍构造方法名称init init init 千万不要忘记init前后都有2个下划线 构造方法也是成员方法不要忘记在参数列表中提供self 在构造方法内定义成员变量需要使用self关键字 这是因为变量是定义在构造方法内部如果要成为成员变量需要用self来表示。
参考代码
class Clock:id None #序列化 可以忽略price None #价格 可以忽略def __init__(self, id, price):self.id idself.price priceclock01 Clock(000717, 77.99)
print(clock01.id)
print(clock01.price)演示如下 练习学生信息录入
开学了有一批学生信息需要录入系统请设计一个类记录学生的
姓名、年龄、地址这3类信息
请实现
通过for循环配合input输入语句并使用构造方法完成学生信息的键盘录入输入完成后使用print语句完成信息的输出
输出结果参考如下 参考代码如下
class Student:name None #名字age None #年龄address None #地址def __init__(self, name, age, address):self.name nameself.age ageself.address addressprint(当前录入第1位学生信息总共需要录入2位学生信息)stu1 Student(input(请输入学生姓名),input(请输入学生年龄),input(请输入学生地址)
)print(f学生1信息录入完成信息为【学生姓名{stu1.name}, 年龄:{stu1.age}, 地址{stu1.address})
print(当前录入第2位学生信息总共需要录入2位学生信息)stu2 Student(input(请输入学生姓名),input(请输入学生年龄),input(请输入学生地址)
)
print(f学生1信息录入完成信息为【学生姓名{stu2.name}, 年龄:{stu2.age}, 地址{stu2.address})演示如下 其它内置方法
魔术方法
上文学习的__init__ 构造方法是Python类内置的方法之一。
这些内置的类方法各自有各自特殊的功能这些内置方法我们称之为魔术方法 __str__ 字符串方法 当类对象需要被转换为字符串之时会输出如上结果内存地址
方法名__str__返回值字符串内容自行定义
内存地址没有多大作用我们可以通过__str__方法控制类转换为字符串的行为。 __lt__小于符号比较方法 直接对2个对象进行比较是不可以的但是在类中实现__lt__方法即可同时完成小于符号 和 大于符号 2种比较
方法名__lt__传入参数other另一个类对象返回值True 或 False内容自行定义 __le__小于等于比较符号方法
魔术方法__le__可用于、两种比较运算符上。【默认情况下是小于等于如改成大于等于则所有结果都要变化】
方法名__le__传入参数other另一个类对象返回值True或False内容自行定义 总结常用魔术方法 参考代码
class Student:name None #名字age None #年龄def __le__(self, other):return self.age other.agedef __str__(self):return f在student类对象中姓名为{self.name}, 年龄为: {self.age}def __init__(self, name, age):self.name nameself.age agestudent01 Student(银狼, 18)
student02 Student(姬子, 28)
print(student01)
print(student02)
print(student01 student02)结果如下 封装
面向对象的三大特性
面向对象编程是许多编程语言都支持的一种编程思想。
简单理解是基于模板类去创建实体对象使用对象完成功能开发。
面向对象包含3大主要特性
封装继承多态
封装表示的是将现实世界事物的
•属性
•行为
封装到类中描述为
•成员变量
•成员方法
从而完成程序对现实世界事物的描述
简单来说将现实世界事物在类中描述为属性和方法即为封装。 对用户隐藏的属性和行为
现实世界中的事物有属性和行为。
但是不代表这些属性和行为都是开放给用户使用的。 私有成员
既然现实事物有不公开的属性和行为那么作为现实事物在程序中映射的类也应该支持。
类中提供了私有成员的形式来支持。
私有成员变量私有成员方法
定义私有成员的方式非常简单只需要
私有成员变量变量名以__开头2个下划线私有成员方法方法名以__开头2个下划线
即可完成私有成员的设置 使用私有成员
1、私有方法无法直接被类对象使用
2、私有变量无法赋值也无法获取值 3、私有成员无法被类对象使用但是可以被其它的成员使用。 演示代码如下
class Student:name None #名字authority None #权限def __look_score(self):print(你的权限大于等于1可以查看班级成绩)def register(self):print(你已成功登录教务系统)if self.authority 1:self.__look_score()print(查看班级成绩结束)else:print(你的权限小于1不可以查看班级成绩)student01 Student()
student01.name 小吴
student01.authority 2
student01.register()演示结果如下 练习设计带有私有成员的手机
设计一个手机类内部包含
•私有成员变量__is_5g_enable类型boolTrue表示开启5gFalse表示关闭5g
•私有成员方法__check_5g()会判断私有成员__is_5g_enable的值
•若为True打印输出5g开启
•若为False打印输出5g关闭使用4g网络
•公开成员方法call_by_5g()调用它会执行
•调用私有成员方法__check_5g()判断5g网络状态
•打印输出正在通话中
运行结果 通过完成这个类的设计和使用体会封装中私有成员的作用
•对用户公开的call_by_5g()方法
•对用户隐藏的__is_5g_enable私有变量和__check_5g私有成员
参考代码
class Phone:__is_5g_enable None #ture为开启false为关闭def __check_5g(self):if self.__is_5g_enable True:print(5g开启)else:print(5g关闭使用4g网络)def call_by_5g(self, msg):self.__check_5g()print(正在通话中)phone01 Phone()
phone01.call_by_5g(True)演示结果如下 继承
继承的基础语法
继承的引出
如果你是设计师你会如何选择
1.每一代新款手机都从零开始出设计图
2.基于老款的设计图修修改改
那如果构建Phone2022类你会选择
1.从头写一个新的类
2.基于已有的Phone类进行修改 我们可以使用继承来完成此需求 单继承 继承分为单继承和多继承
使用如图语法可以完成类的单继承。
继承表示将从父类那里继承复制来成员变量和成员方法不含私有 单继承演示代码
class Phone:number Nonecpu Nonedef call_by_4g(self):print(开启4G通话)class Phone2023(Phone):ability Nonedef call_by_5g(self):print(开启5G通话)phone Phone2023()
phone.call_by_4g()
phone.call_by_5g()演示结果如下 多继承
Python的类之间也支持多继承即一个类可以继承多个父类 Qpass关键字的作用是什么 pass是占位语句用来保证函数方法或类定义的完整性表示无内容空的意思 多继承演示代码
class Phone:number Nonecpu Nonedef call_by_4g(self):print(开启4G通话)class door:door_id Nonedef call_for_door(self):print(智能门锁已开启)class infraredray:infrared_ray Nonedef call_infrared_ray(self):print(红外线功能已开启)class Phone2023(Phone, door, infraredray):passphone Phone2023()
phone.call_by_4g()
phone.call_for_door()
phone.call_infrared_ray()演示结果如下 多继承注意事项
多个父类中如果有同名的成员那么默认以**继承顺序从左到右**为优先级。
即先继承的保留后继承的被覆盖 复写和使用父类成员
复写
子类继承父类的成员属性和成员方法后如果对其“不满意”那么可以进行复写。
即在子类中重新定义同名的属性或方法即可。 调用父类同名成员
一旦复写父类成员那么类对象调用成员的时候就会调用复写后的新成员
如果需要使用被复写的父类的成员需要特殊的调用方式:
方式1
•调用父类成员
使用成员变量父类名.成员变量
使用成员方法父类名.成员方法(self)
方式2
•使用super()调用父类成员
使用成员变量super().成员变量
使用成员方法super().成员方法() 注 只能在子类内调用父类的同名成员。 子类的类对象直接调用会调用子类复写的成员 演示代码
class Phone:number 13.7cpu Nonedef call_by_4g(self):print(开启4G通话)class Phone2023(Phone):number 14.1def call_by_4g(self):print(开启4G通话)Phone.call_by_4g(self) #调用父类同名成员第一种方式super().call_by_4g() #调用父类同名成员第二种方式print(如有需要可在后台为你开启5G通话)phone Phone2023()
phone.call_by_4g()演示结果 类型注解
变量的类型注解
为什么需要类型注解
在PyCharm中编写代码我们经常能够见到如下提示 这便是自动提示可用方法 Q:思考为什么PyCharm工具能够做到这一点 它是如何知道这个对象有append方法 因为PyCharm确定这个对象是list类型 同样我们换一份代码
定义一个函数func接收一个参数data
你会发现PyCharm不会在做出任何提示了 Q;思考为什么PyCharm工具无法提示了 因为PyCharm不确定这个对象是什么类型 又或者当我们调用方法进行传参的时候快捷键ctrl p弹出提示 Q:为什么内置模块random的方法可以提示类型自己定义的就不可以 因为PyCharm无法通过代码确定应传入什么类型我们需要使用类型注解 类型注解
Python在3.5版本的时候引入了类型注解以方便静态类型检查工具IDE等第三方工具。
类型注解在代码中涉及数据交互的地方提供数据类型的注解显式的说明。
主要功能
帮助第三方IDE工具如PyCharm对代码进行类型推断协助做代码提示帮助开发者自身对变量进行类型注释
支持
变量的类型注解函数方法形参列表和返回值的类型注解
类型注解的语法
为变量设置类型注解
基础语法 变量: 类型 注意 •元组类型设置类型详细注解需要将每一个元素都标记出来 •字典类型设置类型详细注解需要2个类型第一个是key第二个是value 除了使用 变量: 类型 这种语法做注解外也可以在注释中进行类型注解。
语法
# type: 类型 为变量设置注解显示的变量定义一般无需注解 如图就算不写注解也明确的知晓变量的类型一般无法直接看出变量类型之时会添加变量的类型注解 类型注解的限制
类型注解主要功能在于
帮助第三方IDE工具如PyCharm对代码进行类型推断协助做代码提示帮助开发者自身对变量进行类型注释备注并不会真正的对类型做验证和判断。
也就是类型注解仅仅是提示性的不是决定性的 如图代码是不会报错的哦。
函数方法的类型注解
函数方法的类型注解 - 形参注解 如图所示
在编写函数方法使用形参data的时候工具没有任何提示在调用函数方法传入参数的时候工具无法提示参数类型
这些都是因为我们在定义函数方法的时候没有给形参进行注解
函数和方法的形参类型注解语法 函数方法的类型注解 - 返回值注解
同时函数方法的返回值也是可以添加类型注解的。
语法如下 Union类型 使用Union[类型, ......, 类型] 可以定义联合类型注解
导包from typing import Union使用Union[类型, …, 类型]
Union联合类型注解在变量注解、函数方法形参和返回值注解中均可使用。 多态
多态指的是多种状态即完成某个行为时使用不同的对象会得到不同的状态。
如何理解 同样的行为函数传入不同的对象得到不同的状态. 多态常作用在继承关系上.
比如
函数(方法)形参声明接收父类对象实际传入父类的子类对象进行工作
即:
以父类做定义声明以子类做实际工作用以获得同一行为, 不同状态
演示代码
class Animal:def speak(self):pass
class Dog(Animal):def speak(self):print(汪汪汪)class Cat(Animal):def speak(self):print(喵喵喵)def make_noise(animal : Animal):animal.speak()dog Dog()
cat Cat()
make_noise(dog)
make_noise(cat)演示结果 抽象类接口
细心的同学可能发现了父类Animal的speak方法是空实现 这种设计的含义是
父类用来确定有哪些方法具体的方法实现由子类自行决定
这种写法就叫做抽象类也可以称之为接口 抽象类含有抽象方法的类称之为抽象类 抽象方法方法体是空实现的pass称之为抽象方法 为什么要使用抽象类呢 提出标准后不同的厂家各自实现标准的要求。
抽象类就好比定义一个标准包含了一些抽象的方法要求子类必须实现。
配合多态完成
•抽象的父类设计设计标准
•具体的子类实现实现标准
抽象类的作用
多用于做顶层设计设计标准以便子类做具体实现。也是对子类的一种软性约束要求子类必须复写实现父类的一些方法并配合多态使用获得不同的工作状态。
演示代码
class AC:def cool_wind(self):pass #制冷def hot_wind(self):pass #制热def swing_l_r(self):pass #左右摆风class Midea_AC(AC):def cool_wind(self):print(美的核心制冷)def hot_wind(self):print(美的电热丝加热)def swing_l_r(self):print(美的左右无感冷风)class GREE_AC(AC):def cool_wind(self):print(格力省电制冷)def hot_wind(self):print(格力电热丝加热)def swing_l_r(self):print(格力静音左右摆风)def chui_lengfeng(ac : AC):ac.cool_wind()gree_ac GREE_AC()
midea_ac Midea_AC()
chui_lengfeng(gree_ac)
chui_lengfeng(midea_ac)输出结果 综合案例
数据分析案例
某公司有2份数据文件现需要对其进行分析处理计算每日的销售额并以柱状图表的形式进行展示。 数据内容 1月份数据是普通文本使用逗号分割数据记录从前到后分别是日期订单id销售额销售省份2月份数据是JSON数据同样包含日期订单id销售额销售省份
需求分析 案例参考代码
data_define.py 代码
#数据定义的类
class Record:def __init__(self, date, order_id, money, province):self.date date #订单日期self.order_id order_id #订单IDself.money money #订单金额self.province province #销售省份def __str__(self):return f{self.date}, {self.order_id}, {self.money}, { self.province}file_define.py 代码
#和文件相关的类定义
import json
from data_define import Record#先定义一个抽象类用来做顶层设计确定有哪些功能需要实现
class FileReader:def read_data(self) - list[Record]:#读取文件的数据读取的每一条数据都转换为Record对象将它们都封装到list返回passclass TextFileReader(FileReader):def __init__(self, path):self.path path #定义成员变量记录文件的路径构造方法用来构造要读取的数据的目录#复写实现抽象方法父类的方法def read_data(self) - list[Record]:f open(self.path, r, encodingUTF-8)record_list: list[Record] []for line in f.readlines():line line.strip() #消除读取到的每一行数据中的\ndata_list line.split(,)record Record(data_list[0], data_list[1], int(data_list[2]), data_list[3])record_list.append(record)f.close()return record_listclass JsonFileReader(FileReader):def __init__(self, path): #定义成员变量记录文件的路径self.path pathdef read_data(self) - list[Record]:f open(self.path, r, encodingUTF-8)record_list: list[Record] []for line in f.readlines():data_list json.loads(line)#把字符串转变为python内部的数据record Record(data_list[date], data_list[order_id], data_list[money], data_list[province])record_list.append(record)f.close()return record_list#以下为测试不会对程序导包时产生影响
if __name__ __main__: text_file_reader TextFileReader(F:/2011年1月销售数据.txt)json_file_reader JsonFileReader(F:/2011年2月销售数据JSON.txt)l1 text_file_reader.read_data()l2 json_file_reader.read_data()for l in l2:print(l)main.py 代码
#主类
#面向对象进行数据分析
#1、设计一个类完成数据的封装
#2、设计一个抽象类定义文件读取的相关功能并使用子类实现具体功能
#3、读取文件生产数据对象
#4、进行数据需求的逻辑计算计算好每一天的销售额
#5、使用pyecharts进行图形绘制from file_define import FileReader, TextFileReader, JsonFileReader
from data_define import Record
from pyecharts.charts import Bar
from pyecharts.options import *
from pyecharts.globals import ThemeTypetext_file_reader TextFileReader(F:/2011年1月销售数据.txt)
json_file_reader JsonFileReader(F:/2011年2月销售数据JSON.txt)jan_data: list[Record] text_file_reader.read_data()
feb_data: list[Record] json_file_reader.read_data()
#将两个月的数据合并为1个list
all_data jan_data feb_data#开始数据计算
data_dict {}
for record in all_data:if record.date in data_dict.keys():#当前日期已经有记录了所以和老记录做累加即可data_dict[record.date] record.moneyelse:data_dict[record.date] record.money#可视化图表开发
bar Bar(init_optsInitOpts(themeThemeType.LIGHT))
bar.add_xaxis(list(data_dict.keys())) #添加x轴的数据
bar.add_yaxis(销售额, list(data_dict.values()), label_optsLabelOpts(is_showFalse)) #添加y轴的数据
bar.set_global_opts(title_optsTitleOpts(title每日销售额)
)
bar.render(每日销售额柱状图.html)数据分析结果如下图
