python面向對象編程及三大特性是什么

今天小編給大家分享一下python面向對象編程及三大特性是什么的相關知識點，內容詳細，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來了解一下吧。

面向過程編程：“面向過程”(Procedure Oriented)是一種以過程為中心的編程思想。這些都是以什么正在發生為 目標進行編程，不同于面向對象的是誰在受影響。與面向對象明顯的不同就是封裝、繼承、類。

面向過程編程最易被初學者接受，其往往用一長段代碼來實現指定功能，開發過程的思路是將數據與函數按照執行的邏輯順序組織在一起，數據與函數分開考慮。

• 特性：模塊化  流程化

• 優點：性能比面向對象高，因為類調用時需要實例化，開銷比較大，比較消耗資源；單片機、嵌入式開發、Linux/Unix 等一般采用面向過程開發，性能是最重要的因素。

• 缺點：沒有面向對象易維護、易復用、易擴展

函數式編程： 函數式編程也是種編程方式，它將電腦運算視為函數的計算。函數編程語言最重要的基礎是λ演算（lambda calculus），而且 λ 演算的函數可以接受函數當作輸入（參數）和輸出（返回值）。

它的主要思想是把運算過程盡量寫成一系列嵌套的函數調用。

Python 不是也不大可能會成為一種函數式編程語言，但是它支持許多有價值的函數式編程語言構建。也有些表現得像函數式編程機制但是從傳統上也不能被認為是函數式編程語言的構建。

Python內建函數 ： filter()、map()、reduce()、max()、min()

面向對象編程：面向對象是按人們認識客觀世界的系統思維方式，采用基于對象（實體）的概念建立模型，模擬客觀世界分析、設計、實現軟件的辦法。通過面向對象的理念使計算機軟件系統能與現實世界中的系統一一對應。

面向對象編程可以將數據與函數綁定到一起，進行封裝，這樣能夠更快速的開發程序，減少了重復代碼的重寫過程。

• 特性：抽象 封裝 繼承 多態

• 優點：易維護、易復用、易擴展，由于面向對象有封裝、繼承、多態性的特性，可以設計出低耦合  的系統，使系統更加靈活、更加易于維護

• 缺點：性能比面向過程低

可以拿生活中的實例來理解面向過程與面向對象，例如五子棋，面向過程的設計思路就是首先分析問題的步驟：1、開始游戲，2、黑子先走，3、繪制畫面，4、判斷輸贏，5、輪到白子，6、繪制畫面，7、判斷輸贏，8、返回步驟2，9、輸出最后結果。把上面每個步驟用不同的方法來實現。

如果是面向對象的設計思想來解決問題。面向對象的設計則是從另外的思路來解決問題。整個五子棋可以分為1、黑白雙方，這兩方的行為是一模一樣的，2、棋盤系統，負責繪制畫面，3、規則系統，負責判定諸如犯規、輸贏等。第一類對象（玩家對象）負責接受用戶輸入，并告知第二類對象（棋盤對象）棋子布局的變化，棋盤對象接收到了棋子的變化就要負責在屏幕上面顯示出這種變化，同時利用第三類對象（規則系統）來對棋局進行判定。

可以明顯地看出，面向對象是以功能來劃分問題，而不是步驟。同樣是繪制棋局，這樣的行為在面向過程的設計中分散在了多個步驟中，很可能出現不同的繪制版本，因為通常設計人員會考慮到實際情況進行各種各樣的簡化。而面向對象的設計中，繪圖只可能在棋盤對象中出現，從而保證了繪圖的統一。

面向對象編程三大特性

在看面向對象編程三大特性之前，先了解一下對象和類的區別。

對象和類

類（Class）是現實或思維世界中的實體在計算機中的反映，它將數據以及這些數據上的操作封裝在一起。類實際上是創建實例的模板。

對象(Object)是具有類類型的變量。類和對象是面向對象編程技術中的最基本的概念。 而對象就是一個一個具體的實例。

定義類的方法：

class 類(): pass

那么如何將類轉換成對象呢?

實例化是指在面向對象的編程中，把用類創建對象的過程稱為實例化。是將一個抽象的概念類，具體到該類實物的過程。實例化過程中一般由類名 對象名 = 類名（參數1，參數2...參數n）構成。

定義類之后一般會用到構造方法 init 與其他普通方法不同的地方在于，當一個對象被創建后，會立即調用構造方法（也稱為魔術方法）。自動執行構造方法里面的內容。

1.封裝特性

封裝，顧名思義就是將內容封裝到某個地方，以后再去調用被封裝在某處的內容。 所以，在使用面向對象的封裝特性時，需要：

1. 將內容封裝到某處

2. 從某處調用被封裝的內容，調用方法如下：

• 通過對象直接調用被封裝的內容： 對象.屬性名

• 通過 self 間接調用被封裝的內容：  self.屬性名

• 通過 self 間接調用被封裝的內容:   self.方法名()

對于面向對象的封裝來說，其實就是使用構造方法將內容封裝到 對象 中，然后通過 對象直接或者 self 間接獲取被封裝的內容。

具體例子如下：

# 1). 類的定義
class People:
    # 構造方法(魔術方法)： 當創建對象時會自動調用并執行;
    # self實質上是實例化出來的對象， e.g: xiaoming， xiaohong;
    def __init__(self, name, age, gender):
       # print("正在創建對象")
        # print(self) # 實質上是一個對象
        # 將創建對象的屬性(name, age, gender)封裝到self(就是實例化的對象)變量里面;
        # 在類里面定義的變量: 屬性
        self.name = name
        self.age = age
        self.gender = gender
    # 在類里面定義的函數： 方法
    def eat(self):
        print('%s eating......' %(self.name))
    def sleep(self):
        # 獲取對象self封裝的屬性(name, age, gender)
        print('%s sleep.......' %(self.name))
# 2). 實例化: 通過類實現對象的創建
xiaoming = People("小明", 20, '男')
# 將對象self/xiaoming封裝的屬性(name, age, gender)從里面拿出來;
print(xiaoming.name)
xiaoming.eat()
xiaoming.sleep()
xiaohong = People("小紅", 20, '女')
print(xiaohong.name)
xiaohong.eat()
xiaohong.sleep()

2、繼承特性

1）繼承

繼承描述的是事物之間的所屬關系，當我們定義一個 class 的時候，可以從某個現有的 class 繼承，新的 class 稱為子類、擴展類(Subclass)，而被繼承的class稱為基類、父類或超類(Baseclass、Superclass)。

問題一：如何實現繼承呢?

子類在繼承的時候，在定義類時，小括號( )中為父類的名字，例如： class son(father):  這里father就是son的父類。

問題二：繼承的工作機制是什么?

父類的屬性、方法，會被繼承給子類。 舉例如下：如果子類沒有定義 init 方法，父類有，那么在子類繼承父類的時候這個方法就被繼承了，所以只要創建對象，就默認執行了那個繼承過來的 init 方法。

重寫父類方法：就是在子類中，有一個和父類相同名字的方法，那么在子類中的方法就會覆蓋掉父類中同名的方法，就實現了對父類方法的重寫。

調用父類的方法：

1. 在子類中，直接利用  父類名.父類的方法名()

2. super() 方法： python2.2+的功能，格式為： super(子類名稱, self).父類的方法名() （建議用此方法）

2）多繼承

多繼承，即子類有多個父類，并且具有它們的特征。

新式類與經典類的區別：

在 Python 2及以前的版本中，由任意內置類型派生出的類，都屬于“新式類”，都會獲得所有“新式類”的特性；反之，即不由任意內置類型派生出的類，則稱之為“經典類”。

新式類：

class 類名(object):

pass

經典類：

class 類名:

pass

“新式類”和“經典類”的區分在 Python 3之后就已經不存在，在 Python 3.x之后的版本，因為所有的類都派生自內置類型 object(即使沒有顯示的繼承 object 類型)，即所有的類都是“新式類”。

它們兩個最明顯的區別在于繼承搜索的順序不同，即：

經典類多繼承搜索順序(深度優先算法)：先深入繼承樹左側查找，然后再返回，開始查找右側。

新式類多繼承搜索順序(廣度優先算法)：先在水平方向查找，然后再向上查找。

圖示如下：

具體例子如下：

# python2:
    # 經典類:  class Father:
    # 新式類:   class Father(object):
# python3:
#       所有的都是新式類
# 新式類：  廣度優先
# 經典類:  深度優先
class D:
    a = 'd'
class B(D):
    pass
class C(D):
    a = 'c'
class A(B, C):
    pass
obj = A()
print(obj.a)

運行結果是 c，由此可見為廣度優先搜索的結果。

3）私有屬性與私有方法

默認情況下,屬性在 Python 中都是“public”， 大多數 OO （面向對象）語言提供“訪問控制符”來限定成員函數的訪問。

在 Python 中，實例的變量名如果以 __ （雙下劃線）開頭，就變成了一個私有變量/屬性(private)，實例的函數名如果以 __ 開頭，就變成了一個私有函數/方法(private)只有內部可以訪問,外部不能訪問。

那么私有屬性一定不能從外部訪問嗎?

python2版本不能直接訪問 屬性名，是因為 Python 解釋器對外把 屬性名 改成了  _類名屬性名 ，所以，仍然可以通過 _類名屬性名  來訪問 屬性名 。 但是不同版本的 Python 解釋器可能會把 屬性名  改成不同的變量名，因此不建議用此類方法訪問私有屬性。

私有屬性和方法的優勢：

1. 確保了外部代碼不能隨意修改對象內部的狀態，這樣通過訪問限制的保護，代碼更加健壯。

2. 如果有要允許外部代碼修改屬性怎么辦?可以給類增加專門設置屬性方法。 為什么大費周折?因為在方法中，可以對參數做檢查，避免傳入無效的參數。

具體實例如下：

class Student(object):
    __country = 'china'
    def __init__(self, name, age, score):
        self.name = name
        # 年齡和分數是私有屬性
        self.__age = age
        self.__score = score
    # 私有方法， 只能在類內部執行;
    def __modify_score(self, scores):
        self.__score = scores
        print(self.__score)
    def set_age(self, age):
        if 0<age <150:
            self.__age = age
            print("當前年齡:", self.__age)
        else:
            raise  Exception("年齡錯誤")
    def set_score(self, scores):
        if len(scores) == 3:
            self.__score = scores
        else:
            raise Exception("成績異常")
class MathStudent(Student):
    pass
student = Student("Tom", 10, [100, 100, 100])
# 在類的外部是不能直接訪問的;
print(student.name)
student.set_age(15)
# Python 解釋器對外把  __屬性名 改成了  _類名__屬性名
# print(student._Student__age)

3.多態特性

多態（Polymorphism）按字面的意思就是“多種狀態”。在面向對象語言中，接口的多種不同的實現方式即為多態。通俗來說： 同一操作作用于不同的對象，可以有不同的解釋，產生不同的執行結果。

多態的好處就是，當我們需要傳入更多的子類，只需要繼承父類就可以了，而方法既可以直接不重寫（即使用父類的），也可以重寫一個特有的。這就是多態的意思。調用方只管調用，不管細節，而當我們新增一種的子類時，只要確保新方法編寫正確，而不用管原來的代碼。這就是著名的“開放封閉”原則：

• 對擴展開放（Open for extension）：允許子類重寫方法函數

• 對修改封閉（Closed for modification）：不重寫，直接繼承父類方法函數

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