python的Class類和類的繼承教程

Python 中的類是一種封裝數據和行為的機制。通過類，可以將相關的數據和函數封裝在一起，形成一個獨立的邏輯單元。創建一個類就相當于創建了一種新的數據類型，類的實例對象就相當于數據類型的實例化。

    在 Python 中，使用 class 關鍵字來定義一個類，類名通常以大寫字母開頭。類中可以定義屬性和方法。屬性用于描述類的特征，方法用于描述類的行為。類中的方法可以訪問和修改類的屬性，從而實現對類的狀態和行為的控制。
     類中的屬性包括實例屬性和類屬性。實例屬性是指每個對象都會擁有一份的屬性，而類屬性是指與類本身關聯的屬性。實例屬性可以通過 self 關鍵字來創建和訪問，類屬性可以通過在類中直接定義和訪問。
     類中的方法分為普通方法、類方法和靜態方法。普通方法是類中最常見的方法，它可以訪問和修改實例屬性，同時也可以調用其他方法和函數。類方法是歸屬于類的一種方法，其第一個參數是類本身，類方法可以訪問和修改類屬性，但不能訪問實例屬性。靜態方法是不歸屬于任何實例或類的方法，它可以被類和實例調用，但不能訪問實例屬性和類屬性。
     除了上述概念，類還支持多重繼承（即一個類可以繼承多個父類），以及方法重寫、方法重載等高級特性。

01、類對象的使用

    下面以一個實際場景的例子介紹 Python 類的用法。
    假設我們要編寫一個程序來管理圖書館的圖書信息。每一本書都有書名、作者、出版社、出版時間等屬性，同時也具有借閱、歸還等方法。這時候，可以定義一個 Book 類來描述每一本書的屬性和行為，具體實現如下：
class Book:
    def __init__(self, title, author, publisher, publish_date):
        self.title = title
        self.author = author
        self.publisher = publisher
        self.publish_date = publish_date
        self.is_borrowed = False
    
    def borrow(self):
        if self.is_borrowed:
            print(f"{self.title} has been borrowed, please try later.")
        else:
            self.is_borrowed = True
            print(f"{self.title} has been borrowed successfully.")
    
    def return_book(self):
        if self.is_borrowed:
            self.is_borrowed = False
            print(f"{self.title} has been returned successfully.")
        else:
            print(f"{self.title} has not been borrowed.")
    在上述代碼中，我們定義了一個 Book 類，包含了該類的初始化函數__init__()，以及 borrow() 和 return_book() 等方法。其中，init() 方法用于初始化 Book 類的實例對象，在創建實例時傳入所需的參數。borrow() 和 return_book() 方法分別用于借閱和歸還書籍，用于改變 is_borrowed 屬性的值。
   接下來，我們可以實例化一個 Book 對象，并調用它的 borrow() 和 return_book() 方法： 

book1 = Book("The Alchemist", "Paulo Coelho", "HarperCollins", "1988-01-01")
book1.borrow()   # The Alchemist has been borrowed successfully.
book1.return_book()   # The Alchemist has been returned successfully.
  此外，還可以定義一個 Library 類來封裝管理圖書館的操作。這個類可以包含添加書籍、刪除書籍、查找書籍等方法，使用 Book 對象來存儲每本書的信息。具體實現如下：

class Library:
    def __init__(self):
        self.books = []
    
    def add_book(self, book):
        self.books.append(book)
        print(f"{book.title} has been added to the library.")
    
    def remove_book(self, book):
        self.books.remove(book)
        print(f"{book.title} has been removed from the library.")
    
    def find_book(self, title):
        for book in self.books:
            if book.title == title:
                return book
        print(f"{title} is not found in the library.")
        return None
     在上述代碼中，我們定義了一個 Library 類，包含了該類的初始化函數__init__()，以及 add_book()、remove_book() 和 find_book() 等方法。其中，init() 方法用于初始化 Library 類的實例對象，add_book() 和 remove_book() 方法分別用于添加書籍和刪除書籍，find_book() 方法用于查找書籍。
     接下來，我們實例化一個 Library 對象，并向其中添加一些書籍：
python
lib = Library()
book1 = Book("The Alchemist", "Paulo Coelho", "HarperCollins", "1988-01-01")
book2 = Book("The Catcher in the Rye", "J.D. Salinger", "Little, Brown and Company", "1951-07-16")
lib.add_book(book1)   # The Alchemist has been added to the library.
lib.add_book(book2)   # The Catcher in the Rye has been added to the library.
    最后，我們可以通過查找書籍的方式來改變書籍的屬性：?
book = lib.find_book("The Alchemist")
if book:
    book.borrow()   # The Alchemist has been borrowed successfully.

book = lib.find_book("The Catcher in the Rye")
if book:
    book.borrow()   # The Catcher in the Rye has been borrowed successfully.

book = lib.find_book("The Alchemist")
if book:
    book.return_book()   # The Alchemist has been returned successfully.
     綜上所述，通過一個圖書館管理系統的例子，我們展示了 Python 類的用法，包括定義類、實例化對象、訪問對象屬性和方法。

02、類對象的繼承

     下面以一個人類(Human)的類為例，詳細介紹Python類的用法和對象繼承。
1. 基本概念
     在Python中，類是一種自定義的數據類型。類中可以定義變量和方法，用來描述一類對象（各個對象共同的屬性和行為）。
2. 定義類
在Python中，使用class關鍵字定義類，其基本語法格式如下：
class 類名(父類):
    屬性1 = 初始值
    屬性2 = 初始值
    ...
    方法1()
    方法2()
    ...
其中，父類可以省略不寫，默認繼承于object類。例如，我們定義一個人類：
class Human:
    def __init__(self, name, age, gender):
        self.name = name
        self.age = age
        self.gender = gender
    def say_hello(self):
        print(f'Hello, my name is {self.name}.')
    上述Human類有三個屬性(name、age、gender)和一個方法(say_hello)，其中__init__()方法為構造函數，當創建實例對象時會自動調用該方法。

3. 繼承

   在Python中，類與類之間可以進行繼承，即一個類可以從另一個類中繼承屬性和方法。語法格式如下：

class 類名(父類):
    ...
    例如，我們定義一個學生類(Student)，并繼承于人類(Human)：
class Student(Human):
    def __init__(self, name, age, gender, grade):
        super().__init__(name, age, gender)
        self.grade = grade
    def study(self):
        print(f'{self.name} is studying in grade {self.grade}.')
  上述Student類繼承了Human類，即在Student類中可以訪問Human類中定義的屬性和方法。

4. 創建子類對象
    創建子類對象時，會自動調用父類的構造函數，例如：
lisi = Student('李四', 16, '男', 10)
      此時，lisi既擁有Student類中定義的屬性和方法，也擁有Human類中定義的屬性和方法，因為Student類繼承了Human類。

print(lisi.gender)      # 訪問Human類中的屬性
lisi.say_hello()        # 調用Human類中的方法
lisi.study()            # 調用Student類中的方法
輸出結果為：

男
Hello, my name is 李四.
李四 is studying in grade 10.

綜上所述，Python中的類是一種自定義的數據類型，可用于描述一類對象。通過類可以創建對象，訪問對象的屬性和方法，還可以進行繼承。

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