面向对象编程（Object-Oriented Programming，OOP）是一种编程范式，它将数据和操作数据的方法组合在一起，以便将数据和行为视为一个整体。这种编程范式的历程可以追溯到20世纪60年代，但直到80年代才开始流行。

在面向对象编程中，数据和方法被组织成类（Class），类是一种抽象数据类型，它定义了一组属性和方法。对象（Object）是类的一个实例1，它包含了类的属性和方法。通过创建对象，我们可以使用类中定义的方法来操作对象的属性。

类可描述事物，万物皆可是对象。对象具有具体的属性和指定的行为
对象名=类名称（）类是描述了一组有相同特性（属性）和相同行为（方法）的一组对象的集合。
对象或实体所拥有的特征在类中表示时称为类的属性。对象执行的操作称为类的方法。

一、定义和调用

1. 类的定义：
   class关键字，其中写类的属性和行为

class Student:#类的属性 即：成员变量name = NoneId = None#类的行为 即：成员方法def GoStudy(self)"print(f"{self.name}study")

self作用： 在成员方法内部，要访问成员变量，必须加self，其中的self代表类的实例，而非类.类本身包含了类的属性、方法和其他类级别的成员，它定义了一组对象共享的特征和行为

1.1 在Python中，self确实是在定义类的方法时必须有的

尽管在调用时不需要显式传入相应的参数。`self`在类的方法中的作用非常重要。在参数列表中可以忽略掉

1. 代表实例：self是一个约定俗成的名称，它代表类的实例本身。通过self，你可以在方法内部访问和操作该实例的属性和方法。

2. (1)访问成员变量：在类的方法中，如果要访问类的成员变量（也称为属性），必须使用self来引用它们。这样Python才知道你要访问的是实例的属性而不是局部变量。
   (2) [ 在类的方法中，要访问类的成员变量（也称为属性），需要使用self关键字来引用它们。 ]

3. 区分类成员和局部变量：使用self可以帮助区分类成员（属于类的属性和方法）和方法内部的局部变量。这有助于避免命名冲突和混淆。

class MyClass:def __init__(self, value):self.value = value  # 使用self访问成员变量valuedef print_value(self):print(self.value)  # 使用self访问成员变量value# 创建对象并调用方法
obj = MyClass(42)
obj.print_value()  # 输出: 42

总之，self在Python中扮演着关键的角色，它允许类的方法操作类的实例并访问其属性。因此，虽然不需要在调用方法时显式传入self参数，但在方法定义中必须有self参数来引用实例。

2.创建对象

对象名 = 类的名称()
stu1 = Student()

1.2 属性 + 行为

在Python中，类（Class）是一种蓝图或模板，用于创建对象（Object）。类定义了对象的属性（Attributes）和行为（Methods）。让我解释一下它们之间的概念：

1. 属性（Attributes）：
   • 属性是类中的变量，用于存储对象的数据。这些数据可以是数字、字符串、布尔值等等，取决于对象的特性。
   • 在类中定义属性时，它们通常用于表示对象的状态或特征。
   • 你可以通过在类中使用构造函数（通常是__init__方法）来初始化对象的属性。

示例：

class Person:def __init__(self, name, age):self.name = name  # 属性1: 名字self.age = age    # 属性2: 年龄# 创建一个Person对象
person1 = Person("Alice", 30)# 访问对象的属性
print(person1.name)  # 输出: Alice
print(person1.age)   # 输出: 30

2. 行为（Methods）：
   • 行为是类中的函数，用于执行特定的操作或任务。这些函数可以访问和操作对象的属性。
   • 方法定义了对象的行为，通常以对象自身（通常命名为self）作为第一个参数，以便在方法内部访问属性。

示例：

class Dog:def __init__(self, name):self.name = namedef bark(self):print(f"{self.name} is barking!")# 创建一个Dog对象
dog1 = Dog("Buddy")# 调用对象的方法
dog1.bark()  # 输出: Buddy is barking!

总之，属性定义了对象的特性和状态，而方法定义了对象的行为。通过使用类，你可以创建具有共同属性和行为的多个对象。

1.3 构造方法（构造函数）

构造方法在Python中通常使用`__init__`方法来定义。

通过构造方法，你可以在创建类的实例时传递参数，并将这些参数用于初始化实例的属性。

在下面的demo中没有提前写成员变量也是可以的，因为Py中可以在构造方法（__init__方法）内部动态地创建并初始化成员变量（实例属性），而不需要提前在类定义中声明它们。

这意味着你可以在构造方法中为对象添加属性，而不必提前在类定义中列出所有可能的属性。这可以根据对象的实际需求来进行，从而使你能够更灵活地使用类。

class Person:def __init__(self, name, age):self.name = name  # 使用传入的name参数初始化name属性self.age = age    # 使用传入的age参数初始化age属性# 创建Person对象时传递参数
person1 = Person("Alice", 30)
person2 = Person("Bob", 25)# 访问对象的属性
print(person1.name)  # 输出: Alice
print(person1.age)   # 输出: 30print(person2.name)  # 输出: Bob
print(person2.age)   # 输出: 25

证明有构造方法会自动执行，也就是说明了在构造方法中的变量会被创建且被赋值。

当创建Person对象时，必须传递这两个参数，这样对象的属性就被正确赋值。
__init__方法接受两个参数（name和age），并将它们用于初始化实例的属性。

1.4 魔术方法

1. __init__ 方法示例：

class Person:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = ageperson = Person("Alice", 30)
print(person.name)  # 输出: Alice
print(person.age)   # 输出: 30

2. __str__ 和 __repr__ 方法示例：

class MyClass:def __init__(self, value):self.value = valuedef __str__(self):return f"MyClass instance with value: {self.value}"def __repr__(self):return f"MyClass({self.value})"obj = MyClass(42)
print(str(obj))    # 输出: MyClass instance with value: 42
print(repr(obj))   # 输出: MyClass(42)

3. __getitem__ 和 __setitem__ 方法示例：

class MyList:def __init__(self):self.data = []def __getitem__(self, index):return self.data[index]def __setitem__(self, index, value):self.data[index] = valuemy_list = MyList()
my_list.data = [1, 2, 3]print(my_list[0])  # 输出: 1
my_list[1] = 42
print(my_list[1])  # 输出: 42

4. __len__ 方法示例：

class MyContainer:def __init__(self, data):self.data = datadef __len__(self):return len(self.data)container = MyContainer([1, 2, 3, 4, 5])
print(len(container))  # 输出: 5

5. __iter__ 和 __next__ 方法示例（创建一个可迭代的类）：

class MyRange:def __init__(self, start, end):self.start = startself.end = enddef __iter__(self):return selfdef __next__(self):if self.start >= self.end:raise StopIterationcurrent = self.startself.start += 1return current# 使用可迭代对象
my_range = MyRange(1, 5)
for num in my_range:print(num)  # 输出: 1 2 3 4

6. __eq__, __lt__, 和 __gt__ 方法示例（自定义对象的比较行为）：

class Point:def __init__(self, x, y):self.x = xself.y = ydef __eq__(self, other):return self.x == other.x and self.y == other.ydef __lt__(self, other):return self.x < other.x and self.y < other.ydef __gt__(self, other):return self.x > other.x and self.y > other.ypoint1 = Point(1, 2)
point2 = Point(1, 2)
point3 = Point(2, 3)print(point1 == point2)  # 输出: True
print(point1 < point3)   # 输出: True
print(point1 > point3)   # 输出: False

继续探讨Python中的魔术方法的示例：

7. __contains__ 方法示例（自定义对象的成员资格检查）：

class MyList:def __init__(self, data):self.data = datadef __contains__(self, item):return item in self.datamy_list = MyList([1, 2, 3, 4, 5])
print(3 in my_list)  # 输出: True
print(6 in my_list)  # 输出: False

8. __add__, __sub__, 和 __mul__ 方法示例（自定义对象的数学操作）：

class ComplexNumber:def __init__(self, real, imaginary):self.real = realself.imaginary = imaginarydef __add__(self, other):real_sum = self.real + other.realimaginary_sum = self.imaginary + other.imaginaryreturn ComplexNumber(real_sum, imaginary_sum)def __sub__(self, other):real_diff = self.real - other.realimaginary_diff = self.imaginary - other.imaginaryreturn ComplexNumber(real_diff, imaginary_diff)def __mul__(self, other):real_product = self.real * other.real - self.imaginary * other.imaginaryimaginary_product = self.real * other.imaginary + self.imaginary * other.realreturn ComplexNumber(real_product, imaginary_product)def __str__(self):return f"{self.real} + {self.imaginary}i"# 使用自定义复数类
c1 = ComplexNumber(1, 2)
c2 = ComplexNumber(2, 3)c3 = c1 + c2
print(c3)  # 输出: 3 + 5ic4 = c1 - c2
print(c4)  # 输出: -1 - 1ic5 = c1 * c2
print(c5)  # 输出: -4 + 7i

继续探讨Python中的魔术方法的示例：

9. __enter__ 和 __exit__ 方法示例（上下文管理器）：

class FileContextManager:def __init__(self, filename, mode):self.filename = filenameself.mode = modedef __enter__(self):self.file = open(self.filename, self.mode)return self.filedef __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):self.file.close()# 使用上下文管理器来读取文件
with FileContextManager('example.txt', 'r') as file:data = file.read()print(data)

10. __call__ 方法示例（使对象可调用）：

class CallableClass:def __init__(self):self.counter = 0def __call__(self):self.counter += 1return f"Called {self.counter} times."callable_obj = CallableClass()
print(callable_obj())  # 输出: Called 1 times.
print(callable_obj())  # 输出: Called 2 times.

11. __del__ 方法示例（析构方法，不建议常用）：

class MyClass:def __init__(self, value):self.value = valuedef __del__(self):print(f"Deleting an instance with value: {self.value}")obj1 = MyClass(42)
obj2 = obj1  # 创建对同一对象的引用del obj1  # 不会触发析构方法
del obj2  # 触发析构方法，输出: Deleting an instance with value: 42

这些示例继续展示了魔术方法的使用，包括上下文管理器、使对象可调用、析构方法等。请注意，析构方法__del__不常用，因为Python通常会自动处理垃圾回收。根据你的需求，选择实现适当的魔术方法来自定义对象的行为。

二、三大特性

2.1 封装

  它使得类可以自由地改变内部实现，而不会对外部的代码产生负面影响。

封装是面向对象编程的三大特性之一，它指的是将数据（属性）和操作数据的方法（方法）封装在一个类内部，同时对外部隐藏类的内部实现细节。封装有以下几个关键概念：

1. 属性私有化（Private Attributes）：通常使用特殊的命名约定，如在属性名称前面添加一个下划线（例如 _value）来表示属性是私有的，外部代码不应直接访问它们。

2. 公有方法（Public Methods）：提供公有方法来访问和操作私有属性。这些方法允许外部代码以受控的方式访问和修改对象的状态。

3. 信息隐藏（Information Hiding）：通过封装，隐藏了类的内部实现细节，使对象的使用者只需关注如何使用对象，而不需要了解其内部的工作原理。

示例：

class Student:def __init__(self, name, age):self._name = name  # 私有属性self._age = age    # 私有属性def get_name(self):   # 公有方法访问私有属性return self._namedef set_age(self, age):  # 公有方法修改私有属性if age > 0:self._age = age# 创建Student对象
student = Student("Alice", 20)# 访问和修改属性通过公有方法
print(student.get_name())  # 输出: Alice
student.set_age(21)
print(student._age)        # 输出: 21（虽然属性是私有的，但仍然可以访问）

封装的优点包括：

• 控制对象的状态：通过公有方法来限制属性的访问和修改，可以防止不合法的状态。
• 简化接口：使用者只需关注公有方法，而不需要了解内部实现。
• 提高代码可维护性：内部实现的变化不会影响外部代码，降低耦合性。

2.1.1私有的成员

在Python中，私有成员通常通过命名约定来实现，而不是严格的访问控制关键字（如Java中的private）

私有成员的方式：只需要在变量和方法，以__开头（2个下划线）

其无法被类对象使用，但可以被其他成员使用【以公共的方法调用不公共的方法】

__age=Nonedef __callMe(self):
#可以在私有方法内使用私有变量
def use_age_Mrthod(self):if self.__age :else :self._ _callMe()

2.2 继承

有新的内容，使用父类的成员变量和方法

class 类名（父类）：结构

继承是面向对象编程的三大特性之一，它允许一个类（子类）基于另一个类（父类）的定义来创建新的类。子类继承了父类的属性和方法，并可以在此基础上添加新的属性和方法，或者重写父类的方法。继承有以下关键概念：

1. 父类和子类（Base Class and Derived Class）：父类是被继承的类，子类是继承父类的类。

2. 继承关系（Inheritance Relationship）：子类继承了父类的属性和方法。

3. 重写（Override）：子类可以重写父类的方法，以改变或扩展方法的行为。

4. 扩展（Extension）：子类可以添加新的属性和方法。

示例：

class Animal:def __init__(self, name):self.name = namedef speak(self):pass  # 父类的方法，可以在子类中重写class Dog(Animal):  # Dog是Animal的子类def speak(self):  # 重写父类的方法return f"{self.name} says Woof!"def wag_tail(self):  # 子类添加新方法return f"{self.name} wags tail."# 创建Dog对象
dog = Dog("Buddy")
print(dog.speak())     # 输出: Buddy says Woof!
print(dog.wag_tail())  # 输出: Buddy wags tail.

继承的优点包括：

• 代码重用：子类可以重用父类的属性和方法，减少代码的重复编写。
• 统一接口：多个相关类可以共享相同的接口，使代码更易于理解和维护。
• 多态性：子类可以替代父类的位置，实现多态，提高灵活性。

2.2.1 单继承

单继承是面向对象编程中的一个概念，它指的是一个子类只能继承自一个父类的特性和行为。在单继承模型中，一个类只能有一个直接的父类，这是Python的默认继承方式。这种继承模型有以下特点：

1. 单一的继承链：每个类只有一个直接的父类，从而构成了一条单一的继承链。这意味着子类只能继承一个父类的特性和行为。

2. 简单明了：单继承模型相对简单，易于理解和维护。每个类只有一个父类，不会出现多重继承的复杂性。

3. Python的默认继承模型：Python默认采用单继承模型，这是因为它更加简单和直观，适用于大多数情况。

示例：

class Animal:def speak(self):passclass Dog(Animal):def speak(self):return "Woof!"class Cat(Animal):def speak(self):return "Meow!"dog = Dog()
print(dog.speak())  # 输出: Woof!cat = Cat()
print(cat.speak())  # 输出: Meow!

在上面的示例中，Dog 和 Cat 类都继承自 Animal 类，它们构成了一条单一的继承链。每个子类重写了父类的 speak 方法，以实现自己的行为。

2.2.2 多继承 --同名的方法和变量，左到右的优先继承

多继承是面向对象编程中的一个概念，它指的是一个子类可以继承自多个父类的特性和行为。与单继承不同，多继承允许一个类同时具有多个直接的父类。在多继承模型中，一个子类可以继承多个不同父类的属性和方法。

1. 多继承链：一个子类可以继承多个父类，从而构成多个继承链。这意味着子类可以具有多个不同父类的特性和行为。

2. 复杂性：多继承模型相对复杂，因为可能会出现多个父类之间的冲突和重复。需要小心设计和解决这些问题。

3. Python的多继承：Python支持多继承，允许一个类继承自多个父类。在多继承情况下，类可以使用逗号分隔列表来指定多个父类。

示例：

class Animal:def speak(self):passclass Dog(Animal):def speak(self):return "Woof!"class Cat(Animal):def speak(self):return "Meow!"class Bird:def speak(self):return "Chirp!"# 多继承示例
class Pet(Dog, Cat, Bird):passpet = Pet()
print(pet.speak())  # 输出: Woof!（优先调用第一个父类的方法）

在上面的示例中，Pet 类同时继承自 Dog、Cat 和 Bird 三个父类，因此它可以调用这三个父类中的 speak 方法。

需要注意的是，多继承可能会引入冲突和命名空间问题，因此需要小心使用，确保合理设计类的层次结构，以避免混淆和复杂性。在Python中，可以使用super()函数来调用多继承中的父类方法，以解决一些问题。

2.2.3 pass关键字

pass 是Python中的一个关键字，它是一个空语句，用于表示不执行任何操作。pass 主要用于语法完整性，当代码块需要存在但不需要执行任何操作时，可以使用它。在其他编程语言中，通常使用大括号 {} 来表示空代码块，但在Python中，使用 pass 来达到相同的目的。

常见用途包括：

1. 占位符：在编写代码时，有时可能会先定义一个函数、类或条件语句，但还没有实现其具体功能。此时可以使用 pass 作为占位符，以后再添加实际的代码。

def my_function():pass  # 占位符，未实现功能

2. 空的循环体：有时可能需要创建一个循环，但循环体内暂时为空，可以使用 pass 表示循环体为空。

for item in my_list:pass  # 暂时没有操作

3. 类定义：在定义一个类时，有时可能希望暂时只创建类的框架而不实现具体方法，可以使用 pass。

class MyClass:pass  # 暂时没有属性或方法

pass 的存在允许你在代码中留下一些空白的地方，而不会引发语法错误。但要注意，过多地使用 pass 可能会导致代码的可读性下降，因此应该谨慎使用，确保它们的存在是合理的。

2.2.4 复写父类成员方法

（1）子类重写父类的方法

class Person:name = "Jack"def call_Name(self):print(f"{self.name}hhh")class Student(Person):name = "Peter"def call_Name(self):print(f"{self.name}")stu = Person()
print(stu.name)
stu.call_Name()stu = Student()
print(stu.name)
stu.call_Name()

（2）使用父类成员【两种方式】

方式一：调用父类的方法

成员变量：父类名称.成员变量
成员方法：父类名称.成员方法（self）

# 调用父类的成员
class Parent:def __init__(self):self.value = 42def parent_method(self):return "Hello from Parent!"class Child(Parent):def child_method(self):parent_value = Parent().value  # 调用父类的属性parent_greeting = Parent().parent_method()  # 调用父类的方法return f"Child says: Parent value is {parent_value}, {parent_greeting}"child = Child()
print(child.child_method())

方法二 使用super（）调用父类成员

成员变量：super().成员变量
成员方法：super().成员方法（）

super() 并不直接支持访问父类的属性。你需要通过父类的构造函数 super().init() 来初始化属性，然后才能在子类中访问它们。

# 使用super()调用父类的成员
class Parent:def __init__(self):self.value = 42def parent_method(self):return "Hello from Parent!"class Child(Parent):def child_method(self):parent_value = super().value  # 使用super()调用父类的属性parent_greeting = super().parent_method()  # 使用super()调用父类的方法return f"Child says: Parent value is {parent_value}, {parent_greeting}"child = Child()
print(child.child_method())

2.* 类型注解

变量注释
形参列表的注释

类型注解是Python 3引入的一项功能，它允许你在变量、函数参数和函数返回值等地方添加类型信息，以提供代码的可读性和类型检查。虽然类型注解在运行时不会影响程序的行为，但它可以用于静态类型检查工具，如mypy，以帮助捕获潜在的类型错误。

2.*.1. 变量类型注解：

做一个备注

#可以不需要
name: str = "John"  # 声明name变量的类型为str
age: int = 30      # 声明age变量的类型为int# 在无法看出类型时使用
varx：int =random.randint(1,10) # type: int

2.*.2. 函数参数和返回值的类型注解：[ 提示性 ]

函数->返回值类型

def greet(name: str) -> str:return f"Hello, {name}"def add(a: int, b: int) -> int:return a + b

在上述示例中，函数greet接受一个参数name，其类型为str，并且返回一个str类型的值。函数add接受两个参数a和b，都是int类型，并返回一个int类型的值。

对比：

2.*.3. 类型注解和容器类型：

from typing import Listdef calculate_average(numbers: List[float]) -> float:total = sum(numbers)return total / len(numbers)

在上述示例中，我们使用了List[float]来注解参数numbers，表示这是一个浮点数的列表，函数返回值也被注解为float类型。

类型注解有助于提高代码的可读性，尤其对于大型项目和团队合作而言，它们可以更清晰地传达变量和函数的预期类型。此外，类型检查工具如mypy可以根据这些注解来检查代码中的类型错误，帮助提前发现潜在的问题。

注意事项：

（1）基础容器

my_list:list=[1,2,3]
my_tuple:tuple=("hello",False,123)
my_set:set={1,2,3}
my_dict:dict ={"hrllo",123}print(my_list)
print(my_tuple)
print(my_set)
print(my_dict)

（2）详细容器
元组的详细类型设置要详细，每一个都要标记
字典的详细类型要详细。键值都要

my_list:list[int]=[1,2,3]
my_tuple:tuple[str, bool, int]=("hello",False,123)
my_set:set[int]={1,2,3}
my_dict:dict[str,int] ={"hrllo",123}print(my_list)
print(my_tuple)
print(my_set)
print(my_dict)

2.*.4 Union类型

导包：from typing import Union
使用：Union[类型，类型，…，类型]

Union类型是Python类型注解中的一种，它允许变量或函数参数可以具有多种不同类型中的一个。Union类型用于描述一个变量可以接受多个可能的数据类型，提供了更灵活的类型注解方式。

变量的：

from typing import Union# 声明变量的Union类型
variable: Union[int, float, str]# 变量可以是int、float或str中的任意一个
variable = 42       # 合法，变量是整数类型
variable = 3.14     # 合法，变量是浮点数类型
variable = "Hello"  # 合法，变量是字符串类型# 但不合法的情况，会引发类型错误
variable = [1, 2, 3]  # 不合法，列表不在Union类型中的选项中

函数的

from typing import Uniondef double_or_square(value: Union[int, float]) -> Union[int, float]:if isinstance(value, int):return value * 2elif isinstance(value, float):return value ** 2result1 = double_or_square(5)       # 返回整数 10
result2 = double_or_square(3.5)     # 返回浮点数 12.25

在上面的示例中，double_or_square函数接受一个参数value，它的类型注解使用了Union类型，表示可以是int或float中的任意一种类型。函数根据参数的类型执行不同的操作，然后返回相应的类型。

2.3 多态

多种状态，处于某种身份，表现出不同的对象会得到不同的状态

多态是面向对象编程的三大特性之一，它允许不同的对象对相同的方法名产生不同的行为。多态使得代码更加灵活，能够处理不同类型的对象，而无需关心其具体类型。多态有以下关键概念：

1. 基类和派生类（Base Class and Derived Class）：基类定义了通用的接口和方法，派生类继承了基类，并可以根据需要重写方法。

2. 方法重写（Method Overriding）：派生类可以重写基类中已有的方法，以实现自己的行为。

3. 多态性（Polymorphism）：不同的对象可以使用相同的方法名，但产生不同的行为。

示例：

class Animal:def speak(self):passclass Dog(Animal):def speak(self):return "Woof!"class Cat(Animal):def speak(self):return "Meow!"# 多态性示例
animals = [Dog(), Cat()]for animal in animals:print(animal.speak())# 输出:
# Woof!
# Meow!

多态的优点包括：

• 通用接口：多态允许使用通用接口处理不同类型的对象，增加了代码的灵活性和可复用性。
• 减少条件语句：避免了大量的条件语句，代码更加简洁和可维护。
• 扩展性：可以轻松地添加新的派生类，而不影响已有代码。

2.4 抽象类

父类用来指定方法是什么，子类来决定具体的实现过程。

1. 抽象类：

   • 抽象类是一种包含抽象方法的类，抽象方法是没有具体实现的方法，只有方法的声明。
   • 抽象类可以包含普通方法，这些方法有具体的实现。
   • 抽象类不能被实例化，只能被继承。
   • 子类继承抽象类时，必须实现抽象类中的所有抽象方法，否则子类也会被视为抽象类。

   在Python中，你可以使用abc模块创建抽象类。以下是一个抽象类的示例：

   from abc import ABC, abstractmethodclass Animal(ABC):  # 继承ABC类表示抽象类@abstractmethoddef speak(self):passclass Dog(Animal):def speak(self):return "Woof!"class Cat(Animal):def speak(self):return "Meow!"dog = Dog()
   cat = Cat()print(dog.speak())  # 输出: Woof!
   print(cat.speak())  # 输出: Meow!