Как сделать класс в отдельном файле python
Обновлено: 06.07.2024
Python — это объектно-ориентированный язык программирования. Классы и объекты лежат в основе реализации объектно-ориентированной модели программирования в Python.
Что такое класс Python?
Класс — это план, из которого создаются объекты. У классов могут быть свойства и функции.
Например, у нас может быть класс Employee со значением employee_id в качестве свойства и work() в качестве функции. Мы можем создавать различные объекты Employee из этого класса.
Свойства обычно находятся на уровне объекта, поэтому идентификатор employee_id может отличаться для разных объектов Employee.
Функции находятся на уровне объекта или уровня класса. Эти функции в основном работают со свойствами объекта и выполняют определенные задачи.
Как создать?
Мы можем создать класс Python, используя ключевое слово class reserved. Давайте посмотрим на пустой класс, у которого нет никаких свойств или функций.
Пустой класс не дает нам никаких преимуществ. Итак, давайте добавим к нему некоторые свойства и функции класса.
Как создать экземпляр класса?
Когда мы создаем класс Python, он автоматически создает для него конструктор без аргументов по умолчанию. Мы можем вызвать этот конструктор для создания экземпляра класса. Этот экземпляр называется объектом класса.
Встроенная функция type() возвращает тип объекта. Он используется для получения информации о классе объекта.
Что такое базовый класс?
Вы думали, как класс Employee автоматически получил конструктор без аргументов?
Определение конструктора для класса
Если вы заметили реализацию класса Employee, невозможно установить значение employee_id. Мы можем определить отдельный метод для установки значения employee_id. Но это обязательное свойство объекта Employee. Лучшее место для установки этих свойств — через конструктор.
Конструктор Python — это специальная функция, которая вызывается при создании экземпляра класса. Это имя функции всегда __init__ и может иметь любое количество параметров. Первым параметром всегда является сам объект, обычно называемый собственной переменной.
Давайте продолжим и создадим конструктор для класса Employee. Мы ожидаем, что вызывающая программа передаст значение employee_id в качестве аргумента.
Выход: 100 is working
Примечание: предыдущий код для создания объекта Employee теперь не будет работать, потому что конструктор Employee ожидает аргумент. Если мы вызовем Employee() , он вызовет ошибку TypeError: в init() отсутствует 1 обязательный позиционный аргумент: ‘id’.
Можем ли мы иметь несколько конструкторов?
В отличие от других популярных объектно-ориентированных языков программирования, Python не поддерживает перегрузку методов и конструкторов.
Однако, если мы определим несколько конструкторов в классе, это не вызовет никаких ошибок. Последний конструктор перезапишет ранее определенное определение конструктора. Давайте посмотрим на это на примере.
Переменные класса или переменные экземпляра?
Когда переменная определяется на уровне класса, она называется переменной класса. Когда переменная определяется в конструкторе, она называется переменной экземпляра.
Переменные класса являются общими для всех экземпляров класса, тогда как переменные экземпляра уникальны для экземпляра. Итак, очень важно понимать, когда использовать переменную класса, а когда — переменную экземпляра.
В предыдущих примерах атрибут employee_id уникален для экземпляра Employee, поэтому лучше иметь его в качестве переменной экземпляра и определять в конструкторе.
Предположим, мы хотим отслеживать количество созданных экземпляров сотрудников и выделенных идентификаторов сотрудников. В этом случае мы можем использовать переменные класса для хранения этих данных и обновления экземплярами.
Примечание: мы можем получить доступ к переменным класса через имя класса, а также через переменную экземпляра.
Python был объектно-ориентированным языком с момента его появления. Из-за этого создавать и использовать классы и объекты совершенно просто. Эта глава поможет вам стать экспертом в использовании объектно-ориентированного программирования в Python.
Эта статья является кратким введением в объектно-ориентированное программирование (ООП) на Python, которое поможет вам быстро вникнуть в суть и начать решать прикладные задачи.
Краткий обзор ооп python
Программа/скрипт/код, написанные с использованием парадигмы объектно-ориентированного программирования, должны состоять из
- объектов,
- классов (описания объектов),
- взаимодействий объектов между собой, в результате которых меняются их свойства.
Что такое класс в ооп python?
Класс = данные + методы
Класс — это тип данных, состоящий из набора атрибутов (свойств) и методов — функций для работы с этими атрибутами.
Схематично класс можно представить следующим образом:
Для создания классов предусмотрена инструкция class. Тело класса состоит из блока различных инструкций.
Атрибуты класса — это имена переменных вне функций и имена функций. Эти атрибуты наследуются всеми объектами, созданными на основе данного класса. Атрибуты обеспечивают свойства и поведение объекта. Объекты могут иметь атрибуты, которые создаются в теле метода, если данный метод будет вызван для конкретного объекта.
Пример класса (ООП) на Python 3:
Результат выполнения скрипта Python 3:
Конструктор класса — метод __init__
Большинство классов имеют специальный метод, который автоматически при создании объекта создает ему атрибуты. Т.е. вызывать данный метод не нужно, т.к. он сам запускается при вызове класса. (Вызов класса происходит, когда создается объект.)
Такой метод называется конструктором класса и в языке программирования Python носит имя __init__. (В начале и конце по два знака подчеркивания.)
Первым параметром, как и у любого другого метода, у __init__ является self, на место которого подставляется объект в момент его создания. Второй и последующие (если есть) параметры заменяются аргументами, переданными в конструктор при вызове класса. Рассмотрим два класса: в одном будет использоваться конструктор, а в другом нет. Требуется создать два атрибута объекта.
Рассмотрим два класса: в одном будет использоваться конструктор, а в другом нет. Требуется создать два атрибута объекта.
Пример 1:
Пример 2:
Результат выполнения двух скриптов:
Что значит аргумент self в Python 3 в методе класса
Аргумент self — это ссылка на создаваемый в памяти компьютера объект.
Методы класса — это небольшие программки, предназначенные для работы с объектами. Методы могут создавать новые свойства (данные) объекта, изменять существующие, выполнять другие действия над объектами.
С другой стороны, вызов метода для конкретного объекта в основном блоке программы выглядит следующим образом:
Здесь под словом Объект имеется в виду переменная, связанная с ним. Это выражение преобразуется в классе, к которому относится объект, в
Т.е. конкретный объект подставляется вместо параметра self
Принципы ООП
Объектно-ориентированный язык работает по следующим принципам:
Идеи/принципы объектно-ориентированного программирования:
- Наследование. Возможность выделять общие свойства и методы классов в один класс верхнего уровня (родительский). Классы, имеющие общего родителя, различаются между собой за счет включения в них различных дополнительных свойств и методов.
- Инкапсуляция. Свойства и методы класса делятся на доступные из вне (опубликованные) и недоступные (защищенные). Защищенные атрибуты нельзя изменить, находясь вне класса. Опубликованные же атрибуты также называют интерфейсом объекта, т. к. с их помощью с объектом можно взаимодействовать. По идеи, инкапсуляция призвана обеспечить надежность программы, т.к. изменить существенные для существования объекта атрибуты становится невозможно.
- Полиморфизм. Полиморфизм подразумевает замещение атрибутов, описанных ранее в других классах: имя атрибута остается прежним, а реализация уже другой. Полиморфизм позволяет специализировать (адаптировать) классы, оставляя при этом единый интерфейс взаимодействия.
Преимущества ООП
В связи со своими особенностями объектно-ориентированное программирование имеет ряд преимуществ перед структурным (и др.) программированием. Выделим некоторые из них:
- Использование одного и того же программного кода с разными данными. Классы позволяют создавать множество объектов, каждый из которых имеет собственные значения атрибутов. Нет потребности вводить множество переменных, т.к объекты получают в свое распоряжение индивидуальные так называемые пространства имен. Пространство имен конкретного объекта формируется на основе класса, от которого он был создан, а также от всех родительских классов данного класса. Объект можно представить как некую упаковку данных.
- Наследование и полиморфизм позволяют не писать новый код, а настраивать уже существующий, за счет добавления и переопределения атрибутов. Это ведет к сокращению объема исходного кода.
Особенность ООП
ООП позволяет сократить время на написание исходного кода, однако ООП всегда предполагает большую роль предварительного анализа предметной области, предварительного проектирования. От правильности решений на этом предварительном этапе зависит куда больше,чем от непосредственного написания исходного кода.
Особенности ООП в Python
По сравнению с другими распространенными языками программирования у Python можно выделить следующие особенности, связанные с объектно-ориентированным программированием:
Обзор терминологии ООП
- Класс — определенный пользователем прототип для объекта, который определяет набор атрибутов, которые характеризуют любой объект класса. Атрибутами являются члены данных (переменные класса и переменные экземпляра) и методы, доступ к которым осуществляется через точечную запись.
- Переменная класса — переменная, которая используется всеми экземплярами класса. Переменные класса определены внутри класса, но вне любого из методов класса. Переменные класса используются не так часто, как переменные экземпляра.
- Член данных — переменная класса или переменная экземпляра, которая содержит данные, связанные с классом и его объектами.
- Перегрузка функций — назначение более чем одного поведения определенной функции. Выполняемая операция варьируется в зависимости от типов объектов или аргументов.
- Переменная экземпляра — переменная, которая определена внутри метода и принадлежит только текущему экземпляру класса.
- Наследование — передача характеристик класса другим классам, которые являются его производными.
- Экземпляр — индивидуальный объект определенного класса. Например, объект obj, принадлежащий классу Circle, является экземпляром класса Circle.
- Instantiation — создание экземпляра класса.
- Метод — особый вид функции, который определен в определении класса.
- Объект — уникальный экземпляр структуры данных, который определяется его классом. Объект включает в себя как члены данных (переменные класса и переменные экземпляра), так и методы.
- Перегрузка оператора — назначение более чем одной функции определенному оператору.
Создание классов
Оператор класса создает новое определение класса. Имя класса следует сразу за ключевым словом class, за которым следует двоеточие:
- Класс имеет строку документации, к которой можно получить доступ через ClassName .__ doc__ .
- Class_suite состоит из всех компонентов утверждений, определяющих член класса, атрибуты данных и функцию.
Пример
Ниже приведен пример простого класса Python
- Переменная empCount является переменной класса, значение которой является общим для всех экземпляров этого класса. Доступ к нему можно получить как Employee.empCount внутри класса или за его пределами.
- Первый метод __init __ () — это специальный метод, который называется конструктором класса или методом инициализации, который Python вызывает при создании нового экземпляра этого класса.
- Вы объявляете другие методы класса, как обычные функции, за исключением того, что первый аргумент каждого метода — это self . Python добавляет аргумент self в список для вас; вам не нужно включать его при вызове методов.
Создание объектов экземпляра
Чтобы создать экземпляры класса, вы вызываете класс, используя имя класса, и передаете любые аргументы, которые принимает его метод __init__ .
Доступ к атрибутам
Вы получаете доступ к атрибутам объекта, используя оператор точки с объектом. Переменная класса будет доступна с использованием имени класса следующим образом:
Теперь, объединяя все концепции
Когда приведенный выше код выполняется, он дает следующий результат
Вы можете добавлять, удалять или изменять атрибуты классов и объектов в любое время
Вместо использования обычных операторов для доступа к атрибутам, вы можете использовать следующие функции:
- GetAttr (объект, имя [, по умолчанию]) — для доступа к атрибуту объекта.
- Hasattr (объект, имя) — проверить , если атрибут существует или нет.
- SetAttr (объект, имя, значение) — установить атрибут. Если атрибут не существует, он будет создан.
- Delattr (объект, имя) — для удаления атрибута.
Встроенные атрибуты класса
Каждый класс Python поддерживает следующие встроенные атрибуты, и к ним можно получить доступ, используя оператор точки, как и любой другой атрибут —
Для приведенного выше класса давайте попробуем получить доступ ко всем этим атрибутам
Когда приведенный выше код выполняется, он дает следующий результат
Уничтожение объектов (Сборка мусора)
Python автоматически удаляет ненужные объекты (встроенные типы или экземпляры классов), чтобы освободить пространство памяти. Процесс, посредством которого Python периодически восстанавливает блоки памяти, которые больше не используются, называется сборкой мусора.
Сборщик мусора в Python запускается во время выполнения программы и запускается, когда счетчик ссылок на объект достигает нуля. Количество ссылок объекта изменяется по мере изменения количества псевдонимов, которые на него указывают.
Счетчик ссылок на объект увеличивается, когда ему присваивается новое имя или он помещается в контейнер (список, кортеж или словарь). Счетчик ссылок объекта уменьшается, когда он удаляется с помощью del , его ссылка переназначается или его ссылка выходит за пределы области видимости. Когда счетчик ссылок объекта достигает нуля, Python собирает его автоматически.
Обычно вы не замечаете, когда сборщик мусора уничтожает потерянный экземпляр и освобождает его пространство. Но класс может реализовать специальный метод __del __ () , называемый деструктором, который вызывается, когда экземпляр собирается быть уничтоженным. Этот метод может использоваться для очистки любых ресурсов памяти, используемых экземпляром.
Пример
Этот деструктор __del __ () печатает имя класса экземпляра, который должен быть уничтожен
Когда приведенный выше код выполняется, он дает следующий результат
Примечание. В идеале вы должны определять свои классы в отдельном файле, а затем импортировать их в основной файл программы с помощью оператора import .
Наследование классов
Вместо того, чтобы начинать с нуля, вы можете создать класс, выведя его из ранее существовавшего класса, перечислив родительский класс в скобках после имени нового класса.
Дочерний класс наследует атрибуты своего родительского класса, и вы можете использовать эти атрибуты, как если бы они были определены в дочернем классе. Дочерний класс также может переопределять элементы данных и методы родительского класса.
Синтаксис
Производные классы объявляются так же, как их родительский класс; однако список базовых классов для наследования дается после имени класса
Пример
Когда приведенный выше код выполняется, он дает следующий результат
Аналогичным образом вы можете управлять классом из нескольких родительских классов следующим образом:
Вы можете использовать функции issubclass () или isinstance (), чтобы проверить отношения двух классов и экземпляров.
- Issubclass ( к югу, вир) функция булева возвращает истину , если данный подкласс суб действительно подкласс суперкласса вир .
- Isinstance (объект, класс) Функция булева возвращает истину , если OBJ является экземпляром класса Class или является экземпляром подкласса класса
Переопределяющие методы
Вы всегда можете переопределить ваши родительские методы класса. Одна из причин переопределения родительских методов заключается в том, что вам может потребоваться особая или другая функциональность в вашем подклассе.
Пример
Когда приведенный выше код выполняется, он дает следующий результат
Базовые методы перегрузки
В следующей таблице перечислены некоторые общие функции, которые вы можете переопределить в своих собственных классах.
Конструктор (с любыми необязательными аргументами)
Деструктор, удаляет объект
Оцениваемое строковое представление
Печатное представление строки
Операторы перегрузки
Однако вы можете определить метод __add__ в вашем классе для выполнения сложения векторов, и тогда оператор плюс будет вести себя так, как ожидалось:
пример
Когда приведенный выше код выполняется, он дает следующий результат
Скрытие данных
Атрибуты объекта могут или не могут быть видны вне определения класса. Вам необходимо присвоить имена атрибутам с двойным префиксом подчеркивания, и тогда эти атрибуты не будут напрямую видны посторонним.
пример
Когда приведенный выше код выполняется, он дает следующий результат
Python защищает этих членов, внутренне изменяя имя, чтобы включить имя класса. Вы можете получить доступ к таким атрибутам как object._className__attrName . Если вы заменили свою последнюю строку следующим образом, то она работает для вас
О ОП — самая используемая парадигма программирования. Это одновременно и особый способ мышления, и отдельная методика. Её концепцию проще всего понимать на примерах из реальной жизни. И это неспроста. Объектно-ориентированное программирование помогает представлять содержимое программы наиболее естественным для нашего мира способом.
Главным понятием ООП является понятие программного объекта. Вообще говоря, большинство сущностей на планете Земля — это некие объекты. И с частью из них мы взаимодействуем при помощи программирования. Банковский счёт, персонаж компьютерной игры или анимированный виджет сайта — всё это легко представить в виде объектов. Можно сказать, что объектно-ориентированное программирование позволяет смоделировать реальный объект в виде программного.
Множество объектов со схожими свойствами формируются в классы. Идея класса также является одной из основополагающих концепций ООП. Со стороны программы, класс — это всего лишь тип данных, но для программиста это куда более глубокая абстрактная структура. Но перейдём уже к конкретике.
У класса есть свойства и функции (в ООП их называют методами).
- Свойства — это характеристики, присущие данному конкретному множеству объектов.
- Методы — те действия, которые они могут совершать.
Свойствами класса "автотранспорт" могут быть, например: год выпуска, вид и цвет. На уровне объектов это будет выглядеть так: Бьюик Электра — это объект класса "Автотранспорт" со следующими свойствами:
- вид — легковой автомобиль;
- цвет — чёрный;
- год выпуска — 1968.
Можно сказать, что объект — это вполне конкретный экземпляр класса
Помимо физических атрибутов, которые описывают внешний вид и характеристики транспортного средства, автомобили обладают между собой и другими фундаментальными сходствами. Например, все они могут ехать, тормозить, переключать скорости, поворачивать и сигналить. В нашем случае, всё это — методы класса "Автотранспорт". То есть действия, которые любые объекты данного класса могут выполнять.
Мы разрабатываем игру, поэтому предполагается, что машины в ней будут исправными. Значит, вполне естественно, что каждая из них может ехать и тормозить.
В Питоне класс "Автотранспорт" может выглядеть так:
Теперь никто не помешает нам получить собственную красную феррари. Пусть и в симуляторе.
Принципы ООП
Абстракция
Абстракция — это выделение основных, наиболее значимых характеристик объекта и игнорирование второстепенных.
Любой составной объект реального мира — это абстракция. Говоря "ноутбук", вам не требуется дальнейших пояснений, вроде того, что это организованный набор пластика, металла, жидкокристаллического дисплея и микросхем. Абстракция позволяет игнорировать нерелевантные детали, поэтому для нашего сознания это один из главных способов справляться со сложностью реального мира. Если б, подходя к холодильнику, вы должны были иметь дело с отдельно металлом корпуса, пластиковыми фрагментами, лакокрасочным слоем и мотором, вы вряд ли смогли бы достать из морозилки замороженную клубнику.
Полиморфизм
Полиморфизм подразумевает возможность нескольких реализаций одной идеи. Простой пример: у вас есть класс "Персонаж", а у него есть метод "Атаковать". Для воина это будет означать удар мечом, для рейнджера — выстрел из лука, а для волшебника — чтение заклинания "Огненный Шар". В сущности, все эти три действия — атака, но в программном коде они будут реализованы совершенно по-разному.
Наследование
Это способность одного класса расширять понятие другого, и главный механизм повторного использования кода в ООП. Вернёмся к нашему автосимулятору. На уровне абстракции "Автотранспорт" мы не учитываем особенности каждого конкретного вида транспортного средства, а рассматриваем их "в целом". Если же более детализировано приглядеться, например, к грузовикам, то окажется, что у них есть такие свойства и возможности, которых нет ни у легковых, ни у пассажирских машин. Но, при этом, они всё ещё обладают всеми другими характеристиками, присущими автотранспорту.
Мы могли бы сделать отдельный класс "Грузовик", который является наследником "Автотранспорта". Объекты этого класса могли бы определять все прошлые атрибуты (цвет, год выпуска), но и получить новые. Для грузовиков это могли быть грузоподъёмность, снаряженная масса и наличие жилого отсека в кабине. А методом, который есть только у грузовиков, могла быть функция сцепления и отцепления прицепа.
Инкапсуляция
Инкапсуляция — это ещё один принцип, который нужен для безопасности и управления сложностью кода. Инкапсуляция блокирует доступ к деталям сложной концепции. Абстракция подразумевает возможность рассмотреть объект с общей точки зрения, а инкапсуляция не позволяет рассматривать этот объект с какой-либо другой.
Вы разработали для муниципальных служб класс "Квартира". У неё есть свойства вроде адреса, метража и высоты потолков. И методы, такие как получение информации о каждом из этих свойств и, главное, метод, реализующий постановку на учёт в Росреестре. Это готовая концепция, и вам не нужно чтобы кто-то мог добавлять методы "открыть дверь" и "получить место хранения денег". Это А) Небезопасно и Б) Избыточно, а также, в рамках выбранной реализации, не нужно. Работникам Росреестра не требуется заходить к вам домой, чтобы узнать высоту потолков — они пользуются только теми документами, которые вы сами им предоставили.
Класс
Классы, в некотором смысле, подобны чертежам: это не объекты сами по себе, а их схемы. Класс "банковских счетов" имеет строго определенные и одинаковые для всех атрибуты, но объекты в нём — сами счета — уникальны.
Как в Python создать класс
В Python классы и объекты по смыслу не отличаются от других языков. Нюансы в реализации. Для создания класса в Питоне необходимо написать инструкцию class , а затем выбрать имя. В простейшем случае, класс выглядит так:
class SimpleClass: pass
Для именования классов в Python обычно используют стиль "camel case", где первая буква — заглавная.
Конструктор
Метод, который вызывается при создании объектов, в ООП зовётся конструктором. Он нужен для объектов, которые изначально должны иметь какие-то значение. Например, пустые экземпляры класса "Студент" бессмысленны, и желательно иметь хотя бы минимальный обозначенный набор вроде имени, фамилии и группы.
В качестве Питоновского конструктора выступает метод __init__() :
class Student: def __init__(self, name, surname, group): self.name = name self.surname = surname self.group = group alex = Student("Alex", "Ivanov", "admin")
Атрибуты класса
Вы уже поняли, что у каждого класса есть собственный набор характеристик, который помогает описывать его сущность. Эти свойства еще называются полями или атрибутами .
Поля могут быть статическими и динамическими:
- Статические поля (поля класса) можно использовать без создания объекта. А значит, конструктор вам не нужен.
- Динамические поля (поля объекта) задаются с помощью конструктора, и тут уже, как вы видели, экземпляр нужно создать, а полям присвоить значения.
☝️ Обратите внимание — статический и динамический атрибут может иметь одно и то же имя:
Методы класса
Метод — это функция класса.
Например, у всех научно-фантастических космических кораблей есть бортовое оружие. И оно может стрелять.
class SpaceShip: def atack(self): print('Пиу!') star_destroyer = SpaceShip() star_destroyer.atack() > Пиу!
Что такое self?
Аналог этого ключевого слова в других языках — слово this . self — это всего лишь ссылка на текущий экземпляр класса.
🐈 Отличный пример с котофеями:
- Все котики умеют мурлыкать;
- Эта способность реализована в классе Кот , как метод Мурчать ;
- Вы хотите, чтобы ваш кот по имени Пушок помурчал;
- Если сделать так: Кот.Мурчать , то мурлыкать начнут все коты во Вселенной;
- Но так как вам нужен один конкретный кот, то нужно вызвать метод иначе: self.Мурчать ;
- Сделано. Пушок мурлыкает.
Уровни доступа атрибутов и методов
В Питоне не существует квалификаторов доступа к полям класса. Отсутствие аналогов связки public/private/protected можно рассматривать как упущение со стороны принципа инкапсуляции.
Декораторы
Декоратор — это функция-обёртка. В неё можно завернуть другой метод, и, тем самым, изменить его функциональность, не меняя код.
Объекты или экземпляры класса
Чем объекты отличаются от классов
Как уже было сказано, объект — это конкретный экземпляр класса. Все мы относимся к классу людей, но каждый из нас — уникальный объект этого класса.
Как создать объект класса в Python
Если у нас есть реализация класса, то его экземпляр создать очень просто:
Атрибуты объекта
Атрибуты класса могут быть динамическими и статическими. На уровне объекта они инициализируются так:
Наследование
Нередко в процессе написания кода выясняется, что некоторые объекты аналогичны другим за исключением нескольких различий. Определение сходств и различий между такими объектами называется "наследованием".
Мы все прекрасно знаем, что котики, к примеру, любят всё ронять, а собакены — рыть землю. Создадим два соответствующих класса-наследника:
Теперь объекты этих двух классов могут не только издавать животные звуки, но и выполнять собственные уникальные действия:
Tom = Cat() Tom.make_a_sound() > Издаёт животный звук Tom.drop_everything() > Вставай скорее, я всё уронил!
Переопределение
Сейчас у нас и кошка, и собака просто "издают животные звуки", а хотелось бы, конечно, слышать звуки, свойственные именно этим животным. Для этого существует механика переопределения. Достаточно объявить в классе-наследнике метод с тем же названием, что и в базовом классе:
Документирование классов
Весь код нужно комментировать и документировать. Классы — не исключение. Стоит помнить, что код вы пишите не для себя, и вполне вероятно, что написанное вами придётся поддерживать другим людям. Комментарии повышают читаемость и увеличивают легкость восприятие кода в разы, тем самым экономя время и деньги.
ООП ещё долгое время будет оставаться передовой парадигмой программирования. Но учить её полезно и по другой причине. Прямая связь объектно-ориентированного программирования с реальным миром помогает глубже понимать устройство и принципы работы, как самого языка, так и написания кода в целом.
Наследование в Python основано на сходных идеях, используемых в других объектно-ориентированных языках, таких как Java, C ++ и т. Д. Новый класс может быть получен из существующего класса следующим образом.
BaseClass является уже существующий (родительский) класс, а DerivedClass это новый (дочерний) класс , который наследует (или подклассов) атрибуты BaseClass . Примечание: По состоянию на Python 2.2, все классы неявно наследуются от object класса , который является базовым классом для всех встроенных типов.
Определим родительский Rectangle класс в примере ниже, который неявно наследует от object :
Rectangle класс может быть использован в качестве базового класса для определения Square класса, как квадрат является частным случаем прямоугольника.
Square класс автоматически наследует все атрибуты Rectangle класса, а также класса объектов. super() используется для вызова __init__() метод Rectangle класса, по существу , вызовом любой перекрытый метод базового класса. Примечание: в Python 3, super() не требует аргументов.
Объекты производного класса могут получать доступ и изменять атрибуты своих базовых классов:
issubclass(DerivedClass, BaseClass) : возвращает True , если DerivedClass является подклассом BaseClass
isinstance(s, Class) : возвращает True , если ы является экземпляром Class или любой из производных классов Class
Переменные класса и экземпляра
Переменные экземпляра уникальны для каждого экземпляра, а переменные класса являются общими для всех экземпляров.
Переменные класса могут быть доступны в экземплярах этого класса, но присвоение атрибуту класса создаст переменную экземпляра, которая затеняет переменную класса
Обратите внимание , что мутирует переменный класс случаев может привести к неожиданным последствиям.
Связанные, несвязанные и статические методы
Идея связанных и несвязанных методов был удален в Python 3 . В Python 3 при объявлении метода в классе, вы используете def ключевое слово, тем самым создавая объект функции. Это обычная функция, и окружающий класс работает как пространство имен. В следующем примере мы указываем метод f в пределах класса A , и это становится функцией Af :
В Python 2 поведение отличается: объекты функций внутри класса были неявно заменены объектами типа instancemethod , которые назывались несвязанных метода , потому что они не были связаны с каким - либо конкретным экземпляром класса. Удалось получить доступ к основной функции с помощью .__func__ свойства.
Последнее поведение подтверждается проверкой - методы распознаются как функции в Python 3, в то время как различие поддерживается в Python 2.
В обеих версиях функции Python / метод Af может быть вызван непосредственно, при условии , что вы передаете экземпляр класса A в качестве первого аргумента.
В суровых буднях детали следующим образом : запись af вызывает магический __getattribute__ метод , который сначала проверяет , является ли имеет атрибут с именем a a f (не), а затем проверяет , класс A , содержит ли это метод с таким именем (он делает), и создает новый объект m типа method , который имеет ссылку на исходные Af в m.__func__ и ссылку на объект a в m.__self__ . Когда этот объект вызывается как функция, он просто выполняет следующие действия : m(. ) => m.__func__(m.__self__, . ) . Таким образом , этот объект называется связанный метод потому , что при вызове он знает , чтобы поставить объект был привязан к качестве первого аргумента. (Эти вещи работают одинаково в Python 2 и 3).
Наконец, Python имеет методы класса и статические методы - специальные виды методов. Методы класса работают точно так же , как и обычные методы, за исключением того, что при вызове на объекте они связываются с классом объекта , а не к объекту. Таким образом , m.__self__ = type(a) . При вызове такого связанного метода, он проходит класс в качестве первого аргумента. a Статические методы еще проще: они вообще ничего не связывают и просто возвращают базовую функцию без каких-либо преобразований.
Обратите внимание, что методы класса привязаны к классу даже при обращении к экземпляру:
Стоит отметить , что на самом низком уровне, функции, методы, staticmethods и т.д., на самом деле дескрипторы , которые вызывают __get__ , __set и , возможно , `del__` специальные методы. Для более подробной информации о методах классов и статических методах:
Классы нового стиля против старого стиля
Новые классы в стиле были введены в Python 2.2 для объединения классов и типов. Они наследуют от верхнего уровня object типа. Класс нового типа является определенный пользователем тип, и очень похож на встроенных типов.
Классы старого типа не наследуют от object . Экземпляры старого типа всегда реализуется с помощью встроенного в instance типа.
В Python 3 классы старого стиля были удалены.
Новые классы стиля в Python 3 неявно наследуют от object , поэтому нет необходимости указывать MyClass(object) больше.
Значения по умолчанию для переменных экземпляра
Если переменная содержит значение неизменяемого типа (например, строку), тогда можно назначить значение по умолчанию, подобное этому.
Нужно быть осторожным при инициализации изменяемых объектов, таких как списки в конструкторе. Рассмотрим следующий пример:
Такое поведение вызвано тем, что в Python параметры по умолчанию связаны при выполнении функции, а не при ее объявлении. Чтобы получить переменную экземпляра по умолчанию, которая не разделяется между экземплярами, следует использовать такую конструкцию:
Множественное наследование
Python использует C3 линеаризацию алгоритм для определения порядка , в котором для решения атрибутов класса, включая методы. Это известно как Порядок разрешения методов (MRO).
Вот простой пример:
Теперь, если мы создаем экземпляр FooBar, если мы ищем атрибут foo, мы видим, что атрибут Foo находится первым
Можно просто сказать, что алгоритм Python MRO
- Глубина первого (например , FooBar затем Foo ) , если
- общий родительский ( object ) блокируется ребенком ( Bar ) и
- круговые отношения не допускаются.
То есть, например, Bar не может наследовать от FooBar, а FooBar наследует от Bar.
Для комплексного примера в Python см запись Википедии .
Другая характерная особенность в наследстве является super . Супер может получить функции родительских классов.
Множественное наследование с помощью метода init класса, когда у каждого класса есть собственный метод init, тогда мы пытаемся получить множественное наследование, тогда вызывается только метод init класса, который наследуется первым.
для примера ниже Foo метод инициализировать класс вызывался класс Bar не INIT вызывался
Выход:
Но это не значит , что бар класс не наследуется. Instance конечного класса FooBar также экземпляр класса Bar и класса Foo.
Выход:
Дескрипторы и точечные поиски
Дескрипторы являются объектами , которые являются ( как правило) атрибутами классов и которые имеют какие - либо из __get__ , __set__ или __delete__ специальных методов.
Дескрипторы данных имеют какой - либо из __set__ или __delete__
Они могут контролировать пунктирный поиск на экземпляре, и используются для реализации функций, staticmethod , classmethod и property . Пунктирная поиск (например , экземпляр foo класс Foo отрываясь атрибут bar - т.е. foo.bar ) использует следующий алгоритм:
- bar ищется в инстанции __dict__ . Вот почему мы можем переопределить или заблокировать методы, вызываемые из экземпляра с точечным поиском. Если bar существует в случае, она используется. Если нет, то мы
Методы класса: альтернативные инициализаторы
Методы класса представляют альтернативные способы создания экземпляров классов. Чтобы проиллюстрировать это, давайте посмотрим на пример.
Давайте предположим , что мы имеем относительно простой Person класс:
Возможно, было бы удобно иметь возможность создавать экземпляры этого класса, указав полное имя вместо имени и фамилии отдельно. Один из способов сделать это будет иметь last_name быть необязательным параметром, и при условии , что , если не дано, мы прошли полное имя:
Однако с этим битом кода связаны две основные проблемы:
- Параметры first_name и last_name теперь вводит в заблуждение, так как вы можете ввести полное имя для first_name . Кроме того, если есть больше падежей и / или больше параметров, которые обладают такой гибкостью, ветвление if / elif / else может быстро раздражать.
Введите методы класса. Вместо того , чтобы иметь один инициализатор, мы создадим отдельный инициализатору, называемый from_full_name , и украсить его с (встроенный) classmethod декоратора.
Обратите внимание на cls вместо self в качестве первого аргумента from_full_name . Методы класса применяется к общему классу, не является экземпляром данного класса (что self обычно обозначает). Так что , если cls является наш Person класс, то возвращается значение из from_full_name метода класса является Person(first_name, last_name, age) , который использует Person «s __init__ создать экземпляр Person класса. В частности, если мы должны были сделать подкласс Employee из Person , то from_full_name будет работать в Employee классе , а также.
Для того, чтобы показать , что это работает , как и ожидалось, давайте создавать экземпляры Person в более чем одним способом , без разветвлений в __init__ :
Классная композиция
Композиция классов позволяет явные отношения между объектами. В этом примере люди живут в городах, которые принадлежат странам. Композиция позволяет людям получить доступ ко всем людям, живущим в их стране:
Обезьяна Ямочный
Но теперь мы хотим добавить еще одну функцию позже в коде. Предположим, что эта функция выглядит следующим образом.
Но как же мы добавим это как метод в A ? Это просто мы просто по существу поместить эту функцию в с помощью оператора присваивания. A
Почему это работает? Потому что функции - это объекты, как и любой другой объект, а методы - это функции, принадлежащие классу.
Функция get_num должна быть доступна для всех существующих (уже создан) , а также к новым экземплярам A
Эти дополнения доступны для всех экземпляров этого класса (или его подклассов) автоматически. Например:
Обратите внимание, что, в отличие от некоторых других языков, этот метод не работает для определенных встроенных типов и не считается хорошим стилем.
Список всех членов класса
dir() функция может быть использована для получения списка членов класса:
Обычно ищут только "немагических" участников. Это можно сделать с помощью простого понимания , в котором перечислены члены, имена которых не начиная с __ :
Предостережения:
Классы можно определить __dir__() метод. Если этот метод существует вызова dir() будем называть __dir__() , в противном случае Python будет пытаться создать список членов класса. Это означает, что функция dir может иметь неожиданные результаты. Две цитаты важности из официальной документации питона :
Если объект не содержит каталог ( как правило ), функция пытается все возможное , чтобы собрать информацию из атрибута Dict объекта, если он определен, и от его типа объекта. Полученный список не обязательно является полным, и может быть неточным , если объект имеет собственный GetAttr ().
Примечание: Поскольку реж () поставляется в первую очередь для удобства использования в интерактивной командной строке, он пытается поставить интересный набор имен больше , чем он пытается поставить строго или последовательно определенный набор имен, и его детальное поведение может измениться по релизы. Например, атрибуты метакласса отсутствуют в списке результатов, когда аргумент является классом.
Введение в классы
Класс, функционирующий как шаблон, который определяет основные характеристики конкретного объекта. Вот пример:
Есть несколько вещей, на которые стоит обратить внимание при рассмотрении приведенного выше примера.
Теперь давайте сделаем несколько экземпляров нашего Person класса!
В настоящее время мы имеем три Person объектов, kelly , joseph и john_doe .
Мы можем получить доступ к атрибутам класса из каждого экземпляра с помощью оператора точки . Еще раз обратите внимание на разницу между атрибутами класса и экземпляра:
Мы можем выполнить методы класса с использованием того же оператора точки . :
свойства
Классы Python поддерживают свойства, которые выглядят как обычный переменный объект, но с возможностью прикрепления пользовательского поведения и документации.
Объекта , класса MyClass , будет иметь имеют свойство .string , однако его поведение теперь жестко контролируется:
Помимо полезного синтаксиса, описанного выше, синтаксис свойства позволяет проверять или добавлять другие дополнения к этим атрибутам. Это может быть особенно полезно с общедоступными API-интерфейсами, где пользователю должен быть предоставлен определенный уровень помощи.
Синглтон класс
Синглтон - это шаблон, который ограничивает создание экземпляра класса одним экземпляром / объектом. Для получения дополнительной информации о питоных одноэлементных шаблонах проектирования, см здесь .
Другой способ - украсить свой класс. Следуя пример из этого ответа создать класс Singleton:
Для использования вы можете использовать Instance метод
Синтаксис
Параметры
Примечания
Научим основам Python и Data Science на практике
Это не обычный теоритический курс, а онлайн-тренажер, с практикой на примерах рабочих задач, в котором вы можете учиться в любое удобное время 24/7. Вы получите реальный опыт, разрабатывая качественный код и анализируя реальные данные.
От автора: что такое класс? Класс в Python — это логическая группа данных и функций. Он дает возможность создавать структуры данных, которые содержат произвольный контент и, следовательно, легко доступны.
Это можно сравнить с обычным жизненным примером: для любого сотрудника банка, который хочет получить информацию о клиенте в Интернете, следует перейти к классу клиентов, в котором будут перечислены все его атрибуты, такие как детали транзакции, сведения о снятии наличных и депозитах, непогашенный долг и т. д.
В этом руководстве мы рассмотрим:
Как определить классы Python
Как работает наследование
Получите курс и узнайте, как создать программу для перевода текстов на Python
Как определить классы Python
Для определения класса необходимо учитывать следующие моменты.
Шаг 2) Внутри классов вы можете определить функции или методы, которые являются частью этого класса
Шаг 3) Все в классе указывается с отступом, так же, как код в функции, цикле, операторе if и т. д. Все, что не имеет отступа, не находится в классе:
Self — это имя, предпочитаемое соглашением Pythons для обозначения первого параметра методов экземпляра в Python. Это часть синтаксиса Python для доступа к членам объектов
Шаг 4) Создаем объект класса
Шаг 5) Чтобы вызвать метод в классе
Обратите внимание, что когда мы вызываем method1 или method2, нам не нужно указывать ключевое слово self. Это автоматически обрабатывается средой исполнения Python.
Вам нужно заботиться о других аргументах
Шаг 6) Вот полный код
Как работает наследование
Наследование — это функция, используемая в объектно-ориентированном программировании; оно относится к определению нового класса с небольшими изменениями или без изменения существующего класса. Новый класс называется производным классом, а тот, который он наследует, называется базовым. Python поддерживает наследование; он также поддерживает множественное наследование. Класс может наследовать атрибуты и методы поведения от другого класса, называемого подклассом.
Получите курс и узнайте, как создать программу для перевода текстов на Python
Синтаксис наследования Python
Шаг 1) Запустите следующий код
Шаг 2) Раскомментируйте строки № 8 и 10. Запустите код.
Шаг 3) Раскомментируйте строку № 9. Запустите код.
Вы можете видеть, что метод родительского класса использует синтаксис
В нашем случае мы вызываем myClass.method1(self), и, как ожидается, выводится Guru99
Шаг 4) Раскомментируйте строку № 19. Запустите код.
Конструкторы Python
Конструктор — это функция класса, которая создает объект с предопределенными значениями. Он начинается с двойного подчеркивания (_). Это метод __init__(). В приведенном ниже примере мы принимаем имя пользователя с помощью конструктора.
Вывод будет: Welcome to Guru99, Alex
Пример Python 2
Приведенные выше коды являются примерами Python 3. Если вы хотите запустить Python 2, рассмотрите следующий код.
Заключение
Механизм наследования классов
Производный класс, который переопределяет любой метод своего базового класса
Метод может вызывать метод базового класса с тем же именем
Внутри классов вы можете определить функции или методы, которые являются частью класса
Все в классе имеет отступ, как и код в функции, цикле, операторе if и т. д.
Аргумент self в Python ссылается на сам объект. Self — это имя, предпочитаемое соглашением Pythons для обозначения первого параметра методов экземпляра в Python.
В Python класс может наследовать атрибуты и методы поведения от другого класса, называемого подклассом.
Редакция: Команда webformyself.
Получите курс и узнайте, как создать программу для перевода текстов на Python
Читайте также: