Posted 2020/01/03Updated 2021/09/28Backend12 minutes read (About 1765 words)

[Python] 物件導向入門

什麼是物件導向？

將現實生活中的人、事、時、地、物進行資料抽象化。
類別，是具有相同屬性(Attribute)和功能(Method)的物件抽象集合，類別中包含資料的屬性、方法(也可以稱作行為)，將這些類別對應到真實生活中的人、事、時、地、物時稱作”實例化”，可以說這些對應的實際實體為實際案例(簡稱”實例”)，也作”物件”。

白話一點就是: “類別” 只是將真實世界的人、事、時、地、物做分類的”概念”，需對應真實世界中的實例才具意義或是資料處理的價值，類別底下會有多個物件(多個實例)。

不同物件會有不同屬性值，如: 以學生為類別(Class)名，學生A這個物件有兩個屬性，屬性名為姓名、學號，而屬性值為A、01;另一個學生B的物件則屬性值分別為B、02。由於雖然源自同一類別(學生)，但物件各自獨立，屬性值也跟著獨立，彼此互不影響。

好處是什麼?

容易擴展:
如上面的例子，建立一個名為學生的類別，底下可以一直增加不同的學生，他們都有自己的屬性參數。
可重複使用:
同一個物件、類別可以重複進行呼叫，減少撰寫重複的程式碼
模組化
可將系統細分然後分配給不同團隊來進行工作

強調重點

一個物件（Object）可以包含屬性（Attribute）與方法（Method），而class的概念是屬性集合，並非所有物。

物件導向具有三大特性:

多型:

表示不同物件可以執行相同動作，但要透過它們自己的實作來執行。　如果子類別要完全實作父類別的成員，父類別則將該成員宣告為虛擬(virtual)。子類別可以使用override的方式，將自己的實作取代掉父類別的實作。
封裝:

每個物件都包含本身操作所需要的資訊，這個特性稱之為封裝，因此物件不需依賴其他物件來完成自己的操作。　那封裝的好處有哪些？
1. 良好的封裝能減少模組間的耦合。
2. 類別內部的實作可以自由修改。
3. 類別有明確的對外接口，讓外部進行呼叫。
繼承(像是親屬的垂直關係):

賦予物件重複使用和擴充的能力，父類別的資源可以透過子類別做擴充和重複使用。

繼承能定義出父類別與子類別，其中子類別繼承父類別所有的特性，且子類別還能定義新的特性。繼承有幾個重點：
1. 子類別可拓展父類別沒有的屬性和方法
2. 子類別能重寫父類別的方法

概略了解物件導向後就可進行實作。

實作

宣告類別: Python使用class語法來定義類別，通常會用首字大寫（Capitalized）的單字為類別命名
def __init__(self): 代表宣告時會自動執行的函式，常用來定義該類別的物件屬性，self為必要之參數。
類別中定義方法採用def進行方法宣告
訪問類別內的物件屬性使用類別名.屬性名的方式

class Student: # 定義類別屬性名，進行類別宣告
    major = "CSE" # 定義 static variabl
    def __init__(self, rollNumber, name):
        self.rolNo = rollNumber
        self.name = name

student1 = Student(1, "Tom")
student2 = Student(2, "Ken")
# 取得屬性名對應的屬性值 
print(student1.name, student2.name) #  Tom Ken

# 訪問Class內的static variabl
print(Student.major, student1.major, student2.major) # CSE CSE CSE

上述範例宣告一個名為Student的類別(class)，並建立其屬性，先傳入不同的參數，在賦值給student1、student2，最後再透過.訪問屬性值。

我們還可以在Class 內定義另一個Class

class Car:
    def __init__(self, make, year):
        self.make = make
        self.year = year
    class Egine:
        def __init__(self, number):
            self.number = number
        def start(self):
            return "Egine Start!"

car1 = Car("BMW", 2017)
egine = car1.Egine("MHP-9778")
print(egine.start(), egine.number, car1.make, car1.year)
# Egine Start! MHP-9778 BMW 2017

上面範例建立一個Car類別，底下除了定義物件屬性外，另建立一個新類別Egine，並在Egine下定義其屬性名及方法。
car1 = Car("BMW", 2017)建立BMW物件，在BMW下car1.Egine("MHP-9778")建立編號為MHP-9778的Egine物件，egine.start()用來呼叫Egine定義好的方法。

我們也可以更改物件屬性

例子:

class NewStudent:
    def __init__(self, sid = 123, name="Tom"):
        self.id = sid
        self.name = name
    def display(self):
        return self.id, self.name

news1 = NewStudent()
print(news1.id, news1.name) # 123 Tom
news1.id = 345
print(news1.id, news1.name) # 345 Tom

資訊隱藏(information hiding)

物件屬性有時如果變數不希望或不該隨意給外部程式更改，只需在屬性前加上連續兩個底線。

資訊隱藏後: 在屬性名前面加上 __

class NewStudent:
    def __init__(self, sid = 123, name="Tom"):
        self.__id = sid
        self.__name = name
    def display(self):
        return self.__id, self.__name


# 無法直接訪問屬性值
print(news1.id, news1.name)
# 'NewStudent' object has no attribute 'id'
print(news1.__id, news1.__name) 
# AttributeError: 'NewStudent' object has no attribute '__id'

但也並非完全無法更改，只是需要其他方式，例如method方法訪問屬性值，或是透過 “_” 的方式進行直接訪問

# method 訪問屬性值
print(news1.display()) # (123, 'Tom') 

# 透過 "_" 的方式進行直接訪問
print(news1._NewStudent__id, news1._NewStudent__name)  # 123 Tom

回顧重點:

Python使用class語法來定義類別，通常會用首字大寫（Capitalized）的單字為類別命名
def __init__(self): 代表宣告時會自動執行的函式，常用來定義該類別的物件屬性，self為必要之參數。
類別中定義方法採用def進行方法宣告
訪問類別內的物件屬性使用類別名.屬性名的方式
物件屬性有時如果變數不希望或不該隨意給外部程式更改，只需在屬性前加上連續兩個底線__。

參考文章

#OOP Python