Лекция "Объектно-ориентированное программирование"

Лекция.

Объектно-ориентированное программирование.

Что такое ООП?

Объектно-ориентированное программирование (ООП) — методология программирования, основанная на представлении программы в виде совокупности объектов, каждый из которых является экземпляром определённого класса, а классы образуют иерархию наследования.

Чем же хорош подход ООП?

• Программа разбивается на объекты. Каждый объект отвечает за собственные данные и их обработку. Как результат - код становится проще и читабельней.
• Уменьшается дупликация кода. Нужен новый объект, содержимое которого на 90% повторяет уже существующий? Давайте создадим новый класс и унаследуем эти 90% функционала от родительского класса!
• Упрощается и ускоряется процесс написания программ. Можно сначала создать высокоуровневую структуру классов и базовый функционал, а уже потом перейти к их подробной реализации.

Объекты и классы в ООП

Класс

— в объектно-ориентированном программировании, представляет собой шаблон для создания объектов, обеспечивающий начальные значения состояний: инициализация полей-переменных и реализация поведения функций или методов.

Объект

— некоторая сущность в цифровом пространстве, обладающая определённым состоянием и поведением, имеющая определенные свойства (поля) и операции над ними (методы). Как правило, при рассмотрении объектов выделяется то, что объекты принадлежат одному или нескольким классам, которые определяют поведение (являются моделью) объекта. Термины «экземпляр класса» и «объект» взаимозаменяемы.

На что необходимо обратить внимание?

• Класс описывает множество объектов, имеющих общую структуру и обладающих одинаковым поведением. Класс - это шаблон кода, по которому создаются объекты. Т. е. сам по себе класс ничего не делает, но с его помощью можно создать объект и уже его использовать в работе.
• Данные внутри класса делятся на свойства и методы. Свойства класса (они же поля) - это характеристики объекта класса.
• Методы класса - это функции, с помощью которых можно оперировать данными класса.
• Объект - это конкретный представитель класса.
• Объект класса и экземпляр класса - это одно и то же.

Грубо говоря

Класс = Свойства + Методы

Простой пример ООП

Свойства класса

• Цвет
• Объем двигателя
• Мощность
• Тип коробки передач

Методы класса

• Ехать
• Остановиться
• Заправиться
• Поставить на сигнализацию
• Включить дворники

Грубо говоря

Класс = Свойства + Методы

WRRRRRUM!" width="640"

Простой пример ООП

# класс автотранспорт

class MotorTransport(object):

def __ init __ (self, color, year, auto _ type):

self.color = color

self.year = year

self.auto _ type = auto _ type

# тормозить

def stop(self):

print("Pressing the brake pedal")

# ехать

def drive(self):

print('WRRRRRUM!')

# создадим объект класса Автотранспорт

ferrari _ testarossa = MotorTransport('Red', 1987, 'passenger car')

# жмём на газ и вперёд!

ferrari _ testarossa.drive()

WRRRRRUM!

Синтаксис создания

class :

Создание класса

Для задания класса используется инструкция class, далее следует имя класса Car и двоеточие. После них идет тело класса, которое в нашем случае представлено оператором pass . Данный оператор сам по себе ничего не делает - фактически это просто заглушка.

class Car:

pass

Создание объекта

= ()

В качестве примера создадим объект класса Car :

car _ object = Car()

Основы ООП на Python для начинающих

Создавать классы в Python очень просто:

class SomeClass(object):

# поля и методы класса SomeClass

Классы-родители перечисляются в скобках через запятую:

class SomeClass(ParentClass1, ParentClass2, …):

# поля и методы класса SomeClass

class SomeClass(object):

attr1 = 42

attr2 = "Hello, World"

Свойства классов устанавливаются с помощью простого присваивания:

class SomeClass(object):

def method1(self, x):

# код метода

Методы объявляются как простые функции:

Поля (свойства) класса в Python

Поля(они же свойства или переменные) можно (так же условно) разделить на две группы:

• Статические поля
• Динамические поля

Phone.default _ color 'Grey' # Изменяем цвет телефона по умолчанию с серого на черный Phone.default _ color = 'Black' Phone.default _ color 'Black' У нас есть возможность получить или изменить такое свойство, просто обратившись к самому классу по его имени(экземпляр класса при этом создавать не нужно)." width="640"

Статические поля (они же переменные или свойства класса)

Это переменные, которые объявляются внутри тела класса и создаются тогда, когда создается класс. Создали класса - создалась переменная:

class Phone:

# Статические поля (переменные класса)

default _ color = 'Grey'

default _ model = ‘C385’

def turn _ on(self):

pass

def call(self):

pass

Phone.default _ color

'Grey'

# Изменяем цвет телефона по умолчанию с серого на черный

Phone.default _ color = 'Black'

Phone.default _ color

'Black'

У нас есть возможность получить или изменить такое свойство, просто обратившись к самому классу по его имени(экземпляр класса при этом создавать не нужно).

my _ phone _ red = Phone('Red', 'I495') # Прочитаем статические поля объекта my _ phone _ red.default _ color 'Grey' my _ phone _ red.default _ model 'C385' # Прочитаем динамические поля объекта my _ phone _ red.color 'Red' my _ phone _ red.model 'I495' # Создадим еще один экземпляр класса Phone - такой же телефон, но другого цвета my _ phone _ blue = Phone('Blue', 'I495') # Прочитаем динамические поля объекта my _ phone _ blue.color 'Blue' my _ phone _ blue.model 'I495' Это переменные, которые создаются на уровне экземпляра класса. Нет экземпляра - нет его переменных. Для создания динамического свойства необходимо обратиться к self внутри метода: class Phone: # Статические поля (переменные класса) default _ color = 'Grey' default _ model = 'C385' def __ init __ (self, color, model): # Динамические поля (переменные объекта) self.color = color self.model = model" width="640"

Динамические поля (переменные или свойства экземпляра класса)

# Создадим экземпляр класса Phone - телефон красного цвета модели 'I495’

my _ phone _ red = Phone('Red', 'I495')

# Прочитаем статические поля объекта

my _ phone _ red.default _ color

'Grey'

my _ phone _ red.default _ model

'C385'

# Прочитаем динамические поля объекта

my _ phone _ red.color

'Red'

my _ phone _ red.model

'I495'

# Создадим еще один экземпляр класса Phone - такой же телефон, но другого цвета

my _ phone _ blue = Phone('Blue', 'I495')

# Прочитаем динамические поля объекта

my _ phone _ blue.color

'Blue'

my _ phone _ blue.model

'I495'

Это переменные, которые создаются на уровне экземпляра класса. Нет экземпляра - нет его переменных. Для создания динамического свойства необходимо обратиться к self внутри метода:

class Phone:

# Статические поля (переменные класса)

default _ color = 'Grey'

default _ model = 'C385'

def __ init __ (self, color, model):

# Динамические поля (переменные объекта)

self.color = color

self.model = model

внутри одного из методов" width="640"

Что такое self в Python?

Служебное слово self - это ссылка на текущий экземпляр класса. Как правило, эта ссылка передается в качестве первого параметра метода Python.

Стоит обратить внимание, что на самом деле слово self не является зарезервированным. Просто существует некоторое соглашение, по которому первый параметр метода именуется self и передает ссылку на текущий объект, для которого этот метода был вызван.

Чтоб создать переменную экземпляра, необходимо воспользоваться конструкцией self. _ переменной внутри одного из методов

Уровни доступа атрибутов в Python

• Private. Приватные члены класса недоступны извне - с ними можно работать только внутри класса.
• Public. Публичные методы наоборот - открыты для работы снаружи и, как правило, объявляются публичными сразу по-умолчанию.
• Protected. Доступ к защищенным ресурсам класса возможен только внутри этого класса и также внутри унаследованных от него классов (иными словами, внутри классов-потомков). Больше никто доступа к ним не имеет

current _ time = Time(9, 14, 30) print(current _ time) 09:14:30" width="640"

Инициализирующий метод

Инициализирующий метод — это специальный метод, который вызывается при создании объекта. Этот метод имеет имя __ init __ (два символа подчеркивания, init, и еще два символа подчеркивания). Инициализирующий метод класса Time выглядит так:

Когда мы создаем объект Time, указанные нами аргументы передаются конструктору:

Метод, вызываемый при создании объекта и инициализирующий состояние объекта, также называют конструктором. В Python метод __ init __ является конструктором.

class Time:

def __ init __ (self, hours=0, minutes=0, seconds=0):

self.hours = hours

self.minutes = minutes

self.seconds = seconds

def __ str __ (self):

return "%02i:%02i:%02i" % (self.hours, self.minutes, self.seconds)

current _ time = Time(9, 14, 30)

print(current _ time)

09:14:30

t = Time(9) print(t) 09:00:00" width="640"

Метод __ str __

Метод __ str __ имеет специальное назначение в Python, он возвращает строковое представление объекта. Определим метод __ str __ для класса Time.

Если класс предоставляет метод с именем __ str __ , то тем самым переопределяет поведение встроенной функции Python str.

class Time:

def __ init __ (self, hours=0, minutes=0, seconds=0):

self.hours = hours

self.minutes = minutes

self.seconds = seconds

def __ str __ (self):

return "%02i:%02i:%02i" % (self.hours, self.minutes, self.seconds)

t = Time(9)

print(t)

09:00:00

Специальные методы

__ bytes __ ()

__ str __ ()

Метод возвращает объект типа bytes – представление текущего объекта в виде набора байт.

__ repr __ ()

Строковое представление объекта, используемое в функциях format() и print(). В отличии от __ repr __ (), в ней, при реализации, мы стараемся создать наиболее информативное представление объекта.

Строковое представление объекта, позволяющее восстановить объект. Например, если вы пишете игру и у вас есть объект “Персонаж”, которому при его создании присваивается имя и пол, то метод __ repr __ () может вернуть следующую строку “Person(“John”, “man”)”. Эта информация позволит вам заново построить объект.

__ len __ ()

Чаще всего реализуется в коллекциях и сходными с ними по логике работы типами, которые позволяют хранить наборы данных. Для списка (list) __ len __ () возвращает количество элементов в списке, для строки – количество символов в строке. Вызывается функцией len(), встроенной в язык Python.

__ bool __ ()

Возвращает True или False.

__ call __ ()

Позволяет использовать объект как функцию, т.е. его можно вызвать.

Функции сравнения

Эти функции используются, если объекты можно сравнивать между собой, как числа. Синтаксис работы с ними выглядит следующим образом: x. __ lt __ (y), что соответствует записи x

Арифметические операции

Унарные операции

Битовые операции

Примеры

class Vector():

def __ init __ (self, x, y):

self.x = x

self.y = y

def __ add __ (self, v):

return Vector(self.x + v.x, self.y + v.y)

def __ sub __ (self, v):

return Vector(self.x - v.x, self.y - v.y)

def __ repr __ (self):

return "Vector({}, {})".format(self.x, self.y)

def __ str __ (self):

return "({}, {})".format(self.x, self.y)

def __ abs __ (self):

return (self.x**2 + self.y**2)**0.5

if __ name __ == " __ main __ ":

v1 = Vector(3, 4)

print("vector v1 = {}".format(v1))

v2 = Vector(5, 7)

print("vector v2 = {}".format(v2))

print("v1 + v2 = {}".format(v1 + v2))

print("v2 - v1 = {}".format(v2 - v1))

print("|v1| = {}".format(abs(v1)))

vector v1 = (3, 4)

vector v2 = (5, 7)

v1 + v2 = (8, 11)

v2 - v1 = (2, 3)

|v1| = 5.0