一、类的含义
1.1类的作用(理解)
收集学生信息时,如果让同学们自主填写,信息的顺序、格式不一,内容混乱。如果发给同学们既定的表格,同学们按照规定的顺序、格式进行填写,那信息就会一目了然,如下图所示:
在程序中如果简单地使用变量来记录学生信息,不仅在创建变量,赋值这一步繁琐,在使用学生信息相关变量的时候,也非常不便,如下列代码所示:
#学生小明的信息
student_name1='小明'
student_ID1=10234049980
student_age1=19
student_year1=2021
student_class1='会计7班'
#学生小刚的信息
student_name2='小刚'
student_ID2=10234057760
student_age2=20
student_year2=2020
student_class2='土木3班'
类的作用就相当于上图中的表格,类相当于一个范式,在程序中也可以做到和生活中一样,以设计表格、生产表格、填写表格的形式组织信息,示例如下(此处看懂即可,语法在1.2中细讲):
#在程序中设计表格,我们称之为:设计类( class )
class Student_info:name=None #学生姓名ID=None #学生学号age=None #学生年龄year=None #学生年级classes=None #学生班级#在程序中打印生产表格,我们称之为:创建对象
stu1=Student_info()
stu2=Student_info()#在程序中填写表格,我们称之为:对象属性赋值
stu1.name='小明'
stu1.ID=10234049980
stu1.age=19
stu1.year=2021
stu1.classes='会计7班'
这样写代码只是为了让大家理解类的角色,继续往下学习,可以将代码写得更简洁高效。
1.2类的语法
类由两部分组成,包括类的属性和类的行为。
语法:
class 类名称:
类的属性
类的行为
- 类的属性:即定义在类中的变量(成员变量)
- 类的行为:即定义在类中的函数(成员方法)
创建类对象的语法:
对象=类名称()
成员方法的定义语法:
def 方法名 (self,形参1,形参2,……):
方法体
在方法定义的列表中,有一个self关键字,self关键字是成员方法定义时必须写的。
- 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时, 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
我们利用类来描述书本信息(书名、作者、售价),示例如下:
#设计类( class )
class Book:#定义成员变量name=None #书名author=None #作者price=None #价格#定义成员方法def instru(self):print(f'《{self.name}》作者为{self.author},价格为{self.price}元')
#创建对象
book1=Book()
#赋值
book1.name='往昔之光'
book1.author='星河'
book1.price=20
#调用成员方法
book1.instru() #定义参数列表中只有self,调用时无须传参
输出:
《往昔之光》作者为星河,价格为20元
二、类和对象
类有属性和行为,现实世界的事物也有属性和行为,比如打扫卫生这件事,属性是:何人、何时、何地,行为是:擦桌子、扫地、拖地,或者又比如饮水机这个物体,属性是:颜色、体积、重量,行为是:烧水、保温。使用程序中的类,可以完美的描述现实世界的事物,那我们为什么还需要创建对象呢?
因为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。
例如我们要设计一款闹钟,代码如下所示:
#设计闹钟图纸——设计类
class Clock:ID=None #序列号price=None #价格#响铃def ring(self):import winsoundwinsound.Beep(2000,3000)#声音频率,持续时间
#根据图纸进行生产——创建对象
clock1=Clock()
#使用对象的属性和行为(完成具体工作)
clock1.ID=123456
clock1.price=39
print(f'闹钟的ID为{clock1.ID},价格为{clock1.price}元')
clock1.ring()
运行代码后,会得到如下输出,且听到铃声。
闹钟的ID为123456,价格为39元
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。
三、构造方法
Python 类内置的方法有很多,这些内置的类方法各自有各自特殊的功能,被称之为:魔术方法,我们主要了解以下5个方法即可。
3.1__init__( ) 方法
在给类对象赋值时,我们可以依次为对象的属性赋值,但是当属性较多时,就会比较麻烦。我们也可以只用一行代码进行赋值,高效地进行这个过程,此时就需要用到__init__( ) 方法。 __init__( ) 方法是Python 类中的构造方法之一,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。
借此特性可以给成员变量赋值,所以我们才能完成只用一行代码进行赋值。
代码示例:
class Book:#定义成员变量name=None #书名author=None #作者price=None #价格# 定义成员方法def __init__(self,name,author,price):self.name=name #书名self.author=author #作者self.price=price #价格print(f'《{self.name}》作者为{self.author},价格为{self.price}元')
#创建对象并赋值
book2=Book('红楼梦','曹雪芹',79)#像传参一样,按顺序赋值
输出:
《红楼梦》作者为曹雪芹,价格为79元
注意:
- init 前后都有 2 个下划线
- 构造方法属于成员方法,要在参数列表中加上 self 关键字
我们可以写得更简略,在定义类的时候,定义成员变量这一步也可以省略:
class Book:# 定义成员方法def __init__(self,name,author,price):self.name=name #书名self.author=author #作者self.price=price #价格print(f'《{self.name}》作者为{self.author},价格为{self.price}元')
#创建对象
book2=Book('红楼梦','曹雪芹',79)
是否使用__init__ ( )方法可以对比一下:
3.2__str__ ( )方法
__str__ ( )字符串方法可以控制类对象转换为字符串。
我们先看这段代码:
#设计类
class Room:def __init__(self,desk,chair):self.desk = desk # 桌子的数量self.chair=chair #椅子的数量
#创建对象并赋值
room1=Room(12,12)print(room1)
打印类对象,获得的是其内存地址,输出如下:
<__main__.Room object at 0x0000020A8BB73D30>
使用__str__ ( )字符串方法,控制输出的内容,再次打印类对象,输出就是我们控制的内容:
#设计类
class Room:def __init__(self,desk,chair):self.desk = desk # 桌子的数量self.chair=chair #椅子的数量def __str__(self):return f'桌子有{self.desk}张,椅子有{self.chair}个'
#创建对象并赋值
room1=Room(12,12)print(room1)
输出:
桌子有12张,椅子有12个
3.3__lt__( )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 大于符号的比较。
- 参数: other (另一个类对象)
- 返回值: True 或 False(实际判断是否与方法中定义一致)
比如我们要比较职工的年龄:
代码示例:
#设计类
class staff():def __init__(self,name,age):self.name=nameself.age=agedef __lt__(self,other):return self.age<other.age
#创建对象并赋值
sta1=staff('小明',24)
sta2=staff('小刚',26)
print(sta1<sta2)
输出:
True
3.4__le__( )方法
同__lt__( )方法类似, __le__( )方法用于 <= 和 >= 两种比较运算。
- 参数: other (另一个类对象)
- 返回值: True 或 False(实际判断是否与方法中定义一致)
代码示例:
#设计类
class staff():def __init__(self,name,age):self.name=nameself.age=agedef __le__(self,other):return self.age<=other.age
#创建对象并赋值
sta1=staff('小明',23)
sta2=staff('小刚',26)
sta3=staff('小蓝',26)
sta4=staff('小雨',22)
print(sta1<=sta2) #小明比小刚年龄小,结果为True
print(sta2>=sta3) #小刚比小蓝年龄一样大小,结果为True
print(sta1<=sta4) #小明比小雨年龄大,结果为False
输出:
True
True
False
3.5__eq__( )方法
__eq__ 方法,用于比较 2 个对象(指定的部分)是否相等。
- 参数: other(另一个类对象)
- 返回值: True 或 False
代码示例:
#设计类
class staff():def __init__(self,name,age):self.name=nameself.age=agedef __eq__(self,other):return self.age==other.age
#创建对象并赋值
sta1=staff('小明',23)
sta2=staff('小刚',26)
sta3=staff('小蓝',26)
sta4=staff('小雨',22)print(sta2==sta3) #小刚和小蓝年龄相等,结果为True
输出:
True
代码示例:
#设计类
class staff():def __init__(self,name,age):self.name=nameself.age=agedef __eq__(self,other):return self.name==other.name
#创建对象并赋值
sta1=staff('小明',23)
sta2=staff('小刚',26)
sta3=staff('小蓝',26)
sta4=staff('小雨',22)print(sta2==sta3) #小刚和小蓝姓名不同,结果为False
输出:
False
四、类型注解
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
我们在PyCharm中编写代码时,经常会出现如下图中的提示:
这是因为PyCharm能确定list1是列表类型,可以做出提示。
当PyCharm不能确定数据类型时,无法做成提示。如下图,定义一个函数 func ,接收一个参数 data,PyCharm不能确定data的类型,自然也无法提示。
当我们调用方法(内置模块提供的),进行传参的时候,按快捷键 ctrl + p 会弹出提示。
4.1变量的类型注解
为变量设置类型注解有2种方式。
4.1.1变量:类型
为变量设置类型注解的第一种方式,利用基础语法:变量:类型
如下列代码所示:
#基础数据类型注解
var1:int=10
var2:float=3.14
var3:bool=True
var4:str='apple'
#类对象类型注解
class Book:name=None #书名author=None #作者price=None #价格
book:Book=Book()
#基础容器类型注解
list1:list=[1,2,3,4]
tuple1:tuple=(1,2,3,4)
set1:set={1,2,3,4}
dict1:dict={'abc':666}
str1:str='apple'
#容器类型详细注解,对容器元素类型进行注解
list2:list[int]=[1,2,3,4]
tuple2:tuple[int,str,bool]=(1,'a',True)#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
set2:set[int]={1,2,3,4}
dict2:dict[str,int]={'abc':666}#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
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,需要标注 2 个类型,第一个是 key 第二个是value
4.1.2# type: 类型
为变量设置类型注解的第二种方式,在注释中进行类型注解,语法:# type: 类型
一般情况下变量的类型很容易一眼看出,无需注解,而在无法直接看出变量类型之时,最好添加变量的类型注解,如下列代码所示:
import json
import random
class Desk:ID=Noneprice=None
desk=Desk #type:Deskvar5=random.randint(1,10) #type:int
var6=json.loads(data) #type:dict[str,int]
4.2函数(方法)的类型注解
函数(方法)可以在两处地方添加注解:
- 形参的类型注解
- 返回值的类型注解
语法:
def 函数名(形参:类型,形参:类型,……,形参:类型)->返回值类型:
函数体
代码示例:
def func1(x:int,y:int)->int:return x+y
a=func1(2,3)
print(a) #a=5
4.3Union类型
列表,元组,集合,字典可以存储不同类型的数据,例如:list1=[1,'a',3.14],list1中有整数元素、字符元素、浮点数元素,那如何对list1进行类型注解呢?形如list1,就需要使用Union 联合类型注解。
使用 Union[ 类型 , ......, 类型 ]可以定义联合类型注解,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,使用方式如下:
- 导包: from typing import Union
- 语法: Union[ 类型 , ......, 类型 ]
代码示例:
from typing import Union
list3:list[Union[int,str,float]]=[1,'a',3.14]
dict3:dict[str,Union[str,int]]={'name':'加菲猫','age':3}
注意:
类型注解只是提示性的,并非决定性的,数据类型和注解类型无法对应也不会导致错误。