模块7 面向对象程序设计《Python 程序设计》教学课件

《Python程序设计》✩精品课件合集✩精品课件合集第七章面向对象程序设计7.1面向对象程序设计基础7.2继承7.3多态7.4面向对象精选案例小结2023年9月23日7.1面向对象程序设计基础2023年9月23日3

面向对象程序设计（ObjectOrientedProgramming，简称OOP）是一种把面向对象的思想应用于程序设计的软件开发方法。面向对象程序设计可以使得软件设计更加灵活，能够很好地支持代码复用和设计复用，使代码具有更好的可读性和可扩展性，是软件设计的重器。

面向对象是基于对象概念，以对象为中心，以类和继承为构造机制，来认识、理解、刻画客观世界；面向对象程序设计的一个关键性概念是将数据以及对数据的操作封装在一起，组成一个相互依存、不可分割的整体，即对象。通过对相同类型的对象进行分类、抽象后，得出共同的特征而形成了类。面向对象程序设计的关键就是如何合理地定义和组织这些类以及类之间的关系。面向对象程序设计中的概念主要包括：对象、类、数据抽象、继承、动态绑定、数据封装、多态性。通过这些概念使面向对象的思想得到了具体的体现。Python完全采用了面向对象程序设计的思想，是真正面向对象的高级动态编程语言。Python中的一切都可以看着对象，如数值、字符串、列表、元组、字典、集合等等都是对象。2023年9月23日41.类和对象类的定义：类是对一类具有共同特征事物的抽象。Python中，类定义的一般格式如下：

class类名:

类体>>>classCar:#定义汽车类，类名称：Car name='passat'#定义类属性：name，值为'passat' price='190000'#定义类属性：price，值为'190000' defdrive():#定义类方法，方法名称：driveprint('Icanrun.’)

当定义了一个类以后就产生了一个类对象。类对象可以进行两种操作：一种是引用，即通过类本身这个对象来引用（访问）类中的属性或方法，如C,Car.price,Car.Drive（）；另外一种是实例化，即通过类来产生一个具体的实例对象，然后通过实例对象来访问类中定义的属性或方法。7.1面向对象程序设计基础2023年9月23日51.类和对象（续）实例对象的创建和使用

实例对象创建和使用的一般格式是：

实例对象名=类名（[参数列表]）#实例化对象实例对象创建后，就可以使用“.”运算符来访问这个实例对象原自类的属性和方法。

实例对象名.属性名#访问实例对象的属性

实例对象名.方法名（）

#访问实例对象的方法>>>car1=Car()#利用定义的汽车类Car创建一个汽车实例对象car1>>>#查看的值‘passat'>>>car1.price#查看car1.price的值‘190000'>>>Car.name#访问Car的属性‘passat'>>>='ford'#给对象car1的name属性赋值'ford'>>>car1.price='180000'#给对象car1的price属性赋值'180000'>>>#查看的值'ford'>>>car1.price#查看car1.price的值'180000'7.1面向对象程序设计基础2023年9月23日62.类属性和实例属性类属性：类属性就是类（即类对象）中所定义的属性，有公有的和私有的类属性两种。>>>classCar:#定义汽车类，类名称：Car name='passat'#定义公有的类属性：name，值='passat’__color='red'#定义私有的类属性：__color，值='red’属性名前加两个短画线”__”即为私有属性。>>>car1=Car()#创建一个汽车对象car1>>>#通过类的实例car1访问公有的类属性：name'passat'>>>C#通过类对象Car访问公有的类属性：name'passat'

>>>car1.__color#通过实例对象car1访问私有的类属性：__color，错误Traceback(mostrecentcalllast):#错误信息提示File"<pyshell#13>",line1,in<module>car1.__colorAttributeError:'Car'objecthasnoattribute'__color'>>>Car.__color#通过类对象Car访问私有的类属性：__color，错误Traceback(mostrecentcalllast):#错误信息提示File"<pyshell#14>",line1,in<module>Car.__colorAttributeError:typeobject'Car'hasnoattribute'__color'7.1面向对象程序设计基础2023年9月23日72.类属性和实例属性（续）类属性还可以在类定义结束之后通过“类名.新属性”增加，如下给汽车类Car增加id属性：>>>Car.id=’201805150010001’>>>Car.id#在类定义结束之后增加的id属性为汽车类Car的公有属性。’201805150010001’>>>car1.id#汽车类Car的任何一个实例化对象都可以访问增加的id属性。'201805150010001'如果给已存在的类属性赋新值，则类的默认值和实例的值都变为新的值。>>>C#查看汽车类Car中定义的公有属性name'passat'>>>C='polo'#在类外部给汽车类Car公有属性name赋新的值'polo'>>>C#查看类对象Car的name值'polo'#汽车类对象Car公有属性name值变为'polo'>>>car1=Car()#创建汽车类Car实例化对象car1>>>#查看实例化对象car1的name值'polo'#汽车类Car实例化对象car1的name值也变为'polo'如果在类定义的外部对汽车类Car进行实例化，产生实例对象car1，然后对car1增加产地属性adress，则该属性为实例对象car1所特有，汽车类Car和Car其它实例对象如car2并没有该属性。>>>car1.address='beijing'>>>car1.adress'beijing'>>>car2=Car()>>>car2.adressTraceback(mostrecentcalllast):#错误信息提示File"<pyshell#11>",line1,in<module>car2.adressAttributeError:'Car'objecthasnoattribute'adress'7.1面向对象程序设计基础2023年9月23日82.类属性和实例属性（续）实例属性：一般是在__init___构造函数中定义的，定义时以self作为构造函数的第一个形式参数，其中函数体中的属性前缀是self，即self.实例属性。实例属性只能通过实例对象名访问，不能通过类名访问实例属性。>>>classCar: price='180000'#定义类属性 def__init__(self,c): #定义构造函数 self.color=c#定义实例属性>>>car1=Car('red')#实例化对象>>>car2=Car('red')#实例化对象>>>car1.color #查看实例car1属性的值'red'>>>car2.color #查看实例car2属性的值'red'>>>Car.price #查看类Car属性的值'180000'

7.1面向对象程序设计基础2023年9月23日92.类属性和实例属性（续）>>>Car.color#不能通过类对象来查看实例对象的属性color的值Traceback(mostrecentcalllast):#错误信息提示File"<pyshell#38>",line1,in<module>Car.colorAttributeError:typeobject'Car'hasnoattribute'color'>>>Car.price='200000' #修改类属性值>>>car1.color='Yellow' #修改实例car1属性>>>Car.price #查看类Car属性的值'200000'>>>car1.color #查看car1属性的值'Yellow'>>>car2.color #查看car2属性的值'red'7.1面向对象程序设计基础2023年9月23日103.类方法类中定义的方法可以粗略分为：特殊方法、公有方法、私有方法、静态方法和类方法等。>>>classCar: __distance=0 def__init__(self,name):#构造函数 self.__name=name Car.__distance+=1 defshow(self):#公有的实例方法 print("self.__name",self.__name) print("Car.distance",Car.__distance) @classmethod#修饰器，声明类方法 defclassShowdistance(cls):#类方法 print(cls.__distance) @staticmethod#修饰器，声明静态方法 defstaticShowdistance():#静态方法 print(Car.__distance)>>>car1=Car('passat')>>>car1.classShowdistance()#通过实例对象来调用类方法1>>>car1.staticShowdistance()#通过实例对象来调用静态方法17.1面向对象程序设计基础2023年9月23日113.类方法（续）>>>car1.show()#通过实例对象来调用公有实例方法self.__name:passatCar.__distance:1>>>car2=Car('benz')>>>Car.classShowdistance()#通过类名调用类方法2>>>Car.staticShowdistance()#通过类名调用静态方法2>>>Car.show()#通过类名直接调用实例方法失败，错误信息如下：Traceback(mostrecentcalllast):File"<pyshell#72>",line1,in<module>Car.show()TypeError:show()missing1requiredpositionalargument:'self'>>>Car.show(car1)#通过类名调用实例方法时为self参数显式传递对象名，访问实例属性self.__name:passatCar.__distance:2>>>Car.show(car2)#通过类名调用实例方法时为self参数显式传递对象名，访问实例属性self.__name:benzCar.__distance:27.1面向对象程序设计基础2023年9月23日123.类方法（续）

Python中类的构造函数（即构造方法）是__init__(self,….)，一般用来为对象属性设置初值或进行其它必要的初始化工作，在创建对象时被自动调用和执行。如果用户没有在类中显式设计构造函数，Python将提供一个默认的构造函数用来进行必要的初始化工作。除构造函数之外，Python还支持析构函数、运算符重载等大量的特殊方法。

类方法是类所拥有的方法，需要用修饰器@classmethod来声明，第一个参数必须是类对象，一般用cls作为类方法的第一个参数名称，但也可以使用其它的名字作为参数，并且在调用类方法时不需要为该参数传递值；静态方法需要用修饰器@staticmethod来声明是静态方法，静态方法可以没有参数，但如果要在静态方法中引用类属性，必须通过类来引用。类方法和静态方法都可以通过类名和对象名调用，但不能直接访问属于实例对象的属性，只能访问属于类的属性。类对象和实例对象都可以调用类方法和静态方法。7.1面向对象程序设计基础2023年9月23日13Python程序设计第七章面向对象程序设计7.1面向对象程序设计基础7.2继承7.3多态7.4面向对象精选案例小结2023年9月23日157.2继承2023年9月23日16

继承是用来实现代码复用和设计复用的机制，是面向对象程序设计的重要特性之一。设计一个新类时，如果可以继承一个已有的设计良好的类，然后进行二次开发，将大幅度减少开发工作的代码量。在继承关系中，已有的、设计好的类称为父类、超类或基类，新设计的类称为子类或派生类。Python中类继承定义的一般形式如下：class子类名(父类名):

类体>>>classPerson(object):#定义父类，其实父类本身也是继承了Python中的object类

def__init__(self,name,age,sex):#定义构造方法=nameself.age=ageself.sex=sexprint('initperson:',) defshowinfor(self):#定义实例方法 print('name:{};age:{};sex:{}'.format(,self.age,self.sex))>>>classTeacher(Person):#定义Teacher子类，继承Person类 def__init__(self,name,age,sex,department):#必须在子类中显式调用父类的构造方法

Person.__init__(self,name,age,sex）print('initTeachername:',self.name) Person.showinfor(self)#显式调用父类的实例方法，必须以self传递参数 self.department=department print('department:',self.department)2023年9月23日17>>>classStudent(Person):#定义Student子类，继承Person类 def__init__(self,name,age,sex,marks):#必须在子类中显式调用父类的构造方法

Person.__init__(self,name,age,sex)print('initStudentname:',) Person.showinfor(self)#显式调用父类的实例方法，必须以self传递参数 self.marks=marks print('marks:',self.marks)>>>t=Teacher('Jake',36,'男','compute')initperson:JakeinitTeachername:Jakename:Jake;age:36;sex:男department:compute>>>s=Student('Rose',16,'女',90)initperson:RoseinitStudentname:Rosename:Rose;age:16;sex:女marks:907.2继承2023年9月23日18

派生类（子类）可以继承父类的公有属性和方法，但是不能继承其私有属性和方法（即以两个下画线“__”开头，不以两个下画线“__”结尾的属性和方法）。如果需要在派生类中调用基类的方法，可以使用内置函数super()或通过“基类名.方法名()”的方式来实现，同时要以self传递参数。Python支持多重继承，所谓多重继承是指子类有两个或两个以上父类。如下所示：>>>classA():defshow(self):print(“IcomefromclassA”)>>>classB(A):#类B是类A的子类，类A是类B的父类defshow(self):print(“IcomefromclassB”)>>>classC(A):#类C是类A的子类，类A是类C的父类defshow(self):print(“IcomefromclassC”)>>>classD(B,C):#类D是多重继承，分别继承类B和类Cpass#占位作用，不执行>>>d=D()>>>d.show()IcomefromclassB

在Python3.X中，如果子类继承的多个父类有同名的方法，则通过子类的实例化对象去调用该同名的方法时，只会执行第一个父类中该同名方法。7.2继承2023年9月23日19Python程序设计第七章面向对象程序设计7.1面向对象程序设计基础7.2继承7.3多态7.4面向对象精选案例小结2023年9月23日212023年9月23日22

多态（polymorphism）指的是一类事物有多种形态，一个抽象类有多个子类，因而多态的概念依赖于继承。如下，Animal动物类，又分为Dog狗类、Cat猫类、Tiger虎类。#定义基类（父类），其实基类本身也是继承了Python中的object类>>>classAnimal(object): def__init__(self,name): =name defsaymyself(self):#定义基类的方法 print('In_Animal_class:Iama{}.'.format())>>>classCat(Animal):#定义子类defsaymyself(self):#同名的方法实现不同的功能print('In_Cat_class:Iama{}.'.format())>>>classDog(Animal):#定义子类defsaymyself(self):#同名的方法实现不同的功能print('In_Dog_class:Iama{}.'.format())>>>classTiger(Animal):#定义子类defsaymyself(self):#同名的方法实现不同的功能print('In_Tiger_class:Iama{}.'.format())7.3多态

2023年9月23日23>>>deftestfunc(obj):#定义一个调用函数print('{}say:'.format())#输出实例的name属性值 obj.saymyself()#调用实例的方法>>>animal1=Animal('animal')#创建不同的对象>>>cat1=Cat('cat')>>>dog1=Dog('dog')>>>tiger1=Tiger('tiger')>>>lst=[animal1,cat1,dog1,tiger1]>>>foriinlst:print()testfunc(i)animal#输出基类实例对象的属性animalsay:In_Animal_class:Iamaanimal.#通过基类实例对象调用基类实例对象的方法cat

#输出子类实例对象的属性catsay:In_Cat_class:Iamacat.#通过子类实例对象调用子类实例对象同名的方法，表现出多态dog#输出子类实例对象的属性dogsay:In_Cat_class:Iamadog.7.3多态

2023年9月23日24tiger#输出子类实例对象的属性tigersay:In_Tiger_class:Iamatiger.>>>isinstance(animal1,Animal)True>>>isinstance(cat1,Animal)True>>>isinstance(cat1,Cat)True>>>isinstance(dog1,Animal)True>>>isinstance(dog1,Dog)True>>>isinstance(dog1,Cat)False7.3多态

2023年9月23日25

多态体现在多个方面：(1)方法的多态性，上述所定义的Cat、Dog、Tiger类都继承了Animal类，但是每个子类都对父类的saymyself()进行了重新定义，从而体现了方法的多态性。(2)变量的多态性，通过isinstance()函数的测试可以看到，dog1既是Animal的实例，又是Dog的实例，以此可以看到变量的多态性。(3)参数的多态性，“deftestfunc(obj):”所定义函数的参数obj，可以是任何的对象，因此在“>>>foriinlst: print()testfunc(i)”

语句中调用testfunc()时，分别传递了animal1、cat1、dog1和tiger1实例对象。从而体现了参数的多态性，其实我们在第5章函数部分，就已经在用了参数的多态性，当时我们定义了add(x,y)函数，可以对整数、实数、复数以及列表、元组和字符串求和，所求的和，是根据输入参数来确定的。7.3多态

2023年9月23日26Python程序设计第七章面向对象程序设计7.1面向对象程序设计基础7.2继承7.3多态7.4面向对象精选案例小结2023年9月23日287.4面向对象精选案例

2023年9月23日29【例7-1】请分别用面向过程程序设计和面向对象程序设计方法实现学生姓名和成绩信息的输入和输出。

（1）信息的存储采用字典方式；（2）定义一个输入函数，一个输出函数。#定义一个函数输入学生的信息definput_studentinfor():#定义一个字典，存放学生信息stud={"name":[],"score":[]}num=int(input("请输入学生数："))foriinrange(num):stud['name'].append(input('请输入姓名：'))stud['score'].append(float(input('请输入成绩：')))returnstud#定义一个函数，输出学生的信息defoutput_studentinfor(**stud):#输出学生信息的表头forkinstud.keys():print(k,end='')print()#获取学生数num=len(stud['name'])#输出每个学生的具体信息foriinrange(num):print(stud['name'][i],"",stud['score'][i])

if__name__=='__main__':stud=input_studentinfor()output_studentinfor(**stud)面向过程的方法2023年9月23日30#定义一个Student类classStudent(object):def__init__(self,name,score):=nameself.score=scoredefoutput_studentinfor(self):print(,"",self.score)#输入信息definput_infor():stu=[]num=int(input("请输入学生数："))foriinrange(num):name=input("请输入姓名：")score=float(input("请输入分数："))#创建每个学生对象student=Student(name,score)#将每个学生追加到列表里stu.append(student)returnstu面向对象的方法采用面向对象程序设计方法，关键就是如何合理地定义和组织类。首先抽象出学生Student类，然后定义学生类的name和score属性，以及将学生信息输出显示的方法，再根据类来创建每个学生实例，将学生实例存入列表中。#输出信息defoutput_infor(*stu):num=len(stu)print(num)print("name","","score")foriinrange(num):stu[i].output_studentinfor()

if__name__=="__main__":stu=input_infor()output_infor(*stu)7.4面向对象精选案例

2023年9月23日31【例7-2】请用面向对象的方法编程计算圆和矩形的面积。要求定义的一个形状基类，圆和矩形是子类。importmath#定义一个基类classShape:defarea(self):return0.0#定义子类圆classCircle(Shape):def__init__(self,r=0.0):self.r=rdefarea(self):returnmath.pi*self.r*self.r#定义子类矩形classRectangle(Shape):def__init__(self,a,b):self.