面向?qū)ο缶幊痰幕舅枷胧牵褐塾诮巧约敖巧g的聯(lián)系。使用面向?qū)ο缶幊趟枷虢鉀Q問題時,開發(fā)人員首先會從問題之中提煉出問題涉及的角色,將不同角色各自的特征和關(guān)系進(jìn)行封裝,以角色為主體,為不同角度定義不同的屬性和方法,以描述角色各自的屬性與行為。
類是對多個對象共同特征的抽象描述,是對象的模板;對象用于描述現(xiàn)實中的個體,它是類的實例。
類的定義格式如下:
class 類名: # 使用class定義類 類名首字母一般為大寫屬性名 = 屬性值 # 定義屬性def 方法名(self,形參1,形參2,...,形參N): # 定義方法 方法中有一個指向?qū)ο蟮哪J(rèn)參數(shù)self方法體
可以看到,在方法定義的參數(shù)中,有一個:self關(guān)鍵字。self關(guān)鍵字是成員方法定義的時候,必須填寫的。
類定義完成后不能直接使用,程序中的類需要實例化為對象才能實現(xiàn)其意義。
對象的創(chuàng)建格式
對象名=類名()
訪問對象成員
對象名.屬性 # 訪問對象屬性對象名.方法() # 訪問對象方法
類中定義的屬性和方法默認(rèn)為公有屬性和方法,該類的對象可以任意訪問類的公有成員。為了契合封裝原則,python支持將類中的成員設(shè)置為私有成員,在一定程度上限制對象對類成員的訪問。
定義私有成員
python通過在類成員名之前添加雙下畫線(__)來限制成員的訪問權(quán)限,語法格式如下:
__屬性名__方法名
class PersonInfo:__weight = 55 # 私有屬性def __info(self): # 私有方法print(f"我的體重是:{__weight}")
私有成員的訪問
對象無法直接訪問類的私有成員。下面演示如何在類內(nèi)部訪問私有屬性和私有方法。
訪問私有屬性。私有屬性可在公有方法中通過指代類本身的默認(rèn)參數(shù)self訪問,類外部可通過公有方法間接獲取類的私有屬性。
class PersonInfo: __weight = 65 # 私有屬性 def get_weight(self): print(f"體重:{self.__weight}kg") # 體重:65kgpersonInfo = PersonInfo()personInfo.get_weight()
訪問私有方法。私有方法同樣在公有方法中通過參數(shù)self訪問。
class PersonInfo: __weight = 65 # 私有屬性 def __info(self): # 私有方法 print(f"我的體重是:{self.__weight}") def get_weight(self): print(f"體重:{self.__weight}kg") self.__info()# 創(chuàng)建PersonInfo類的對象person,訪問公有方法get_weight()personInfo = PersonInfo() # 體重:65kgpersonInfo.get_weight() # 我的體重是:65
類中有兩個特殊的方法:構(gòu)造方法_init_()和析構(gòu)方法__del()__。這兩個方法分別在類創(chuàng)建和銷毀的時候自動調(diào)用。
每個類都有一個默認(rèn)的_init_()方法,如果在定義類時顯示地定義了_init()方法,則創(chuàng)建對象時python解釋器會調(diào)用顯式定義的_init_()方法;如果定義類時沒有顯式定義_init()方法,那么Python解釋器會調(diào)用默認(rèn)的_init()方法。
class Information(object): def __init__(self, name, sex): # 有參構(gòu)造方法 self.name = name # 添加屬性name self.sex = sex # 添加屬性sex def info(self): print(f"姓名:{self.name}") # 姓名:齊納 print(f"性別:{self.sex}") # 性別:男information = Information("齊納", "男")information.info()
注意:前面在類中定義的屬性是類屬性,可以通過對象或類進(jìn)行訪問;在構(gòu)造方法中定義的屬性是實例屬性,只能通過對象進(jìn)行訪問。
在創(chuàng)建對象時,系統(tǒng)會自動調(diào)用_init_()方法,在對象被清理時,系統(tǒng)也會自動調(diào)用一個_del_()方法,這個方法就是類的析構(gòu)方法。
擴(kuò)展:python的垃圾回收機(jī)制。Pyhton中的垃圾回收主要采用的是引用計數(shù)。引用計數(shù)是一種內(nèi)存管理技術(shù),他通過引用計數(shù)器記錄所有對象的引用數(shù)量,當(dāng)對象的引用計數(shù)器數(shù)值為0時,就會將該對象視為垃圾進(jìn)行回收。
import sys# getrefcount()函數(shù)是sys模塊中用于統(tǒng)計對象引用數(shù)量的函數(shù),其返回結(jié)果通常比預(yù)期結(jié)果大1,這是因為getrefcount()函數(shù)也會統(tǒng)計臨時對象的引用class Destruction: def __init__(self): print("對象被創(chuàng)建") def __del__(self): print("對象被銷毀")# 調(diào)用getrefcount()函數(shù)返回Destruction類的對象的引用計數(shù)器的值。destruction = Destruction()print(sys.getrefcount(destruction)) # 2
_str_()
# __str__字符串方法class Student: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def __str__(self): return f"Student類對象,name={self.name},age={self.age}"student = Student("趙無極", 10)# print(student) # <__main__.Student object at 0x0000017F57579390># print(str(student)) # <__main__.Student object at 0x0000017F57579390>print(student) # Student類對象,name=趙無極,age=10print(str(student)) # Student類對象,name=趙無極,age=10# 當(dāng)類對象需要被轉(zhuǎn)換為字符串之時,會輸出如上結(jié)果(內(nèi)存地址)# 我們可以通過__str__方法,控制類轉(zhuǎn)換為字符串的行為。
_lt_ 小于符號比較方法
class Student: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def __lt__(self, other): return self.age < other.agestu1 = Student("周杰倫", 41)stu2 = Student("林俊杰", 42)# 直接對2個對象進(jìn)行比較是不可以的,但是在類中實現(xiàn)__lt__方法,即可同時完成:小于符號 和 大于符號 2種比較print(stu1 < stu2) # True print(stu1 > stu2) # False
_le_ 小于等于比較符號方法
__le__可用于:<=、>=兩種比較運(yùn)算符上。
class Student: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def __le__(self, other): return self.age < other.agestu1 = Student("周杰倫", 41)stu2 = Student("林俊杰", 41)print(stu1 <= stu2) # Trueprint(stu1 >= stu2) # False
_eq_,比較運(yùn)算符實現(xiàn)方法
不實現(xiàn)__eq__方法,對象之間可以比較,但是是比較內(nèi)存地址,也即是:不同對象==比較一定是False結(jié)果。實現(xiàn)了__eq__方法,就可以按照自己的想法來決定2個對象是否相等了。
class Student: def __init__(self, name, age): self.name = name self.age = age def __eq__(self, other): return self.age == other.agestudent1 = Student("周杰庫", 41)student2 = Student("張學(xué)友", 41)print(student2 == student1) # True
擴(kuò)展:實例方法:直接定義、只比普通函數(shù)多一個self參數(shù)的方法是類最基本的方法,這種方法稱為實例方法,它只能通過類實例化的對象調(diào)用。
類方法與實例方法有以下不同:
定義類方法
語法格式如下:
類名.類方法對象名.類方法
class Test: @classmethod def use_class_method(cls): print(f"我是類方法")test = Test()Test.use_class_method() # 類名調(diào)用方法test.use_class_method() # 對象名調(diào)用方法
從輸出結(jié)果可以看出,使用類名或?qū)ο竺烧{(diào)用類方法。
在實例方法中無法修改類屬性的值,但在類方法中可以修改類屬性的值。
class Apple(object): # 定義Apple類 count = 0 # 定義類屬性 def add_one(self): self.count = 1 # 對象方法 @classmethod def add_two(cls): cls.count = 2 # 類方法apple = Apple()apple.add_one()print(Apple.count) # 0print(apple.count) # 1Apple.add_two()print(Apple.count) # 2
從輸出結(jié)果可以看出,調(diào)用實例方法add_one()后訪問count的值為0,說明count的值沒有被修改;調(diào)用類方法add_two()后再次訪問count的值為2,說明類屬性count的值被修改成功。
思考
:通過"self.count=1"只是創(chuàng)建了一個與類屬性同名的實例屬性count并將其賦值為1,而非對類屬性進(jìn)行重新賦值。
靜態(tài)方法與實例方法有以下不同:
class Example: num = 10 # 類屬性 @staticmethod # 定義靜態(tài)方法 def static_method(): print(f"類屬性的值為:{Example.num}") print("--靜態(tài)方法--")example = Example() # 創(chuàng)建對象example.static_method() # 對象調(diào)用Example.static_method() # 類調(diào)用
總結(jié):類方法和靜態(tài)方法的區(qū)別
類方法和靜態(tài)方法最主要的區(qū)別在于類方法有一個cls參數(shù),使用該參數(shù)可以在類方法中訪問類的成員;靜態(tài)方法沒有任何默認(rèn)參數(shù),它無法使用默認(rèn)參數(shù)訪問類的成員。因此,靜態(tài)方法更適合與類無關(guān)的操作。
單繼承指的是子類只繼承一個父類,其語法格式如下:
class 子類(父類):
class Amphibian: name = "兩棲動物" def features(self): print("幼年用腮呼吸") print("成年用肺兼皮膚呼吸")class Frog(Amphibian): # Frog類繼承自Amphibian類 def attr(self): print(f"青蛙是{self.name}") print("我會呱呱叫")frog = Frog() # 創(chuàng)建類的實例化對象print(frog.name) # 訪問父類的屬性 兩棲動物frog.features() # 使用父類的方法 幼年用腮呼吸 成年用肺兼皮膚呼吸frog.attr() # 使用自身的方法 青蛙是兩棲動物 我會呱呱叫
從輸出結(jié)果可以看出,子類繼承父類之后,就擁有了父類繼承的屬性和方法,它既可以調(diào)用自己的方法,也可以調(diào)用從分類繼承的方法。
擴(kuò)展:isinstance()函數(shù)與issubclass()函數(shù)
isinstance(o,t)函數(shù)用于檢查對象的類型,它有兩個參數(shù),第一個參數(shù)是要判斷類型的對象(o),第二個參數(shù)是類型(t),如果o是t類型的對象,則函數(shù)返回True,否則返回False
print(isinstance(frog, Frog)) # True
函數(shù)issubclass(cls,classinfo)用于檢查類的繼承關(guān)系,它也有2個參數(shù):第一個參數(shù)是要判斷的子類型(cls);第二個參數(shù)是要判斷的父類類型(classinfo)。如果cls類型是classinfo類型的子類,則函數(shù)返回True,否則返回False。
print(issubclass(Frog, Amphibian)) # True
多基礎(chǔ)指的是一個子類繼承多個父類,其語法格式如下:
class 子類(父類A, 父類B):
class English: def eng_konw(self): print("具備英語知識")class Math: def math_koow(self): print("具備數(shù)學(xué)知識")class Student(English, Math): def study(self): print("學(xué)生的任務(wù)是學(xué)習(xí)")s = Student()s.eng_konw() # 具備英語知識s.math_koow() # 具備數(shù)學(xué)知識s.study() # 學(xué)生的任務(wù)是學(xué)習(xí)
注意事項
:多個父類中,如果有同名的成員,那么默認(rèn)以繼承順序(從左到右)為優(yōu)先級。即:先繼承的保留,后繼承的被覆蓋
子類可以繼承父類的屬性和方法,若父類的方法不能滿足子類的要求,子類可以重寫父類的方法,以實現(xiàn)輔助的功能。
class Felines: def speciality(self): print("貓科動物特長是爬樹")class Cat(Felines): name = "貓" def speciality(self): print(f"{self.name}會抓老鼠") print(f"{self.name}會爬樹")cat = Cat()cat.speciality()
程序運(yùn)行結(jié)果:
貓會抓老鼠貓會爬樹
如果子類重寫了父類的方法,但仍希望調(diào)用父類中的方法,可以通過super()函數(shù)調(diào)用父類的方法。
super()函數(shù)使用方法如下:
super().方法名()
class Felines: def speciality(self): print("貓科動物特長是爬樹")class Cat(Felines): name = "貓" def speciality(self): print(f"{self.name}會抓老鼠") print(f"{self.name}會爬樹") print("*" * 20) super().speciality()cat = Cat()cat.speciality()
程序運(yùn)行結(jié)果如下:
貓會抓老鼠貓會爬樹********************貓科動物特長是爬樹
從輸出結(jié)果可以看出,通過super()函數(shù)可以訪問被重寫的父類方法。
在Python中,多態(tài)值在不考慮對象類型的情況下使用對象。Python中并不需要顯式指定對象的類型,只要對象具有預(yù)期的方法和表達(dá)式操作符,就可以使用對象。
pass關(guān)鍵字的作用是什么?
pass是占位語句,用來保證函數(shù)(方法)或類定義的完整性,表示無內(nèi)容,空的意思。
class Animal(object): # 定義父類Animal def move(self): passclass Rabbit(Animal): # 定義子類Rabbit def move(self): print("兔子蹦蹦跳跳")class Snail(Animal): # 定義子類Snail def move(self): print("蝸牛緩慢爬行")def test(obj): obj.move()rabbit = Rabbit()test(rabbit) # 接受Rabbit對象snail = Snail()test(snail) # 接受Snail對象
程序運(yùn)行結(jié)果
兔子蹦蹦跳跳蝸牛緩慢爬行
從運(yùn)行結(jié)果看出,同一個函數(shù)會根據(jù)參數(shù)的類型去調(diào)用不同的方法,從而產(chǎn)生不同的結(jié)果。
Pyhton在3.5版本的時候引入了類型注解,以方便靜態(tài)類型檢查工具,IDE等第三方工具。
類型注解:在代碼中涉及數(shù)據(jù)交互的地方,提供數(shù)據(jù)類型的注解(顯示的說明)。
主要功能:
支持:
類型注解的語法
基礎(chǔ)語法:變量:類型
# 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型注解var1: int = 10var2: float = 3.1515926var3: bool = Truevar_4: str = "boost"# 類對象類型注解class Student: passstu: Student = Student()# 基礎(chǔ)容器類型注解my_list: list = [1, 2, 4]my_tuple: tuple = (1, 2, 3)my_set: set = {1, 2, 4}my_dict: dict = {"name": "張三"}my_str: str = "李四"# 容器類型詳細(xì)注解""" 1. 元組類型設(shè)置類型詳細(xì)注解,需要將每一個元素都標(biāo)記出來 2. 字典類型設(shè)置類型詳細(xì)注解,需要2個類型,第一個是key,第二個是value"""my_list1: list[int] = {1, 2, 4}my_tuple1: tuple[str, int, bool] = ("張三", 34, True)my_set1: set[int] = {1, 2, 4}my_dict1: dict[str, int] = {"name": "張三"}
除了使用 變量: 類型, 這種語法做注解外,也可以在注釋中進(jìn)行類型注解。語法:#type: 類型
# 在注釋中進(jìn)行類型注解class Student:passvar_1 = random.randint(1, 10) # type:intvar_2 = json.loads(data) # type:dict[str,int]var_3 = func() # type:Student
tips:一般,無法直接看出變量類型之時會添加變量的類型注解。
類型注解的限制
類型注解主要功能在于:
并不會真正的對類型做驗證和判斷,也就是說,類型注解僅僅是提示性的,不是決定性的。
var_1: int = "張三"var_2: str = 123# 該代碼是不會報錯的
總結(jié)
函數(shù)和方法的形參類型注解語法:
def 函數(shù)方法名(形參名:類型,形參名:類型,.......):pass
def add(x: int, y: int): return x + yadd(1, 3)def func(data: list): data.append(1)
函數(shù)(方法)的返回值也是可以添加類型注解的。語法如下:
def 函數(shù)方法名(形參:類型,形參:類型, .....) -> 返回值類型:pass
def add(x: int, y: int) -> int: return x + ydef func(data: list[int]) -> list[int]: pass
使用Union[類型,...,類型]可以定義聯(lián)合類型注解
mylist: list[int] = [1, 2, 3]my_dict: dict[str, int] = {"age": 31, "num": 1}mylist = [1, 2, "name"]my_dict = {"name": "周杰倫", "age": 43}from typing import Unionmylist: list[Union[str, int]] = [1, 2, "name"]my_dict: dict[str, Union[str, int]] = {"name": "周杰倫", "age": 43}
# Union聯(lián)合類型注解,在變量注解、函數(shù)(方法)形參和返回值注解中,均可使用。my_list: list[Union[int, str]] = [1, 2, "張三", "李四"]my_dict: dict[Union[int, str]] = [1, 2, "張三", "李四"]def func(data: Union[int, str]) -> Union[int, str]: pass
總結(jié):
基本需求
實現(xiàn)代碼:
class Student: def __init__(self, name, age, address, count): self.name = name self.age = age self.address = address self.count = count print(f"學(xué)生{count}信息錄入完成,信息為:【學(xué)生姓名:{self.name},年齡:{self.age},地址:{self.address}】") count += 1for i in range(1, 11): print(f"當(dāng)前錄入第{i}位學(xué)生信息,總共需錄入10位學(xué)生信息") name = input("請輸入學(xué)生姓名:") age = input("請輸入學(xué)生年齡:") address = input("請輸入學(xué)生地址:") student = Student(name, age, address, i)
某公司,有2份數(shù)據(jù)文件,現(xiàn)需要對其進(jìn)行分析處理,計算每日的銷售額并以柱狀圖表的形式進(jìn)行展示。
數(shù)據(jù)內(nèi)容
1月份數(shù)據(jù)是普通文本,使用逗號分割數(shù)據(jù)記錄,從前到后分別是(日期,訂單id,銷售額,銷售省份)
2月份數(shù)據(jù)是JSON數(shù)據(jù),同樣包含(日期,訂單id,銷售額,銷售省份)
需求分析
實現(xiàn)代碼如下:
數(shù)據(jù)定義:data_define.py
"""數(shù)據(jù)定義的類"""class Record: def __init__(self, date, order_id, money, province): self.date = date # 訂單日期 self.order_id = order_id # 訂單ID self.money = money # 訂單金額 self.province = province # 銷售省份 def __str__(self): return f"訂單日期={self.date},訂單ID={self.order_id},訂單金額={self.money},銷售省份={self.province}"
操作文件:file_define.py
"""和文件相關(guān)的類定義"""import json# 導(dǎo)包from data_define import Record# 先定義一個抽象類用來做頂層設(shè)計,確定有哪些功能需要實現(xiàn)class FileReader: # 抽象方法 def reader_data(self) -> list[Record]: # 讀取文件數(shù)據(jù),讀到的每一條數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)換為Record對象,將他們都封裝到list內(nèi)返回即可 passclass TextFileReader(FileReader): def __init__(self, path): self.path = path # 定義成員變量記錄文件路徑 # 復(fù)寫(實現(xiàn)抽象方法)父類的方法 def reader_data(self) -> list[Record]: f = open(self.path, "r", encoding="UTF-8") record_list: list[Record] = [] for line in f.readlines(): line = line.strip() # 消除讀取到的每一行數(shù)據(jù)中的\n data_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): self.path = path # 定義成員變量記錄文件路徑 # 復(fù)寫(實現(xiàn)抽象方法)父類的方法 def reader_data(self) -> list[Record]: f = open(self.path, "r", encoding="UTF-8") record_list: list[Record] = [] for line in f.readlines(): data_dict = json.loads(line) record = Record(data_dict["date"], data_dict["order_id"], int(data_dict["money"]), data_dict["province"]) record_list.append(record) f.close() return record_list# 測試使用if __name__ == "__main__": text_file_reader = TextFileReader("2011年1月銷售數(shù)據(jù).txt") json_filer_reader = JsonFileReader("2011年2月銷售數(shù)據(jù)JSON.txt") list1 = text_file_reader.reader_data() list2 = json_filer_reader.reader_data() for l in list1: print(l) for l in list2: print(l)
主文件:main.py
"""面向?qū)ο?,?shù)據(jù)分析案例,主業(yè)務(wù)邏輯代碼實現(xiàn)步驟:1.設(shè)計一個類,可以完成數(shù)據(jù)的封裝2.設(shè)計一個抽象類,定義文件讀取的相關(guān)功能,并使用子類實現(xiàn)具體功能3.讀取文件,生產(chǎn)數(shù)據(jù)對象4.進(jìn)行數(shù)據(jù)需求的邏輯計算(計算每一天的銷售額)5.通過PyEcharts進(jìn)行圖形繪制"""from file_define import FileReader, TextFileReader, JsonFileReaderfrom data_define import Recordfrom pyecharts.charts import Barfrom pyecharts.options import *from pyecharts.globals import ThemeTypetext_file_reader = TextFileReader("2011年1月銷售數(shù)據(jù).txt")json_file_reader = JsonFileReader("2011年2月銷售數(shù)據(jù)JSON.txt")jan_data: list[Record] = text_file_reader.reader_data()feb_data: list[Record] = json_file_reader.reader_data()# 將2個月份的數(shù)據(jù)合并為一個list來存儲all_data: list[Record] = jan_data + feb_data# 開始進(jìn)行數(shù)據(jù)計算# {"2011-1-1": 1234, "2011-01-02": 100}data_dict = {}for record in all_data: if record.date in data_dict.keys(): # 當(dāng)前日期已經(jīng)有記錄了,所以和老記錄做累加即可 data_dict[record.date] += record.money else: data_dict[record.date] = record.money# 可視化圖表開發(fā)bar = Bar(init_opts=InitOpts(theme=ThemeType.LIGHT))bar.add_xaxis(list(data_dict.keys())) # 添加x軸的數(shù)據(jù)bar.add_yaxis("銷售額", list(data_dict.values()), label_opts=LabelOpts(is_show=False)) # 添加了y軸的數(shù)據(jù)bar.set_global_opts( title_opts=TitleOpts(title="每日銷售額"))bar.render("每日銷售額柱狀圖.html")
程序運(yùn)行結(jié)果如下:
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