面向对象

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一.面向对象(OOP)基本概念

二.类和对象

三.面向对象基础语法

一.面向对象(OOP)基本概念

面向对象编程 —— `Object Oriented Programming` 简写 `OOP`

目标

* 了解 面向对象 基本概念

01. 面向对象基本概念

* 我们之前学习的编程方式就是 面向过程 的
* 面相过程 和 面相对象，是两种不同的 编程方式
* 对比 面向过程 的特点，可以更好地了解什么是 面向对象

1.1 过程和函数（科普）

* 过程是早期的一个编程概念
* 过程类似于函数，只能执行，但是没有返回值
* 函数不仅能执行，还可以返回结果

1.2 面相过程和面相对象基本概念

1) 面相过程 —— 怎么做？

1. 把完成某一个需求的 `所有步骤` `从头到尾` 逐步实现
2. 根据开发需求，将某些 功能独立 的代码封装成一个又一个函数
3. 最后完成的代码，就是顺序地调用 不同的函数

特点

1. 注重 步骤与过程，不注重职责分工
2. 如果需求复杂，代码会变得很复杂
3. 开发复杂项目，没有固定的套路，开发难度很大！

2) 面向对象 —— 谁来做？

> 相比较函数，面向对象 是更大的封装，根据职责在 一个对象中 封装多个方法

1. 在完成某一个需求前，首先确定职责 —— 要做的事情（方法）
2. 根据职责确定不同的对象，在对象内部封装不同的 方法（多个）
3. 最后完成的代码，就是顺序地让 不同的对象 调用 不同的方法

特点

1. 注重 对象和职责，不同的对象承担不同的职责
2. 更加适合应对复杂的需求变化，是专门应对复杂项目开发，提供的固定套路
3. 需要在面向过程基础上，再学习一些面向对象的语法

二.类和对象

目标

* 类和对象的概念
* 类和对象的关系
* 类的设计

01. 类和对象的概念

类和对象是面向对象编程的两个核心概念

1.1 类

* 类是对一群具有相同特征或者行为的事物的一个统称，是抽象的，不能直接使用

* 特征被称为属性
* 行为被称为方法

* 类就相当于制造飞机时的图纸，是一个模板，是负责创建对象的

1.2 对象

* 对象是由类创建出来的一个具体存在，可以直接使用
* 由 哪一个类 创建出来的对象，就拥有在 哪一个类 中定义的：

属性
方法

对象就相当于用 图纸制造 的飞机

> 在程序开发中，应该 先有类，再有对象

02. 类和对象的关系

* 类是模板，对象是根据类这个模板创建出来的，应该 先有类，再有对象
* 类只有一个，而对象可以有很多个

不同的对象 之间属性可能会各不相同

* 类中定义了什么 属性和方法，对象中就有什么属性和方法，不可能多，也不可能少

03. 类的设计

在使用面相对象开发前，应该首先分析需求，确定一下，程序中需要包含哪些类！

在程序开发中，要设计一个类，通常需要满足一下三个要素：

1. 类名这类事物的名字，满足大驼峰命名法
2. 属性这类事物具有什么样的特征
3. 方法这类事物具有什么样的行为

大驼峰命名法

`CapWords`

1. 每一个单词的首字母大写
2. 单词与单词之间没有下划线

3.1 类名的确定

名词提炼法 分析 整个业务流程，出现的名词，通常就是找到的类

3.2 属性和方法的确定

* 对 对象的特征描述，通常可以定义成属性
* 对象具有的行为（动词），通常可以定义成方法

> 提示：需求中没有涉及的属性或者方法在设计类时，不需要考虑

练习 1

需求

* 小明今年 18 岁，身高 1.75，每天早上跑完步，会去吃东西
* 小美今年 17 岁，身高 1.65，小美不跑步，小美喜欢吃东西

练习 2

需求

* 一只 黄颜色 的狗狗叫大黄
* 看见生人 汪汪叫
* 看见家人 摇尾巴

三.面相对象基础语法

目标

* `dir` 内置函数
* 定义简单的类（只包含方法）
* 方法中的 `self` 参数
* 初始化方法
* 内置方法和属性

01. `dir` 内置函数（知道）

* 在 `Python` 中 对象几乎是无所不在的，我们之前学习的 变量、数据、函数 都是对象

在 `Python` 中可以使用以下两个方法验证：

1. 在 标识符 / 数据 后输入一个 `.`，然后按下 `TAB` 键，`iPython` 会提示该对象能够调用的 方法列表
2. 使用内置函数 `dir` 传入 标识符 / 数据，可以查看对象内的 所有属性及方法

提示 `__方法名__` 格式的方法是 `Python` 提供的 内置方法 / 属性，稍后会给大家介绍一些常用的 内置方法 / 属性

提示利用好 `dir()` 函数，在学习时很多内容就不需要死记硬背了

02. 定义简单的类（只包含方法）

> 面向对象是更大的封装，在一个类中 封装多个方法，这样 通过这个类创建出来的对象，就可以直接调用这些方法了！

2.1 定义只包含方法的类

* 在 `Python` 中要定义一个只包含方法的类，语法格式如下：

```python
class 类名:

　　def 方法1(self, 参数列表):
　　　　pass

　　def 方法2(self, 参数列表):
　　　　pass
```

* 方法的定义格式和之前学习过的函数 几乎一样
* 区别在于第一个参数必须是 `self`，大家暂时先记住，稍后介绍 `self`

> 注意：类名的命名规则要符合 大驼峰命名法

2.2 创建对象

* 当一个类定义完成之后，要使用这个类来创建对象，语法格式如下：

```python
对象变量 = 类名()
```

2.3 第一个面向对象程序

需求

* 小猫爱吃鱼，小猫要喝水

分析

1. 定义一个猫类(名词) `Cat`
2. 定义两个方法(动词) `eat` 和 `drink`
3. 按照需求 —— 不需要定义属性

```python

class Cat:
"""这是一个猫类"""

def eat(self):
print("小猫爱吃鱼")

def drink(self):
print("小猫在喝水")

tom = Cat()
tom.drink()
tom.eat()
```

引用概念的强调

> 在面向对象开发中，引用的概念是同样适用的！

* 在 `Python` 中使用类 创建对象之后，`tom` 变量中仍然记录的是 对象在内存中的地址
* 也就是 `tom` 变量引用了 新建的猫对象
* 使用 `print` 输出 对象变量，默认情况下，是能够输出这个变量 引用的对象 是 由哪一个类创建的对象，以及 在内存中的地址（十六进制表示）

> 提示：在计算机中，通常使用 十六进制 表示 内存地址

> 十进制 和 十六进制 都是用来表达数字的，只是表示的方式不一样
> 十进制 和 十六进制 的数字之间可以来回转换

* `%d` 可以以 10 进制 输出数字
* `%x` 可以以 16 进制 输出数字

案例进阶 —— 使用 Cat 类再创建一个对象

```python
lazy_cat = Cat()
lazy_cat.eat()
lazy_cat.drink()
```

> 提问：`tom` 和 `lazy_cat` 是同一个对象吗？

03. 方法中的 `self` 参数

3.1 案例改造 —— 给对象增加属性

* 在 `Python` 中，要 给对象设置属性，非常的容易，但是不推荐使用

* 因为：对象属性的封装应该封装在类的内部

* 只需要在 类的外部的代码 中直接通过 `.` 设置一个属性即可

> 注意：这种方式虽然简单，但是不推荐使用！

```python
tom.name = "Tom"
...

lazy_cat.name = "大懒猫"
```

3.2 使用 `self` 在方法内部输出每一只猫的名字

> 由 哪一个对象 调用的方法，方法内的 `self` 就是 哪一个对象的引用

* 在类封装的方法内部，`self` 就表示当前调用方法的对象自己
* 调用方法时，程序员不需要传递 `self` 参数
* 在方法内部

* 可以通过 `self.` 访问对象的属性
* 也可以通过 `self.` 调用其他的对象方法

* 改造代码如下：

```python
class Cat:

def eat(self):
print("%s 爱吃鱼" % self.name)

tom = Cat()
tom.name = "Tom"
tom.eat()

lazy_cat = Cat()
lazy_cat.name = "大懒猫"
lazy_cat.eat()
```

* 在 类的外部，通过 `变量名.` 访问对象的 属性和方法

* 在 类封装的方法中，通过 `self.` 访问对象的 属性和方法

04. 初始化方法

4.1 之前代码存在的问题 —— 在类的外部给对象增加属性

* 将案例代码进行调整，先调用方法 再设置属性，观察一下执行效果

```python
tom = Cat()
tom.drink()
tom.eat()
tom.name = "Tom"
print(tom)
```

* 程序执行报错如下：

```
AttributeError: 'Cat' object has no attribute 'name'
属性错误：'Cat' 对象没有 'name' 属性
```

提示

* 在日常开发中，不推荐在 类的外部 给对象增加属性

如果在运行时，没有找到属性，程序会报错

* 对象应该包含有哪些属性，应该 封装在类的内部

4.2 初始化方法

* 当使用 `类名()` 创建对象时，会自动执行以下操作：

1. 为对象在内存中 分配空间 —— 创建对象
2. 为对象的属性 设置初始值 —— 初始化方法(`init`)

* 这个 初始化方法 就是 `__init__` 方法，`__init__` 是对象的内置方法

> `__init__` 方法是专门用来定义一个类 具有哪些属性的方法！

在 `Cat` 中增加 `__init__` 方法，验证该方法在创建对象时会被自动调用

```python
class Cat:
"""这是一个猫类"""

def __init__(self):
print("初始化方法")
```

4.3 在初始化方法内部定义属性

* 在 `__init__` 方法内部使用 `self.属性名 = 属性的初始值` 就可以 定义属性
* 定义属性之后，再使用 `Cat` 类创建的对象，都会拥有该属性

```python
class Cat:

def __init__(self):

print("这是一个初始化方法")

# 定义用 Cat 类创建的猫对象都有一个 name 的属性
self.name = "Tom"

def eat(self):
print("%s 爱吃鱼" % self.name)

# 使用类名()创建对象的时候，会自动调用初始化方法 __init__
tom = Cat()

tom.eat()

```

4.4 改造初始化方法 —— 初始化的同时设置初始值

* 在开发中，如果希望在 创建对象的同时，就设置对象的属性，可以对 `__init__` 方法进行改造

1. 把希望设置的属性值，定义成 `__init__` 方法的参数
2. 在方法内部使用 `self.属性 = 形参` 接收外部传递的参数
3. 在创建对象时，使用 `类名(属性1, 属性2...)` 调用

```python
class Cat:

def __init__(self, name):
print("初始化方法 %s" % name)
self.name = name
...

tom = Cat("Tom")
...

lazy_cat = Cat("大懒猫")
...
```

05. 内置方法和属性

5.1 `del` 方法（知道）

* 在 `Python` 中

当使用 `类名()` 创建对象时，为对象 分配完空间后，自动调用 `__init__` 方法
当一个 对象被从内存中销毁前，会自动调用 `__del__` 方法

* 应用场景

`__init__` 改造初始化方法，可以让创建对象更加灵活
`__del__` 如果希望在对象被销毁前，再做一些事情，可以考虑一下 `__del__` 方法

* 生命周期

一个对象从调用 `类名()` 创建，生命周期开始
一个对象的 `__del__` 方法一旦被调用，生命周期结束
在对象的生命周期内，可以访问对象属性，或者让对象调用方法

```python
class Cat:

def __init__(self, new_name):

self.name = new_name

print("%s 来了" % self.name)

def __del__(self):

print("%s 去了" % self.name)

# tom 是一个全局变量
tom = Cat("Tom")
print(tom.name)

# del 关键字可以删除一个对象
del tom

print("-" * 50)

```

5.2 `str` 方法

* 在 `Python` 中，使用 `print` 输出 对象变量，默认情况下，会输出这个变量 引用的对象 是 由哪一个类创建的对象，以及 在内存中的地址（十六进制表示）
* 如果在开发中，希望使用 `print` 输出 对象变量 时，能够打印 自定义的内容，就可以利用 `__str__` 这个内置方法了

> 注意：`__str__` 方法必须返回一个字符串

```python
class Cat:

def __init__(self, new_name):

self.name = new_name

print("%s 来了" % self.name)

def __del__(self):

print("%s 去了" % self.name)

def __str__(self):
return "我是小猫：%s" % self.name

tom = Cat("Tom")
print(tom)

```

四.面向对象封装案例

目标

* 封装
* 小明爱跑步
* 存放家具

01. 封装

1. 封装是面向对象编程的一大特点
2. 面向对象编程的 第一步 —— 将属性和方法封装到一个抽象的类中
3. 外界使用类创建对象，然后 让对象调用方法
4. 对象方法的细节 都被封装在 类的内部

02. 小明爱跑步

需求

1. 小明体重 `75.0` 公斤
2. 小明每次跑步会减肥 `0.5` 公斤
3. 小明每次 吃东西 体重增加 `1` 公斤

> 提示：在 对象的方法内部，是可以 直接访问对象的属性 的！

* 代码实现：

class Person():
    
    def __init__(self, name, weight):
        # self.属性 = 形参
        self.name = name
        self.weight = weight
    
    def __str__(self):
        return "我的名字叫 %s 体重是 %.2f 公斤" % (self.name, self.weight)
    
    def run(self):
        print("%s 爱跑步, 跑步对身体好" % self.name)
        self.weight -= 0.5
    
    def eat(self):
        print("%s 爱吃饭, 吃完了再减肥" % self.name)
        self.weight += 1


xiaoming = Person("小明", 75.0)

xiaoming.eat()
xiaoming.run()
print(xiaoming)

2.1 小明爱跑步扩展 —— 小美也爱跑步

需求

1. 小明和小美都爱跑步
2. 小明体重 `75.0` 公斤
3. 小美体重 `45.0` 公斤
4. 每次跑步都会减少 `0.5` 公斤
5. 每次 吃东西 都会增加 `1` 公斤

提示

1. 在 对象的方法内部，是可以 直接访问对象的属性 的
2. 同一个类 创建的 多个对象 之间，属性 互不干扰！

03. 摆放家具

需求

1. 房子(House) 有户型、总面积 和 家具名称列表

新房子没有任何的家具

2. 家具(HouseItem) 有名字和 占地面积，其中

席梦思(bed) 占地 `4` 平米
衣柜(chest) 占地 `2` 平米
餐桌(table) 占地 `1.5` 平米

3. 将以上三件家具添加到房子中
4. 打印房子时，要求输出：户型、总面积、剩余面积、家具名称列表

剩余面积

1. 在创建房子对象时，定义一个 剩余面积的属性，初始值和总面积相等
2. 当调用 `add_item` 方法，向房间 添加家具 时，让 剩余面积 -= 家具面积

思考：应该先开发哪一个类？

答案 —— 家具类

1. 家具简单
2. 房子要使用到家具，被使用的类，通常应该先开发

3.1 创建家具

class HouseItem:
    
    def __init__(self, name, area):
        """
        :param name:家具名称
        :param area:占地面积
        """
        self.name = name
        self.area = area
    
    def __str__(self):
        return "%s的占地面积是 %.2f" % (self.name, self.area)
    
    
bed = HouseItem("席梦思", 4)
chest = HouseItem("衣柜", 2)
table = HouseItem("餐桌", 1)
print(bed)
print(chest)
print(table)

小结

1. 创建了一个 家具类，使用到 `__init__` 和 `__str__` 两个内置方法
2. 使用 家具类 创建了 三个家具对象，并且 输出家具信息

3.2 创建房间

class House:
    def __init__(self, house_type, area):
        self.house_type = house_type
        self.area = area
        self.free_area = area
        self.item_list = []
    
    def __str__(self):
        # Python 能够自动的将一对括号内部的代码连接在一起
        return ("户型:%s
总面积:%s(剩余面积:%s)
家具:%s
") % (self.house_type, self.area, self.free_area, self.item_list)
    
    def add_item(self, item):
        print("要添加 %s" % item)


bed = HouseItem("席梦思", 4)
chest = HouseItem("衣柜", 2)
table = HouseItem("餐桌", 1)
my_home = House("三室一厅", 140)

小结

1. 创建了一个 房子类，使用到 `__init__` 和 `__str__` 两个内置方法
2. 准备了一个 `add_item` 方法 准备添加家具
3. 使用 房子类 创建了 一个房子对象
4. 让 房子对象 调用了三次 `add_item` 方法，将 三件家具 以实参传递到 `add_item` 内部

3.3 添加家具

需求

* 1> 判断 家具的面积 是否 超过剩余面积，如果超过，提示不能添加这件家具
* 2> 将 家具的名称 追加到 家具名称列表 中
* 3> 用 房子的剩余面积 - 家具面积

    def add_item(self, item):
        print("要添加 %s" % item)
        # 1. 判断家具面积是否大于剩余面积
        if item.area > self.free_area:
            print("%s的面积太大，不能添加到房子里面，撑坏了" % item)
        # 2. 将家具的名称追加到名称列表中
        self.item_list.append(item.name)
        # 3. 计算剩余面积
        self.free_area -= item.area

3.4 小结

* 主程序只负责创建房子对象和家具对象
* 让房子对象调用 `add_item` 方法将家具添加到房子中
* 面积计算、剩余面积、家具列表 等处理都被封装到 房子类的内部

全部代码如下

class HouseItem:
    
    def __init__(self, name, area):
        """
        :param name:家具名称
        :param area:占地面积
        """
        self.name = name
        self.area = area
    
    def __str__(self):
        return "%s的占地面积是 %.2f" % (self.name, self.area)


class House:
    def __init__(self, house_type, area):
        self.house_type = house_type
        self.area = area
        self.free_area = area
        self.item_list = []
    
    def __str__(self):
        # Python 能够自动的将一对括号内部的代码连接在一起
        return ("户型:%s
总面积:%s(剩余面积:%s)
家具:%s
") % (self.house_type, self.area, self.free_area, self.item_list)
    
    def add_item(self, item):
        print("要添加 %s" % item)
        # 1. 判断家具面积是否大于剩余面积
        if item.area > self.free_area:
            print("%s的面积太大，不能添加到房子里面，撑坏了" % item)
        # 2. 将家具的名称追加到名称列表中
        self.item_list.append(item.name)
        # 3. 计算剩余面积
        self.free_area -= item.area


bed = HouseItem("席梦思", 4)
chest = HouseItem("衣柜", 2)
table = HouseItem("餐桌", 1)
my_home = House("三室一厅", 140)
my_home.add_item(bed)
my_home.add_item(chest)
my_home.add_item(table)
print(bed)
print(chest)
print(table)
print(my_home)

五.面向对象封装案例Ⅱ

目标

* 士兵突击案例
* 身份运算符

封装

> 一个对象的属性可以是 另外一个类创建的对象

01. 士兵突击

需求

1. 士兵 许三多 有一把 AK47
2. 士兵可以开火
3. 枪能够发射子弹
4. 枪装填 装填子弹 —— 增加子弹数量

1.1 开发枪类

`shoot` 方法需求

* 1> 判断是否有子弹，没有子弹无法射击
* 2> 使用 `print` 提示射击，并且输出子弹数量

class Gun:
    def __init__(self, model):
        # 枪的型号
        self.model = model
        # 子弹数量
        self.bullet_count = 0
    
    def add_bullet(self, count):
        
        self.bullet_count += count
    
    def shoot(self):
        # 判断是否还有子弹
        if self.bullet_count <= 0:
            print("大哥，子弹都没了...")
            return
        self.bullet_count -= 1
        print("%s 发射了一发子弹，现在还剩 %d 发" % (self.model, self.bullet_count))


ak47 = Gun("AK47")
ak47.add_bullet(2)
ak47.shoot()

1.2 开发士兵类

> 假设：每一个新兵都 没有枪

定义没有初始值的属性

在定义属性时，如果 不知道设置什么初始值，可以设置为 `None`

`None` 关键字 表示 什么都没有
表示一个 空对象，没有方法和属性，是一个特殊的常量
可以将 `None` 赋值给任何一个变量

`fire` 方法需求

* 1> 判断是否有枪，没有枪没法冲锋
* 2> 喊一声口号
* 3> 装填子弹
* 4> 射击

class Gun:
    def __init__(self, model):
        # 枪的型号
        self.model = model
        # 子弹数量
        self.bullet_count = 0
    
    def add_bullet(self, count):
        
        self.bullet_count += count
    
    def shoot(self):
        # 判断是否还有子弹
        if self.bullet_count <= 0:
            print("大哥，子弹都没了...")
            return
        self.bullet_count -= 1
        print("%s 发射了一发子弹，现在还剩 %d 发" % (self.model, self.bullet_count))



class Soldier:
    
    def __init__(self, name):
        # 士兵的名字
        self.name = name
        # 士兵有没有枪, 初始时为None 表示没有枪
        self.gun = None
        
    def fire(self):
        # `fire` 方法需求
        # * 1> 判断是否有枪，没有枪没法冲锋
        if self.gun == None:
            print("%s 还没有枪，没抢上战场可不ok" % self.name)
            return
        # * 2> 喊一声口号
        print("冲啊，杀击给给")
        # * 3> 让枪装填子弹
        self.gun.add_bullet(5)
        # * 4> 让枪射击
        self.gun.shoot()
        
        
ak47 = Gun("AK47")
xusanduo = Soldier("许三多")
xusanduo.gun = ak47
xusanduo.fire()

小结

1. 创建了一个 士兵类，使用到 `__init__` 内置方法
2. 在定义属性时，如果 不知道设置什么初始值，可以设置为 `None`
3. 在 封装的方法内部，还可以让 自己的 使用其他类创建的对象属性调用已经 封装好的方法

02. 身份运算符

身份运算符用于比较两个对象的 内存地址 是否一致 —— 是否是对同一个对象的引用

* 在 `Python` 中针对 `None` 比较时，建议使用 `is` 判断

is 与 == 区别：

`is` 用于判断 两个变量 引用对象是否为同一个
`==` 用于判断 引用变量的值 是否相等

```python
>>> a = [1, 2, 3]
>>> b = [1, 2, 3]
>>> b is a
False
>>> b == a
True
```

    def fire(self):
        # `fire` 方法需求
        # * 1> 判断是否有枪，没有枪没法冲锋
        if self.gun is None:
            print("%s 还没有枪，没抢上战场可不ok" % self.name)
            return
        # * 2> 喊一声口号
        print("冲啊，杀击给给")
        # * 3> 让枪装填子弹
        self.gun.add_bullet(5)
        # * 4> 让枪射击
        self.gun.shoot()

六.私有属性和私有方法

01. 应用场景及定义方式

应用场景

* 在实际开发中，对象的 某些属性或方法 可能只希望 在对象的内部被使用，而 不希望在外部被访问到
* 私有属性 就是对象不希望公开的属性
* 私有方法 就是对象不希望公开的方法

定义方式

* 在 定义属性或方法时，在 属性名或者方法名前 增加 两个下划线，定义的就是 私有属性或方法

class Women:
    
    def __init__(self, name):
        
        self.name = name
        self.__age = 18
        
    def __secret(self):
        
        print("%s的年龄是%d" % (self.name, self.__age))
        

xiaofang = Women("小芳")
# 私有属性 外部不能直接访问
# print(xiaofang.__age)
# 私有方法 外部不能直接访问
# xiaofang.__secret()

02. 伪私有属性和私有方法（科普）

> 提示：在日常开发中，不要使用这种方式，访问对象的 私有属性 或 私有方法

`Python` 中，并没有 真正意义 的私有

* 在给 属性、方法 命名时，实际是对名称做了一些特殊处理，使得外界无法访问到
* 处理方式：在名称前面加上 `_类名` => `_类名__名称

# 私有属性 外部不能直接访问
print(xiaofang._Women__age)
# 私有方法 外部不能直接访问
xiaofang._Women__secret()

七.继承

目标

* 单继承
* 多继承

面向对象三大特性

1. 封装根据职责将属性和方法封装到一个抽象的类中
2. 继承 实现代码的重用，相同的代码不需要重复的编写
3. 多态不同的对象调用相同的方法，产生不同的执行结果，增加代码的灵活度

01. 单继承

1.1 继承的概念、语法和特点

继承的概念：子类拥有父类的所有方法和属性

1) 继承的语法

class 类名(父类名):

    pass

* 子类继承自父类，可以直接享受 父类中已经封装好的方法，不需要再次开发
* 子类中应该根据职责，封装 子类特有的 属性和方法

2) 专业术语

* `Dog` 类是 `Animal` 类的子类，`Animal` 类是 `Dog` 类的父类，`Dog` 类从 `Animal` 类继承
* `Dog` 类是 `Animal` 类的派生类，`Animal` 类是 `Dog` 类的基类，`Dog` 类从 `Animal` 类派生

3) 继承的传递性

* `C` 类从 `B` 类继承，`B` 类又从 `A` 类继承
* 那么 `C` 类就具有 `B` 类和 `A` 类的所有属性和方法

子类拥有父类以及 父类的父类 中封装的所有 属性和方法

(儿子拥有父亲和爷爷的所有属性和方法)

提问

哮天犬 能够调用 `Cat` 类中定义的 `catch` 方法吗？

答案

不能，因为哮天犬和 `Cat` 之间没有继承关系

1.2 方法的重写

* 子类拥有父类的所有方法和属性
* 子类继承自父类，可以直接享受父类中已经封装好的方法，不需要再次开发

应用场景

* 当父类的方法实现不能满足子类需求时，可以对方法进行 重写(override)

重写父类方法有两种情况：

1. 覆盖父类的方法
2. 对父类方法进行扩展

1) 覆盖父类的方法

* 如果在开发中，父类的方法实现 和 子类的方法实现，完全不同
* 就可以使用覆盖的方式，在子类中 重新编写 父类的方法实现

> 具体的实现方式，就相当于在 子类中 定义了一个 和父类同名的方法并且实现

重写之后，在运行时，只会调用 子类中重写的方法，而不再会调用 父类封装的方法

2) 对父类方法进行扩展

* 如果在开发中，子类的方法实现 中 包含父类的方法实现

父类原本封装的方法实现是子类方法的一部分

* 就可以使用扩展的方式
1. 在子类中 重写父类的方法
2. 在需要的位置使用 `super().父类方法` 来调用父类方法的执行
3. 代码其他的位置针对子类的需求，编写 子类特有的代码实现

# 关于 `super`

* 在 `Python` 中 `super` 是一个 特殊的类
* `super()` 就是使用 `super` 类创建出来的对象
* 最常使用的场景就是在 重写父类方法时，调用 在父类中封装的方法实现

# 调用父类方法的另外一种方式（知道）

> 在 `Python 2.x` 时，如果需要调用父类的方法，还可以使用以下方式：

```python

父类名.方法(self)

```

* 这种方式，目前在 `Python 3.x` 还支持这种方式
* 这种方法 不推荐使用，因为一旦 父类发生变化，方法调用位置的类名同样需要修改

提示
* 在开发时，`父类名` 和 `super()` 两种方式不要混用
* 如果使用 当前子类名 调用方法，会形成递归调用，出现死循环

1.3 父类的私有属性和私有方法

1. 子类对象不能在自己的方法内部，直接访问父类的 私有属性 或 私有方法
2. 子类对象 可以通过 父类的公有方法间接访问到 私有属性 或 私有方法

> * 私有属性、方法 是对象的隐私，不对外公开，外界以及子类都不能直接访问
> * 私有属性、方法 通常用于做一些内部的事情

示例

* `B` 的对象不能直接访问 `__num2` 属性

* `B` 的对象不能在 `demo` 方法内访问 `__num2` 属性
* `B` 的对象可以在 `demo` 方法内，调用父类的 `test` 方法
* 父类的 `test` 方法内部，能够访问 `__num2` 属性和 `__test` 方法

02. 多继承

概念

* 子类可以拥有 多个父类，并且具有 所有父类 的属性和方法
* 例如：孩子会继承自己父亲和母亲的特性

语法

```python

class 子类名(父类名1, 父类名2...)
        pass

```

2.1 多继承的使用注意事项

问题的提出

* 如果 不同的父类 中存在 同名的方法，子类对象 在调用方法时，会调用 哪一个父类中的方法呢？

> 提示：开发时，应该尽量避免这种容易产生混淆的情况！ —— 如果 父类之间 存在 同名的属性或者方法，应该 尽量避免 使用多继承

Python 中的 MRO —— 方法搜索顺序（知道）

* `Python` 中针对类提供了一个 内置属性 `__mro__` 可以查看方法搜索顺序
* MRO 是 `method resolution order`，主要用于 在多继承时判断方法、属性的调用路径

```python
print(C.__mro__)
```

输出结果

```
(<class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>, <class 'object'>)
```

* 在搜索方法时，是按照 `__mro__` 的输出结果 从左至右 的顺序查找的
* 如果在当前类中 找到方法，就直接执行，不再搜索
* 如果 没有找到，就查找下一个类中是否有对应的方法，如果找到，就直接执行，不再搜索
* 如果找到最后一个类，还没有找到方法，程序报错

2.2 新式类与旧式（经典）类

> `object` 是 `Python` 为所有对象提供的基类，提供有一些内置的属性和方法，可以使用 `dir` 函数查看

* 新式类：以 `object` 为基类的类，推荐使用
* 经典类：不以 `object` 为基类的类，不推荐使用

* 在 `Python 3.x` 中定义类时，如果没有指定父类，会 默认使用 `object` 作为该类的基类 —— `Python 3.x` 中定义的类都是 新式类
* 在 `Python 2.x` 中定义类时，如果没有指定父类，则不会以 `object` 作为基类

> 新式类 和 经典类 在多继承时 —— 会影响到方法的搜索顺序

为了保证编写的代码能够同时在 `Python 2.x` 和 `Python 3.x` 运行！
今后在定义类时，如果没有父类，建议统一继承自 `object`

class 类名(object):
    pass

八.多态

目标

* 多态

面向对象三大特性

1. 封装根据职责将属性和方法封装到一个抽象的类中

定义类的准则

2. 继承实现代码的重用，相同的代码不需要重复的编写

设计类的技巧
子类针对自己特有的需求，编写特定的代码

3. 多态不同的 子类对象 调用相同的 父类方法，产生不同的执行结果

多态可以 增加代码的灵活度
以继承和 重写父类方法 为前提
是调用方法的技巧，不会影响到类的内部设计

多态案例演练

需求

1. 在 `Dog` 类中封装方法 `game`
* 普通狗只是简单的玩耍
2. 定义 `XiaoTianDog` 继承自 `Dog`，并且重写 `game` 方法
* 哮天犬需要在天上玩耍
3. 定义 `Person` 类，并且封装一个 和狗玩 的方法
* 在方法内部，直接让 狗对象 调用 `game` 方法

案例小结

* `Person` 类中只需要让 狗对象 调用 `game` 方法，而不关心具体是什么狗

`game` 方法是在 `Dog` 父类中定义的

* 在程序执行时，传入不同的 狗对象 实参，就会产生不同的执行效果

> 多态更容易编写出出通用的代码，做出通用的编程，以适应需求的不断变化！

class Dog(object):
    
    def __init__(self, name):
        
        self.name = name
    
    def game(self):
        
        print("%s 快快乐乐的玩耍" % self.name)
        

class XiaoTianQuan(Dog):
    def game(self):
        print("%s 飞到天上去玩耍" % self.name)
    

class Person(object):
    def __init__(self, name):
        
        self.name = name
        
    def game_with_dog(self, dog):
        
        print("%s 和 %s 浪迹天涯" % (self.name, dog.name))
        
        # 让狗玩耍
        dog.game()


# 1. 创建一个狗对象
# wangcai = Dog("旺财")
wangcai = XiaoTianQuan("旺财")
# 2. 创建一个人对象
xiaoming = Person("小明")
# 3. 让狗和人一起玩
xiaoming.game_with_dog(wangcai)

九.类属性和类方法

目标

* 类的结构
* 类属性和实例属性
* 类方法和静态方法

01. 类的结构

1.1 术语 —— 实例

1. 使用面相对象开发，第 1 步 是设计类
2. 使用 类名() 创建对象，创建对象 的动作有两步：

1) 在内存中为对象分配空间
2) 调用初始化方法 `__init__` 为对象初始化

3. 对象创建后，内存中就有了一个对象的 实实在在 的存在 —— 实例

因此，通常也会把：

1. 创建出来的对象叫做类的实例
2. 创建对象的动作叫做 实例化
3. 对象的属性 叫做 实例属性
4. 对象调用的方法 叫做 实例方法

在程序执行时：

1. 对象各自拥有自己的 实例属性
2. 调用对象方法，可以通过 `self.`

访问自己的属性
调用自己的方法

结论

* 每一个对象 都有自己 独立的内存空间，保存各自不同的属性
* 多个对象的方法，在内存中只有一份，在调用方法时，需要把对象的引用 传递到方法内部

1.2 类是一个特殊的对象

> `Python` 中 一切皆对象：
>
> * `class AAA:` 定义的类属于 类对象
> * `obj1 = AAA()` 属于 实例对象

* 在程序运行时，类同样 会被加载到内存
* 在 `Python` 中，类是一个特殊的对象 —— 类对象
* 在程序运行时，类对象 在内存中 只有一份，使用 一个类 可以创建出 很多个对象实例
* 除了封装实例的属性和方法外，类对象 还可以拥有自己的属性和方法

1. 类属性
2. 类方法

* 通过 类名. 的方式可以 访问类的属性 或者 调用类的方法

02. 类属性和实例属性

2.1 概念和使用

* 类属性 就是给 类对象 中定义的属性
* 通常用来记录 与这个类相关 的特征
* 类属性 不会用于记录 具体对象的特征

示例需求

* 定义一个 工具类
* 每件工具都有自己的 `name`
* 需求 —— 知道使用这个类，创建了多少个工具对象？

class Tool(object):

    # 使用赋值语句，定义类属性，记录创建工具对象的总数
    count = 0
    
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    
    # 针对类属性做一个计数+1
        Tool.count += 1


# 创建工具对象
tool1 = Tool("斧头")
tool2 = Tool("榔头")
tool3 = Tool("铁锹")

# 知道使用 Tool 类到底创建了多少个对象?
print("现在创建了 %d 个工具" % Tool.count)

2.2 属性的获取机制（科普）

* 在 `Python` 中 属性的获取 存在一个 向上查找机制

* 因此，要访问类属性有两种方式：

1. 类名.类属性
2. 对象.类属性（不推荐）

注意

* 如果使用 `对象.类属性 = 值` 赋值语句，只会 给对象添加一个属性，而不会影响到 类属性的值

03. 类方法和静态方法

3.1 类方法

* 类属性 就是针对 类对象 定义的属性

使用 赋值语句 在 `class` 关键字下方可以定义 类属性
类属性 用于记录 与这个类相关 的特征

* 类方法 就是针对 类对象 定义的方法

在 类方法 内部可以直接访问 类属性 或者调用其他的 类方法

语法如下

@classmethod
def 类方法名(cls):
    pass

* 类方法需要用 修饰器 `@classmethod` 来标识，告诉解释器这是一个类方法
* 类方法的 第一个参数 应该是 `cls`

由 哪一个类 调用的方法，方法内的 `cls` 就是 哪一个类的引用
这个参数和 实例方法 的第一个参数是 `self` 类似
提示使用其他名称也可以，不过习惯使用 `cls`

3. 通过 类名. 调用 类方法，调用方法时，不需要传递 `cls` 参数
4. 在方法内部

可以通过 `cls.` 访问类的属性
也可以通过 `cls.` 调用其他的类方法

示例需求

* 定义一个 工具类
* 每件工具都有自己的 `name`
* 需求 —— 在类封装一个 `show_tool_count` 的类方法，输出使用当前这个类，创建的对象个数

class Tool(object):

    # 使用赋值语句，定义类属性，记录创建工具对象的总数
    count = 0
    @classmethod
    def show_tool_count(cls):
        print("工具对象的总数是 %s" % cls.count)
        
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    
    # 针对类属性做一个计数+1
        Tool.count += 1


# 创建工具对象
tool1 = Tool("斧头")
tool2 = Tool("榔头")
tool3 = Tool("铁锹")

# 知道使用 Tool 类到底创建了多少个对象?
# print("现在创建了 %d 个工具" % Tool.count)
Tool.show_tool_count()

> 在类方法内部，可以直接使用 `cls` 访问 类属性 或者 调用类方法

3.2 静态方法

* 在开发时，如果需要在类中封装一个方法，这个方法：

既 不需要 访问 实例属性 或者调用 实例方法
也 不需要 访问 类属性 或者调用 类方法

* 这个时候，可以把这个方法封装成一个 静态方法

语法如下

@staticmethod
def 静态方法名():
    pass

* 静态方法 需要用 修饰器 `@staticmethod` 来标识，告诉解释器这是一个静态方法
* 通过 类名. 调用 静态方法

class Dog:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    
    @staticmethod
    def run():
        # 不需要访问实例属性也不需要访问类属性的方法
        print("狗在跑...")


# 通过 类名. 调用静态方法--不需要创建对象
Dog.run()

3.3 方法综合案例

需求

1. 设计一个 `Game` 类
2. 属性：

定义一个 类属性 `top_score` 记录游戏的 历史最高分
定义一个 实例属性 `player_name` 记录 当前游戏的玩家姓名

3. 方法：

静态方法 `show_help` 显示游戏帮助信息
类方法 `show_top_score` 显示历史最高分
实例方法 `start_game` 开始当前玩家的游戏

4. 主程序步骤

1) 查看帮助信息
2) 查看历史最高分
3) 创建游戏对象，开始游戏

案例小结

1. 实例方法 —— 方法内部需要访问 实例属性

实例方法 内部可以使用 类名. 访问类属性

2. 类方法 —— 方法内部只需要访问 类属性
3. 静态方法 —— 方法内部，不需要访问 实例属性 和 类属性

提问

如果方法内部即需要访问 实例属性，又需要访问 类属性，应该定义成什么方法？

答案

* 应该定义 实例方法
* 因为，类只有一个，在 实例方法 内部可以使用 类名. 访问类属性

class Game(object):

    # 历史最高分——类属性
    top_score = 0
    
    # 在初始化方法中定义实例属性
    def __init__(self, play_name):
        
        self.play_name = play_name
        
    # 定义静态方法
    @staticmethod
    def show_help():
        
        print("帮助信息：僵尸进入大门")
        
    # 定义类方法
    @classmethod
    def show_top_score(cls):
        print("历史记录：%d" % cls.top_score)
        
    # 定义实例方法
    def start_game(self):
        print("%s 开始游戏了" % self.play_name)


# 1. 查看游戏的帮助信息——类名.静态方法
Game.show_help()
# 2. 查看历史最高分——类名.类方法
Game.show_top_score()
# 3. 创建游戏对象
game = Game("小明")
game.start_game()

十.单例

目标

* 单例设计模式
* `__new__` 方法
* Python 中的单例

01. 单例设计模式

* 设计模式

设计模式 是 前人工作的总结和提炼，通常，被人们广泛流传的设计模式都是针对 某一特定问题 的成熟的解决方案
使用 设计模式 是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性

* 单例设计模式

目的 —— 让类创建的对象，在系统中只有 唯一的一个实例
每一次执行 `类名()` 返回的对象，内存地址是相同的

单例设计模式的应用场景

* 音乐播放 对象
* 回收站 对象
* 打印机 对象
* ……

02. `new` 方法

* 使用 类名() 创建对象时，`Python` 的解释器首先会调用 `__new__` 方法为对象 分配空间
* `__new__` 是一个由 `object` 基类提供的 内置的静态方法，主要作用有两个：

1) 在内存中为对象 分配空间
2) 返回对象的引用

* `Python` 的解释器获得对象的引用后，将引用作为 第一个参数，传递给 `__init__` 方法

> 重写 `__new__` 方法的代码非常固定！

* 重写 `__new__` 方法 一定要 `return super().__new__(cls)` (返回分配的内存空间)
* 否则 Python 的解释器 得不到 分配了空间的 对象引用，就不会调用对象的初始化方法
* 注意：`__new__` 是一个静态方法，在调用时需要 主动传递 `cls` 参数

示例代码

```python
class MusicPlayer(object):

def __new__(cls, *args, kwargs):
# 如果不返回任何结果，
return super().__new__(cls)

def __init__(self):
print("初始化音乐播放对象")

player = MusicPlayer()

print(player)

```

03. Python 中的单例

* 单例 —— 让类创建的对象，在系统中 只有唯一的一个实例
1. 定义一个 类属性，初始值是 `None`，用于记录 单例对象的引用
2. 重写 `__new__` 方法
3. 如果 类属性 `is None`，调用父类方法分配空间，并在类属性中记录结果
4. 返回 类属性 中记录的 对象引用

```python
class MusicPlayer(object):

# 定义类属性记录单例对象引用
instance = None

def __new__(cls, *args, kwargs):

# 1. 判断类属性是否已经被赋值
if cls.instance is None:
cls.instance = super().__new__(cls)

# 2. 返回类属性的单例引用
return cls.instance

```

只执行一次初始化工作

* 在每次使用 `类名()` 创建对象时，`Python` 的解释器都会自动调用两个方法：
* `__new__` 分配空间
* `__init__` 对象初始化
* 在上一小节对 `__new__` 方法改造之后，每次都会得到第一次被创建对象的引用
* 但是：初始化方法还会被再次调用

需求

* 让 初始化动作 只被 执行一次

解决办法

1. 定义一个类属性 `init_flag` 标记是否 执行过初始化动作，初始值为 `False`
2. 在 `__init__` 方法中，判断 `init_flag`，如果为 `False` 就执行初始化动作
3. 然后将 `init_flag` 设置为 `True`
4. 这样，再次自动调用 `__init__` 方法时，初始化动作就不会被再次执行 了

class MusicPlayer(object):
    # 记录第一个被创建对象的引用——类属性
    instance = None
    # 记录是否执行过初始化动作
    init_flag = False
    
    # 1.判断类属性是否是空对象
    def __new__(cls, *args, **kwargs):
        if cls.instance is None:
            # 2.调用父类的方法，为第一个对象分配空间
            cls.instance = super().__new__(cls)
        # 3.返回类属性保存的对象引用
        return cls.instance
    
    def __init__(self):
        # 1.判断是否执行过初始化动作
        if MusicPlayer.init_flag:
            return
        # 2.如果没有执行过，再执行过初始化动作
        print("初始化我爱你")
        # 3.修改类属性的标记
        MusicPlayer.init_flag = True


# 创建多个对象
player1 = MusicPlayer()
print(player1)

player2 = MusicPlayer()
print(player2)

十一.异常

目标

* 异常的概念
* 捕获异常
* 异常的传递
* 抛出异常

01. 异常的概念

* 程序在运行时，如果 `Python 解释器` 遇到一个错误，会停止程序的执行，并且提示一些错误信息，这就是异常
* 程序停止执行并且提示错误信息 这个动作，我们通常称之为：抛出(raise)异常

> 程序开发时，很难将所有的特殊情况都处理的面面俱到，通过异常捕获可以针对突发事件做集中的处理，从而保证程序的 稳定性和健壮性

02.捕获异常

2.1 简单的捕获异常语法

* 在程序开发中，如果 对某些代码的执行不能确定是否正确，可以增加 `try(尝试)` 来捕获异常
* 捕获异常最简单的语法格式：

try:
    尝试执行的代码
except:
    出现错误的处理

* `try` 尝试，下方编写要尝试代码，不确定是否能够正常执行的代码
* `except` 如果不是，下方编写尝试失败的代码

简单异常捕获演练 —— 要求用户输入整数

try:
    # 不能确定正确执行的代码
    num = int(input("请输入数字："))
except:
　 # 错误的处理代码
    print("请输入正确的数字")

2.2 错误类型捕获

* 在程序执行时，可能会遇到 不同类型的异常，并且需要针对不同类型的异常，做出不同的响应，这个时候，就需要捕获错误类型了

* 语法如下：

```python

try:
    # 尝试执行的代码
    pass
except 错误类型1:
    # 针对错误类型1，对应的代码处理
    pass
except (错误类型2, 错误类型3):
    # 针对错误类型2 和 3，对应的代码处理
    pass
except Exception as result:
    print("未知错误 %s" % result)

* 当`Python`解释器 抛出异常 时，最后一行错误信息的第一个单词，就是错误类型

异常类型捕获演练 —— 要求用户输入整数
需求
1. 提示用户输入一个整数
2. 使用 `8` 除以用户输入的整数并且输出

try:
    num = int(input("请输入整数："))
    result = 8 / num
    print(result)
except ValueError:
    print("请输入正确的整数")
except ZeroDivisionError:
    print("除 0 错误")

捕获未知错误

* 在开发时，要预判到所有可能出现的错误，还是有一定难度的
* 如果希望程序 无论出现任何错误，都不会因为 `Python` 解释器 抛出异常而被终止，可以再增加一个 `except`

语法如下：

except Exception as result:
    print("未知错误 %s" % result)

2.3 异常捕获完整语法

* 在实际开发中，为了能够处理复杂的异常情况，完整的异常语法如下：

> 提示：
>
> * 有关完整语法的应用场景，在后续学习中，结合实际的案例会更好理解
> * 现在先对这个语法结构有个印象即可

try:
    # 尝试执行的代码
    pass
except 错误类型1:
    # 针对错误类型1，对应的代码处理
    pass
except 错误类型2:
    # 针对错误类型2，对应的代码处理
    pass
except (错误类型3, 错误类型4):
    # 针对错误类型3 和 4，对应的代码处理
    pass
except Exception as result:
    # 打印错误信息
    print(result)
else:
    # 没有异常才会执行的代码
    pass
finally:
    # 无论是否有异常，都会执行的代码
    print("无论是否有异常，都会执行的代码")

* `else` 只有在没有异常时才会执行的代码
* `finally` 无论是否有异常，都会执行的代码

* 之前一个演练的完整捕获异常的代码如下：

try:
    num = int(input("请输入整数："))
    result = 8 / num
    print(result)
except ValueError:
    print("请输入正确的整数")
except ZeroDivisionError:
    print("除 0 错误")
except Exception as result:
    print("未知错误 %s" % result)
else:
    print("正常执行")
finally:
    print("执行完成，但是不保证正确")

03. 异常的传递

* 异常的传递 —— 当 函数/方法 执行 出现异常，会 将异常传递 给函数/方法的调用一方
* 如果 传递到主程序，仍然 没有异常处理，程序才会被终止

> 提示

* 在开发中，可以在主函数中增加 异常捕获
* 而在主函数中调用的其他函数，只要出现异常，都会传递到主函数的 异常捕获 中
* 这样就不需要在代码中，增加大量的 异常捕获，能够保证代码的整洁

需求
1. 定义函数 `demo1()` 提示用户输入一个整数并且返回
2. 定义函数 `demo2()` 调用 `demo1()`
3. 在主程序中调用 `demo2()`

def demo1():
    return int(input("请输入一个整数："))


def demo2():
    return demo1()

try:
    print(demo2())
except ValueError:
    print("请输入正确的整数")
except Exception as result:
    print("未知错误 %s" % result)

04. 抛出 `raise` 异常

4.1 应用场景

* 在开发中，除了 代码执行出错 `Python` 解释器会抛出异常之外
* 还可以根据 应用程序特有的业务需求主动抛出异常
示例
* 提示用户 输入密码，如果 长度少于 8，抛出异常

注意

* 当前函数 只负责 提示用户输入密码，如果 密码长度不正确，需要其他的函数进行额外处理
* 因此可以 抛出异常，由其他需要处理的函数 捕获异常

4.2 抛出异常

* `Python` 中提供了一个 `Exception` 异常类
* 在开发时，如果满足 特定业务需求时，希望 抛出异常，可以：
1. 创建一个 `Exception` 的对象
2. 使用 `raise` 关键字抛出 异常对象

需求

* 定义 `input_password` 函数，提示用户输入密码
* 如果用户输入长度 < 8，抛出异常
* 如果用户输入长度 >=8，返回输入的密码

def input_password():

    # 1. 提示用户输入密码
    pwd = input("请输入密码：")

    # 2. 判断密码长度，如果长度 >= 8，返回用户输入的密码
    if len(pwd) >= 8:
        return pwd

    # 3. 密码长度不够，需要抛出异常
    # 1> 创建异常对象 - 使用异常的错误信息字符串作为参数
    ex = Exception("密码长度不够")

    # 2> 抛出异常对象
    raise ex


try:
    user_pwd = input_password()
    print(user_pwd)
except Exception as result:
    print("发现错误：%s" % result)

十二.模块和包

目标
* 模块
* 包
* 发布模块

01.模块
1.1 模块的概念

> 模块是 Python 程序架构的一个核心概念

* 每一个以扩展名 `py` 结尾的 `Python` 源代码文件都是一个模块
* 模块名 同样也是一个 标识符，需要符合标识符的命名规则
* 在模块中定义的全局变量、函数、类都是提供给外界直接使用的工具
* 模块就好比是工具包，要想使用这个工具包中的工具，就需要先导入这个模块

1.2 模块的两种导入方式

1）import 导入

import 模块名1, 模块名2

> 提示：在导入模块时，每个导入应该独占一行

import 模块名1
import 模块名2

* 导入之后
* 通过 `模块名.` 使用 模块提供的工具——全局变量、函数、类

# 使用 `as` 指定模块的别名

> 如果模块的名字太长，可以使用 `as` 指定模块的名称，以方便在代码中的使用

import 模块名1 as 模块别名

> 注意：模块别名 应该符合 大驼峰命名法

2）from...import 导入

* 如果希望 从某一个模块 中，导入部分工具，就可以使用 `from ... import` 的方式
* `import 模块名` 是 一次性 把模块中 所有工具全部导入，并且通过 模块名/别名 访问

# 从 模块 导入 某一个工具
from 模块名1 import 工具名

* 导入之后

* 不需要 通过 `模块名.`

* 可以直接使用 模块提供的工具 —— 全局变量、函数、类

注意

> 如果 两个模块，存在 同名的函数，那么 后导入模块的函数，会 覆盖掉先导入的函数

* 开发时 `import` 代码应该统一写在 代码的顶部，更容易及时发现冲突
* 一旦发现冲突，可以使用 `as` 关键字 给其中一个工具起一个别名

# from...import *（知道）

# 从 模块 导入 所有工具
from 模块名1 import *

注意

> 这种方式不推荐使用，因为函数重名并没有任何的提示，出现问题不好排查

1.3 模块的搜索顺序[扩展]

`Python` 的解释器在 导入模块 时，会：

1. 搜索 当前目录 指定模块名的文件，如果有就直接导入
2. 如果没有，再搜索 系统目录

> 在开发时，给文件起名，不要和 系统的模块文件 重名

`Python` 中每一个模块都有一个内置属性 `__file__` 可以 查看模块的完整路径

示例

import random

# 生成一个 0～10 的数字
rand = random.randint(0, 10)

print(rand)

> 注意：如果当前目录下，存在一个 `random.py` 的文件，程序就无法正常执行了！

* 这个时候，`Python` 的解释器会 加载当前目录 下的 `random.py` 而不会加载 系统的 `random` 模块

1.4 原则 —— 每一个文件都应该是可以被导入的

* 一个 独立的 `Python` 文件就是一个模块
* 在导入文件时，文件中 所有没有任何缩进的代码 都会被执行一遍！

实际开发场景

* 在实际开发中，每一个模块都是独立开发的，大多都有专人负责

开发人员 通常会在 模块下方 增加一些测试代码

仅在模块内使用，而被导入到其他文件中不需要执行

`__name__` 属性

> * `__name__` 属性可以做到，测试模块的代码 只在测试情况下被运行，而在被导入时不会被执行！

* `__name__` 是 `Python` 的一个内置属性，记录着一个 字符串
* 如果 是被其他文件导入的，`__name__` 就是 模块名
* 如果 是当前执行的程序 `__name__` 是 `__main__`

在很多 `Python` 文件中都会看到以下格式的代码：

# 导入模块
# 定义全局变量
# 定义类
# 定义函数

# 在代码的最下方
def main():
    # ...
    pass

# 根据 __name__ 判断是否执行下方代码
if __name__ == "__main__":
    main()

02. 包（Package）

概念

* 包是一个 包含多个模块 的 特殊目录
* 目录下有一个 特殊的文件 `__init__.py`
* 包名的 命名方式 和变量名一致，小写字母 + `_`

好处
* 使用 `import 包名` 可以一次性导入包中 所有的模块

案例演练

1. 新建一个 `hm_message` 的包
2. 在目录下，新建两个文件 `send_message` 和 `receive_message`
3. 在 `send_message` 文件中定义一个 `send` 函数
4. 在 `receive_message` 文件中定义一个 `receive` 函数
5. 在外部直接导入 `hm_message` 的包

`__init__.py`

* 要在外界使用包中的模块，需要在 `__init__.py` 中指定 对外界提供的模块列表

# 从 当前目录 导入 模块列表
from . import send_message
from . import receive_message

03. 发布模块（知道）

* 如果希望自己开发的模块，分享给其他人，可以按照以下步骤操作

3.1 制作发布压缩包步骤

1) 创建 setup.py

* `setup.py` 的文件

from distutils.core import setup

setup(name="hm_message",  # 包名
      version="1.0",  # 版本
      description="itheima's 发送和接收消息模块",  # 描述信息
      long_description="完整的发送和接收消息模块",  # 完整描述信息
      author="itheima",  # 作者
      author_email="itheima@itheima.com",  # 作者邮箱
      url="www.itheima.com",  # 主页
      py_modules=["hm_message.send_message",
                  "hm_message.receive_message"])

有关字典参数的详细信息，可以参阅官方网站：

https://docs.python.org/2/distutils/apiref.html

2) 构建模块

```bash
$ python3 setup.py build
```

3) 生成发布压缩包

```bash
$ python3 setup.py sdist
```

> 注意：要制作哪个版本的模块，就使用哪个版本的解释器执行！

3.2 安装模块

```bash
$ tar -zxvf hm_message-1.0.tar.gz

$ sudo python3 setup.py install
```
卸载模块

直接从安装目录下，把安装模块的目录删除就可以

```python
$ cd /usr/local/lib/python3.5/dist-packages/
$ sudo rm -r hm_message*
```

3.3 `pip` 安装第三方模块

* 第三方模块 通常是指由 知名的第三方团队 开发的 并且被 程序员广泛使用 的 `Python` 包 / 模块
* 例如 `pygame` 就是一套非常成熟的 游戏开发模块
* `pip` 是一个现代的，通用的 `Python` 包管理工具
* 提供了对 `Python` 包的查找、下载、安装、卸载等功能

安装和卸载命令如下：

```bash
# 将模块安装到 Python 2.x 环境
$ sudo pip install pygame
$ sudo pip uninstall pygame

# 将模块安装到 Python 3.x 环境
$ sudo pip3 install pygame
$ sudo pip3 uninstall pygame
```

在 `Mac` 下安装 `iPython`

```bash
$ sudo pip install ipython
```

在 `Linux` 下安装 `iPython`

```bash
$ sudo apt install ipython
$ sudo apt install ipython3
```

十三.文件

目标
* 文件的概念
* 文件的基本操作
* 文件/文件夹的常用操作
* 文本文件的编码方式

01. 文件的概念

1.1 文件的概念和作用

* 计算机的文件，就是存储在某种 长期储存设备 上的一段数据
* 长期存储设备包括：硬盘、U 盘、移动硬盘、光盘...
文件的作用
将数据长期保存下来，在需要的时候使用

1.2 文件的存储方式

* 在计算机中，文件是以 二进制 的方式保存在磁盘上的

文本文件和二进制文件

* 文本文件
    * 可以使用 文本编辑软件 查看
    * 本质上还是二进制文件
    * 例如：python 的源程序

* 二进制文件
    * 保存的内容不是给人直接阅读的，而是 提供给其他软件使用的
    * 例如：图片文件、音频文件、视频文件等等
    * 二进制文件不能使用 文本编辑软件 查看

02. 文件的基本操作

2.1 操作文件的套路

在 计算机 中要操作文件的套路非常固定，一共包含三个步骤：

1. 打开文件
2. 读、写文件
* 读将文件内容读入内存
* 写将内存内容写入文件
3. 关闭文件

2.2 操作文件的函数/方法

* 在 `Python` 中要操作文件需要记住 1 个函数和 3 个方法

* `open` 函数负责打开文件，并且返回文件对象
* `read`/`write`/`close` 三个方法都需要通过 文件对象 来调用

2.3 read 方法 —— 读取文件

* `open` 函数的第一个参数是要打开的文件名（文件名区分大小写）
    * 如果文件存在，返回 文件操作对象
    * 如果文件 不存在，会 抛出异常
* `read` 方法可以一次性读入并返回文件的 所有内容
* `close` 方法负责 关闭文件
    * 如果 忘记关闭文件，会造成系统资源消耗，而且会影响到后续对文件的访问
* 注意：read方法执行后，会把 文件指针 移动到 文件的末尾

# 1. 打开 - 文件名需要注意大小写
file = open("README")

# 2. 读取
text = file.read()
print(text)

# 3. 关闭
file.close()

提示

* 在开发中，通常会先编写打开和关闭的代码，再编写中间针对文件的 读/写 操作！

文件指针（知道）

* 文件指针 标记 从哪个位置开始读取数据
* 第一次打开 文件时，通常 文件指针会指向文件的开始位置
* 当执行了 `read` 方法后，文件指针 会移动到 读取内容的末尾
* 默认情况下会移动到 文件末尾
思考
* 如果执行了一次 `read` 方法，读取了所有内容，那么再次调用 `read` 方法，还能够获得到内容吗？
答案
* 不能
* 第一次读取之后，文件指针移动到了文件末尾，再次调用不会读取到任何的内容

2.4 打开文件的方式

* `open` 函数默认以 只读方式 打开文件，并且返回文件对象

语法如下：

```python
f = open("文件名", "访问方式")

提示

* 频繁的移动文件指针，会影响文件的读写效率，开发中更多的时候会以 只读、只写 的方式来操作文件

写入文件示例

# 打开文件
f = open("README", "w")

f.write("hello python！
")
f.write("今天天气真好")

# 关闭文件
f.close()

2.5 按行读取文件内容

* `read` 方法默认会把文件的 所有内容 一次性读取到内存
* 如果文件太大，对内存的占用会非常严重

readline方法

* `readline` 方法可以一次读取一行内容
* 方法执行后，会把 文件指针 移动到下一行，准备再次读取

读取大文件的正确姿势

```python

# 打开文件
file = open("README")

while True:
    # 读取一行内容
    text = file.readline()

    # 判断是否读到内容
    if not text:
        break

    # 每读取一行的末尾已经有了一个 `
`
    print(text, end="")

# 关闭文件
file.close()

2.6 文件读写案例 —— 复制文件

目标

用代码的方式，来实现文件复制过程

小文件复制

* 打开一个已有文件，读取完整内容，并写入到另外一个文件

# 1. 打开文件
file_read = open("README")
file_write = open("README[复件]", "w")

# 2. 读取并写入文件
text = file_read.read()
file_write.write(text)

# 3. 关闭文件
file_read.close()
file_write.close()

大文件复制

* 打开一个已有文件，逐行读取内容，并顺序写入到另外一个文件

```python

# 1. 打开文件
file_read = open("README")
file_write = open("README[复件]", "w")

# 2. 读取并写入文件
while True:
    # 每次读取一行
    text = file_read.readline()

    # 判断是否读取到内容
    if not text:
        break

    file_write.write(text)

# 3. 关闭文件
file_read.close()
file_write.close()

03. 文件/目录的常用管理操作

* 在 终端/文件浏览器、中可以执行常规的 文件/目录 管理操作，例如：
* 创建、重命名、删除、改变路径、查看目录内容、……
* 在 `Python` 中，如果希望通过程序实现上述功能，需要导入 `os` 模块

文件操作

目录操作

> 提示：文件或者目录操作都支持 相对路径 和 绝对路径

04. 文本文件的编码格式（科普）

* 文本文件存储的内容是基于字符编码的文件，常见的编码有 `ASCII` 编码，`UNICODE` 编码等

> Python 2.x 默认使用 `ASCII` 编码格式
> Python 3.x 默认使用 `UTF-8` 编码格式

4.1 ASCII 编码和 UNICODE 编码

`ASCII` 编码

* 计算机中只有 `256` 个 `ASCII` 字符
* 一个 `ASCII` 在内存中占用 1 个字节的空间
* `8` 个 `0/1` 的排列组合方式一共有 `256` 种，也就是 2的8次方

`UTF-8` 编码格式

* 计算机中使用 1~6 个字节 来表示一个 `UTF-8` 字符，涵盖了 地球上几乎所有地区的文字
* 大多数汉字会使用 3 个字节表示
* `UTF-8` 是 `UNICODE` 编码的一种编码格式

4.2 Ptyhon 2.x 中如何使用中文

> Python 2.x 默认使用 `ASCII` 编码格式
> Python 3.x 默认使用 `UTF-8` 编码格式

* 在 Python 2.x 文件的 第一行 增加以下代码，解释器会以 `utf-8` 编码来处理 python 文件

# *-* coding:utf8 *-*

> 这方式是官方推荐使用的！

* 也可以使用

# coding=utf8

unicode 字符串

* 在 `Python 2.x` 中，即使指定了文件使用 `UTF-8` 的编码格式，但是在遍历字符串时，仍然会 以字节为单位遍历 字符串
* 要能够 正确的遍历字符串，在定义字符串时，需要 在字符串的引号前，增加一个小写字母 `u`，告诉解释器这是一个 `unicode` 字符串（使用 `UTF-8` 编码格式的字符串）

# *-* coding:utf8 *-*

# 在字符串前，增加一个 `u` 表示这个字符串是一个 utf8 字符串
hello_str = u"你好世界"

print(hello_str)

for c in hello_str:
    print(c)

十四.`eval` 函数

`eval()` 函数十分强大 —— 将字符串 当成 有效的表达式 来求值并 返回计算结果

```python

# 基本的数学计算
In [1]: eval("1 + 1")
Out[1]: 2

# 字符串重复
In [2]: eval("'*' * 10")
Out[2]: ''

# 将字符串转换成列表
In [3]: type(eval("[1, 2, 3, 4, 5]"))
Out[3]: list

# 将字符串转换成字典
In [4]: type(eval("{'name': 'xiaoming', 'age': 18}"))
Out[4]: dict

案例 - 计算器

需求

1. 提示用户输入一个 加减乘除混合运算
2. 返回计算结果

input_str = input("请输入一个算术题：")

print(eval(input_str))

不要滥用 `eval`

> 在开发时千万不要使用 `eval` 直接转换 `input` 的结果

```python

__import__('os').system('ls')

* 等价代码

import os

os.system("终端命令")

* 执行成功，返回 0
* 执行失败，返回错误信息

面向对象

阅读目录

一.面向对象(OOP)基本概念

01. 面向对象基本概念

1.1 过程和函数（科普）

1.2 面相过程 和 面相对象 基本概念

二.类和对象

01. 类和对象的概念

1.1 类

1.2 对象

02. 类和对象的关系

03. 类的设计

3.1 类名的确定

3.2 属性和方法的确定

三.面相对象基础语法

01. `dir` 内置函数（知道）

02. 定义简单的类（只包含方法）

2.1 定义只包含方法的类

2.2 创建对象

2.3 第一个面向对象程序

03. 方法中的 `self` 参数

3.1 案例改造 —— 给对象增加属性

3.2 使用 `self` 在方法内部输出每一只猫的名字

04. 初始化方法

4.1 之前代码存在的问题 —— 在类的外部给对象增加属性

4.2 初始化方法

4.3 在初始化方法内部定义属性

4.4 改造初始化方法 —— 初始化的同时设置初始值

05. 内置方法和属性

5.1 `__del__` 方法（知道）

5.2 `__str__` 方法

四.面向对象封装案例

01. 封装

02. 小明爱跑步

2.1 小明爱跑步扩展 —— 小美也爱跑步

03. 摆放家具

3.1 创建家具

3.2 创建房间

3.3 添加家具

五.面向对象封装案例Ⅱ

01. 士兵突击

1.1 开发枪类

1.2 开发士兵类

02. 身份运算符

六.私有属性和私有方法

01. 应用场景及定义方式

02. 伪私有属性和私有方法（科普）

七.继承

01. 单继承

1.1 继承的概念、语法和特点

1.2 方法的重写

1.3 父类的 私有属性 和 私有方法

02. 多继承

2.1 多继承的使用注意事项

2.2 新式类与旧式（经典）类

八.多态

九.类属性和类方法

01. 类的结构

1.1 术语 —— 实例

1.2 类是一个特殊的对象

02. 类属性和实例属性

2.1 概念和使用

2.2 属性的获取机制（科普）

03. 类方法和静态方法

3.1 类方法

3.2 静态方法

3.3 方法综合案例

十.单例

01. 单例设计模式

02. `__new__` 方法

03. Python 中的单例

十一.异常

01. 异常的概念

02.捕获异常

2.1 简单的捕获异常语法

2.2 错误类型捕获

2.3 异常捕获完整语法

03. 异常的传递

04. 抛出 `raise` 异常

4.1 应用场景

1.2 面相过程和面相对象基本概念

5.1 `del` 方法（知道）

5.2 `str` 方法

1.3 父类的私有属性和私有方法

02. `new` 方法