4.5 初识面向对象编程

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什么是面向对象编程?

面向对象编程(Object-Oriented Programming,简称OOP)是一种编程范式,它使用“对象”来设计软件,其中对象可以包含数据(通常称为属性或字段)和代码(通常称为方法)。面向对象编程的核心概念包括封装、继承和多态。

与之对应的是函数式编程,面向对象编程和函数编程更多的是编程方式的不同,你可将同一段代码写成函数式和面向对象式两种方式。

面向对象编程是一种将现实世界中的实体抽象为代码中的“对象”的编程方式。它将数据和处理数据的方法结合在一起,形成一个“对象”。每个对象都是一个独立的实体,拥有自己的属性和行为。

面向对象的基本概念

1. 类(Class)

类是对象的蓝图或模板。它定义了一组具有相同属性和方法的对象的结构。

2. 对象(Object)

对象是根据类创建的实例。每个对象都拥有类定义的属性和方法。

3. 封装(Encapsulation)

封装是将对象的数据(属性)和行为(方法)组合在一起的过程,同时隐藏对象的内部状态和实现细节。

4. 继承(Inheritance)

继承是一种机制,允许一个类(子类)继承另一个类(父类或基类)的属性和方法。

5. 多态(Polymorphism)

多态性允许同一个接口接受不同的数据类型。

Python中的面向对象

Python是一种支持面向对象编程的语言。在Python中,你可以使用类和对象来实现面向对象编程。

定义一个类

class Car:
    def __init__(self, brand, model, year):
        self.brand = brand  # 属性
        self.model = model
        self.year = year

    def start_engine(self):  # 方法
        print(f"The {self.model} is starting the engine.")

创建对象

my_car = Car("Toyota", "Corolla", 2021)
my_car.start_engine()

继承

class ElectricCar(Car):  # 继承Car类
    def __init__(self, brand, model, year, battery_size):
        super().__init__(brand, model, year)  # 调用父类的构造方法
        self.battery_size = battery_size

    def start_engine(self):
        print(f"The electric {self.model} is powering up.")

多态

def start_vehicle(vehicle):
    vehicle.start_engine()

# 创建不同类型的车辆对象
my_car = Car("Toyota", "Corolla", 2021)
my_electric_car = ElectricCar("Tesla", "Model S", 2020, 75)

start_vehicle(my_car)  # 输出: The Corolla is starting the engine.
start_vehicle(my_electric_car)  # 输出: The electric Model S is powering up.

面向对象编程的好处

  • 代码重用:通过继承,可以减少代码的重复编写。
  • 易于维护:封装和抽象使得代码更易于理解和维护。
  • 灵活性:多态性允许使用统一的接口处理不同类型的对象