面向对象编程 是最有效的软件编写方法之一。在面向对象编程中，你编写表示现实世界中的事物和情景的类，并基于这些类来创建对象。编写类时，你定义一大类对象都有的通用行为。基于类创建对象时，每个对象都自动具备这种通用行为，然后可根据需要赋予每个对象独特的个性。使用面向对象编程可模拟现实情景，其逼真 程度达到了令你惊讶的地步。
根据类来创建对象被称为实例化 ，这让你能够使用类的实例。你将编写一些类并创建其实例。你将指定可在实例中存储什么信息，定义可对这些实例执行 哪些操作。你还将编写一些类来扩展既有类的功能，让相似的类能够高效地共享代码。你将把自己编写的类存储在模块中，并在自己的程序文件中导入其他程序员编 写的类。
理解面向对象编程有助于你像程序员那样看世界，还可以帮助你真正明白自己编写的代码:不仅是各行代码的作用，还有代码背后更宏大的概念。了解类背后的概念 可培养逻辑思维，让你能够通过编写程序来解决遇到的几乎任何问题。
随着面临的挑战日益严峻，类还能让你以及与你合作的其他程序员的生活更轻松。如果你与其他程序员基于同样的逻辑来编写代码，你们就能明白对方所做的工作; 你编写的程序将能被众多合作者所理解，每个人都能事半功倍。
#! /usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
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@Author:gcan
@Email:1528667112@qq.com
@Site:http://www.gcan.top
@File:class.py
@Software:PyCharm
@Date:2018-04-23 22:13:56
@Version:1.0.0
'''
创建和使用类
使用类几乎可以模拟任何东西。下面来编写一个表示小狗的简单类Dog ——它表示的不是特定的小狗，而是任何小狗。
对于大多数宠物狗，我们都知道些什么呢?它们都有名字 和年龄;我们还知道，大多数小狗还会蹲下和打滚。由于大多数小狗都具备上述两项信息(名字和年龄)和两种行为(蹲下和打滚)，
我们的Dog 类将包含它们。这个类让 Python知道如何创建表示小狗的对象。编写这个类后，我们将使用它来创建表示特定小狗的实例。
创建Dog 类
根据Dog 类创建的每个实例都将存储名字和年龄。我们赋予了每条小狗蹲下(sit() )和打滚(roll_over() )的能力:
# class Dog():
# """一次模拟小狗的简单尝试"""
# def __init__(self, name, age):
# """初始化属性name和age"""
# self.name = name
# self.age = age
# def sit(self):
# """模拟小狗被命令时蹲下"""
# print(self.name.title() + " is now sitting.")
# def roll_over(self):
# """模拟小狗被命令时打滚"""
# print(self.name.title() + " rolled over!")
我们定义了一个名为Dog 的类。根据约定，在Python中，首字母大写的 名称指的是类。这个类定义中的括号是空的，因为我们要从空白创建这个类。
我们编写了一个文档字符串，对这个类的功能作了描述。
方法init()
类中的函数称为方法,就目前而言，唯一重要的差别是调用方法的方式。init() 是一个特殊的方法，每当你根据Dog 类创建新实例时，Python都会自动运行它。
在这个方法的名称中，开头和末尾各有两个下划线，这是一种约定，旨在避免Python默认方法与普通方法发生名称冲突。
我们将方法init() 定义成了包含三个形参:self 、name 和age 。在这个方法的定义中，形参self 必不可少，还必须位于其他形参的前面。
为何必须在方法定义中包含形参self呢?因为Python调用这个init() 方法来创建Dog 实例时，将自动传入实参self。
每个与类相关联的方法调用都自动传递实参self ，它是一个指向实例本身的引用，让实例能够访问类中的属性和方法。
我们创建Dog 实例时，Python将调用Dog 类的方法init() 。
我们将通过实参向Dog() 传递名字和年龄;self 会自动传递，因此我们不需要传递它。每当我们根据Dog 类创建实例时，都只需给最后两个形参(name 和age )提供值.
以self为前缀的变量都可供类中的所有方法使用，我们还可以通过类的任何实例来访问这些变量。self.name = name获取存储在形
参name 中的值，并将其存储到变量name 中，然后该变量被关联到当前创建的实例。self.age = age 的作用与此类似。像这样可通过实例访问的变量称为属性 。
Dog 类还定义了另外两个方法:sit() 和roll_over() 。由于这些方法不需要额外的信息，如名字或年龄，因此它们只有一个形参self 。
我们后面将创建的实例能 够访问这些方法，换句话说，它们都会蹲下和打滚。当前，sit() 和roll_over() 所做的有限，它们只是打印一条消息，指出小狗正蹲下或打滚。
但可以扩展这些方法以模拟 实际情况:如果这个类包含在一个计算机游戏中，这些方法将包含创建小狗蹲下和打滚动画效果的代码。
如果这个类是用于控制机器狗的，这些方法将引导机器狗做出蹲下和打 滚的动作。
# my_dog = Dog('willie', 6)
# print("My dog's name is " + my_dog.name.title() + ".")
# print("My dog is " + str(my_dog.age) + " years old.")
我们让Python创建一条名字为'willie' 、年龄为6 的小狗。遇到这行代码时，Python使用实参'willie' 和6 调用Dog 类 中的方法init() 。
方法init() 创建一个表示特定小狗的示例，并使用我们提供的值来设置属性name 和age 。
方法init() 并未显式地包含return 语句， 但Python自动返回一个表示这条小狗的实例。我们将这个实例存储在变量my_dog 中。
在这里，命名约定很有用:我们通常可以认为首字母大写的名称(如Dog )指的是类，而 小写的名称(如my_dog )指的是根据类创建的实例。
根据Dog 类创建实例后，就可以使用句点表示法来调用Dog 类中定义的任何方法。下面来让小狗蹲下和打滚:
# my_dog.sit()
# my_dog.roll_over()
使用类和实例
你可以使用类来模拟现实世界中的很多情景。类编写好后，你的大部分时间都将花在使用根据类创建的实例上。你需要执行的一个重要任务是修改实例的属性。你可以直接修改
实例的属性，也可以编写方法以特定的方式进行修改
Car 类
下面来编写一个表示汽车的类，它存储了有关汽车的信息，还有一个汇总这些信息的方法:
# class Car():
# """一次模拟汽车的简单尝试"""
# def __init__(self, make, model, year):
# """初始化描述汽车的属性"""
# self.make = make
# self.model = model
# self.year = year
# def get_descriptive_name(self):
# """返回整洁的描述性信息"""
# long_name = str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
# return long_name.title()
#
# my_new_car = Car('audi', 'a4', 2016)
# print(my_new_car.get_descriptive_name())
定义了方法init() 。与前面的Dog 类中一样，这个方法的第一个形参为self ;我们还在这个方法中包含了另外三个形参:make 、model 和year 。
方法init() 接受这些形参的值，并将它们存储在根据这个类创建的实例的属性中。创建新的Car 实例时，我们需要指定其制造商、型号和生产年份。
定义了一个名为get_descriptive_name() 的方法，它使用属性year 、make 和model 创建一个对汽车进行描述的字符串，让我们无需分别打印每个属性的值。
为在这个方法中访问属性的值，我们使用了self.make 、self.model 和self.year 。根据Car 类创建了一个实例，并将其存储到变量my_new_car 中。
接下来，我们调用方法get_descriptive_name() ，指出我们拥有的是一辆什么样的汽车:
给属性指定默认值
类中的每个属性都必须有初始值，哪怕这个值是0或空字符串。在有些情况下，如设置默认值时，在方法init() 内指定这种初始值是可行的;
如果你对某个属性这样做了，就无需包含为它提供初始值的形参。
# class Car():
# """一次模拟汽车的简单尝试"""
# def __init__(self, make, model, year):
# """初始化描述汽车的属性"""
# self.make = make
# self.model = model
# self.year = year
# self.odometer_reading = 0
# def get_descriptive_name(self):
# """返回整洁的描述性信息"""
# long_name = str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
# return long_name.title()
#
# def read_odometer(self):
# """打印一条指出汽车里程的消息"""
# print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " miles on it.")
#
# my_new_car = Car('audi', 'a4', 2016)
# print(my_new_car.get_descriptive_name())
# my_new_car.read_odometer()
当Python调用方法init() 来创建新实例时，将像前一个示例一样以属性的方式存储制造商、型号和生产年份。
接下来，Python将创建一个名 为odometer_reading 的属性，并将其初始值设置为0，我们还定义了一个名为read_odometer() 的方法，它让你能够轻松地获悉汽车的里程。
出售时里程表读数为0的汽车并不多，因此我们需要一个修改该属性的值的途径。
修改属性的值
可以以三种不同的方式修改属性的值:直接通过实例进行修改;通过方法进行设置;通过方法进行递增(增加特定的值)。下面依次介绍这些方法。
- 直接修改属性的值
要修改属性的值，最简单的方式是通过实例直接访问它。下面的代码直接将里程表读数设置为23:
我们使用句点表示法来直接访问并设置汽车的属性odometer_reading 。这行代码让Python在实例my_new_car 中找到属性odometer_reading ，并将该属性的值 设置为23:
my_new_car.odometer_reading = 23
my_new_car.read_odometer()
有时候需要像这样直接访问属性，但其他时候需要编写对属性进行更新的方法。
通过方法修改属性的值
如果有替你更新属性的方法，将大有裨益。
这样，你就无需直接访问属性，而可将值传递给一个方法，由它在内部进行更新。
下面的示例演示了一个名为update_odometer() 的方法:
# class Car():
# """一次模拟汽车的简单尝试"""
# def __init__(self, make, model, year):
# """初始化描述汽车的属性"""
# self.make = make
# self.model = model
# self.year = year
# self.odometer_reading = 0
# def get_descriptive_name(self):
# """返回整洁的描述性信息"""
# long_name = str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
# return long_name.title()
#
# def read_odometer(self):
# """打印一条指出汽车里程的消息"""
# print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " miles on it.")
#
# # def update_odometer(self, mileage):
# # """将里程表读数设置为指定的值"""
# # self.odometer_reading = mileage
#
# def update_odometer(self, mileage):
# """ 将里程表读数设置为指定的值 禁止将里程表读数往回调 """
#
# if mileage >= self.odometer_reading:
# self.odometer_reading = mileage
# else:
# print("You can't roll back an odometer!")
#
# my_new_car = Car('audi', 'a4', 2016)
# print(my_new_car.get_descriptive_name())
# my_new_car.update_odometer(23)
# my_new_car.read_odometer()
# my_new_car.update_odometer(3)
# my_new_car.read_odometer()
对Car 类所做的唯一修改是添加了方法update_odometer() 。
这个方法接受一个里程值，并将其存储到self.odometer_reading 中。我们调用 了update_odometer() ，并向它提供了实参23(该实参对应于方法定义中的形参mileage )。
它将里程表读数设置为23;而方法read_odometer() 打印该读数:
可对方法update_odometer() 进行扩展，使其在修改里程表读数时做些额外的工作。下面来添加一些逻辑，禁止任何人将里程表读数往回调
继承
编写类时，并非总是要从空白开始。如果你要编写的类是另一个现成类的特殊版本，可使用继承 。一个类继承 另一个类时，它将自动获得另一个类的所有属性和方法;原有的 类称为父类 ，而新类称为子类 。子类继承了其父类的所有属性和方法，同时还可以定义自己的属性和方法。 子类的方法 init() 创建子类的实例时，Python首先需要完成的任务是给父类的所有属性赋值。为此，子类的方法init() 需要父类施以援手。
例如，下面来模拟电动汽车。电动汽车是一种特殊的汽车，因此我们可以在前面创建的Car 类的基础上创建新类ElectricCar ，这样我们就只需为电动汽车特有的属性和行为 编写代码。
下面来创建一个简单的ElectricCar 类版本，它具备Car 类的所有功能:
class Car():
"""一次模拟汽车的简单尝试"""
def __init__(self, make, model, year):
self.make = make
self.model = model
self.year = year
self.odometer_reading = 0
def get_descriptive_name(self):
long_name = str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
return long_name.title()
def read_odometer(self):
print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " miles on it.")
def update_odometer(self, mileage):
if mileage >= self.odometer_reading:
self.odometer_reading = mileage
else:
print("You can't roll back an odometer!")
def increment_odometer(self, miles):
self.odometer_reading += miles
def fill_gas_tank(self): # 重写父类的方法，如果父类有该方法将会运行本方法
"""电动汽车没有油箱"""
print("This car doesn't need a gas ## tank!")
# class ElectricCar(Car):
# """电动汽车的独特之处"""
# def __init__(self, make, model, year):
# """初始化父类的属性"""
# super().__init__(make, model, year)
#
# my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
# print(my_tesla.get_descriptive_name())
给子类定义属性和方法
让一个类继承另一个类后，可添加区分子类和父类所需的新属性和方法。 下面来添加一个电动汽车特有的属性(电瓶)，以及一个描述该属性的方法。
我们将存储电瓶容量，并编写一个打印电瓶描述的方法:
# class ElectricCar(Car):
# """Represent aspects of a car, specific to electric vehicles."""
# def __init__(self, make, model, year):
# """
# 电动汽车的独特之处
# 初始化父类的属性，再初始化电动汽车特有的属性
# """
# super().__init__(make, model, year)
# self.battery_size = 70
#
# def describe_battery(self):
# """打印一条描述电瓶容量的消息"""
# print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-kWh battery.")
#
# def fill_gas_tank(self): #重写父类的方法，如果父类有该方法将会运行本方法
# """电动汽车没有油箱"""
# print("This car doesn't need a gas tank!")
#
# my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
# print(my_tesla.get_descriptive_name())
# my_tesla.describe_battery()
# my_tesla.fill_gas_tank()
将实例用作属性
使用代码模拟实物时，你可能会发现自己给类添加的细节越来越多:属性和方法清单以及文件都越来越长。在这种情况下，可能需要将类的一部分作为一个独立的类提取出来。
你可以将大型类拆分成多个协同工作的小类。
例如，不断给ElectricCar 类添加细节时，我们可能会发现其中包含很多专门针对汽车电瓶的属性和方法。在这种情况下，我们可将这些属性和方法提取出来，放到另一个名
为Battery 的类中，并将一个Battery 实例用作ElectricCar 类的一个属性:
class Battery():
"""一次模拟电动汽车电瓶的简单尝试"""
def __init__(self, battery_size=70):
"""初始化电瓶的属性"""
self.battery_size = battery_size
def describe_battery(self):
"""打印一条描述电瓶容量的消息"""
print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-kWh battery.")
class ElectricCar(Car):
"""电动汽车的独特之处"""
def __init__(self, make, model, year):
""" 初始化父类的属性，再初始化电动汽车特有的属性 """
super().__init__(make, model, year)
self.battery = Battery()
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.battery.describe_battery()
我们定义了一个名为Battery 的新类，它没有继承任何类。方法init() 除self 外，还有另一个形参battery_size 。
这个形参是可选的:如果没有给 它提供值，电瓶容量将被设置为70。方法describe_battery() 也移到了这个类中。
在ElectricCar 类中，我们添加了一个名为self.battery 的属性。这行代码让Python创建一个新的Battery 实例(由于没有指定尺寸，因此为默认值70 )，
并将 该实例存储在属性self.battery 中。每当方法init() 被调用时，都将执行该操作;因此现在每个ElectricCar 实例都包含一个自动创建的Battery 实例。
我们创建一辆电动汽车，并将其存储在变量my_tesla 中。要描述电瓶时，需要使用电动汽车的属性battery
Python标准库
Python标准库 是一组模块，安装的Python都包含它。你现在对类的工作原理已有大致的了解，可以开始使用其他程序员编写好的模块了。可使用标准库中的任何函数和类，为此 只需在程序开头包含一条简单的import 语句。下面来看模块collections 中的一个类——OrderedDict 。
字典让你能够将信息关联起来，但它们不记录你添加键—值对的顺序。要创建字典并记录其中的键—值对的添加顺序，可使用模块collections 中的OrderedDict 类。OrderedDict 实例的行为几乎与字典相同，区别只在于记录了键—值对的添加顺序。
将记录被调查者参与调查的顺序
from collections import OrderedDict
favorite_languages = OrderedDict()
favorite_languages['jen'] = 'python'
favorite_languages['sarah'] = 'c'
favorite_languages['edward'] = 'ruby'
favorite_languages['phil'] = 'python'
for name, language in favorite_languages.items():
print(name.title() + "'s favorite language is " + language.title() + ".")
类编码风格
你必须熟悉有些与类相关的编码风格问题，在你编写的程序较复杂时尤其如此。
类名应采用驼峰命名法 ，即将类名中的每个单词的首字母都大写，而不使用下划线。实例名和模块名都采用小写格式，并在单词之间加上下划线。
对于每个类，都应紧跟在类定义后面包含一个文档字符串。这种文档字符串简要地描述类的功能，并遵循编写函数的文档字符串时采用的格式约定。每个模块也都应包含一个文 档字符串，对其中的类可用于做什么进行描述。
可使用空行来组织代码，但不要滥用。在类中，可使用一个空行来分隔方法;而在模块中，可使用两个空行来分隔类。 需要同时导入标准库中的模块和你编写的模块时，先编写导入标准库模块的import 语句，再添加一个空行，然后编写导入你自己编写的模块的import 语句。在包含多
条import 语句的程序中，这种做法让人更容易明白程序使用的各个模块都来自何方。
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