Python 面向对象编程（OOP，Object-Oriented Programming） 通过 类（Class） 和 对象（Object） 来组织代码，提高代码的封装性、复用性和可维护性。

1. 类与对象

1.1 定义类和创建对象

class Person:
    def __init__(self, name, age):  # 构造方法
        self.name = name  # 实例属性
        self.age = age

    def introduce(self):  # 实例方法
        print(f"我叫 {self.name}，今年 {self.age} 岁。")

# 创建对象
p1 = Person("Alice", 25)
p1.introduce()

输出：

我叫 Alice，今年 25 岁。

2. 类的属性和方法

2.1 实例属性与方法

  • 实例属性：在 __init__() 方法中定义，属于对象
  • 实例方法：必须有 self 参数，操作实例数据
class Dog:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def bark(self):
        print(f"{self.name}：汪汪！")

dog = Dog("Buddy")
dog.bark()

2.2 类属性与类方法

  • 类属性：属于整个类，所有对象共享
  • 类方法：使用 @classmethod 修饰，操作类属性
class Animal:
    species = "动物"  # 类属性

    @classmethod
    def get_species(cls):
        return cls.species

print(Animal.get_species())  # 输出 "动物"

2.3 静态方法

  • 静态方法：不依赖实例或类，使用 @staticmethod 修饰
class Math:
    @staticmethod
    def add(a, b):
        return a + b

print(Math.add(3, 5))  # 输出 8

3. 面向对象特性

3.1 封装（Encapsulation）

  • 将数据和方法封装到类中，通过 访问控制 保护数据
class BankAccount:
    def __init__(self, balance):
        self.__balance = balance  # 私有属性

    def deposit(self, amount):
        if amount > 0:
            self.__balance += amount
        return self.__balance

    def get_balance(self):
        return self.__balance

account = BankAccount(100)
print(account.get_balance())  # 100

注意：self.__balance 前有 双下划线，Python 会对其进行名称改写，防止外部直接访问。

3.2 继承（Inheritance）

  • 允许子类 继承 父类的属性和方法，支持 方法重写
class Animal:
    def make_sound(self):
        print("动物叫声")

class Dog(Animal):
    def make_sound(self):  # 重写方法
        print("狗：汪汪！")

dog = Dog()
dog.make_sound()  # 输出 "狗：汪汪！"

3.3 多态（Polymorphism）

  • 相同方法 在不同类中表现不同
class Cat:
    def make_sound(self):
        print("猫：喵喵！")

class Dog:
    def make_sound(self):
        print("狗：汪汪！")

animals = [Cat(), Dog()]
for animal in animals:
    animal.make_sound()

输出：

猫：喵喵！
狗：汪汪！

4. 特殊方法（魔法方法）

Python 允许自定义 特殊方法（Magic Methods），用于定义对象的行为，如 运算符重载。

4.1 __str__() 方法

用于 print() 输出对象时的字符串表示。

class Person:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def __str__(self):
        return f"Person({self.name})"

p = Person("Alice")
print(p)  # 输出 "Person(Alice)"

4.2 __add__() 运算符重载

class Vector:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

    def __add__(self, other):  # + 号重载
        return Vector(self.x + other.x, self.y + other.y)

    def __str__(self):
        return f"({self.x}, {self.y})"

v1 = Vector(1, 2)
v2 = Vector(3, 4)
print(v1 + v2)  # 输出 "(4, 6)"

5. 抽象类（Abstract Class）

  • 抽象类：不能直接实例化，必须由子类实现 @abstractmethod 方法
  • 使用 abc 模块 定义抽象类
from abc import ABC, abstractmethod

class Shape(ABC):
    @abstractmethod
    def area(self):
        pass

class Circle(Shape):
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius

    def area(self):
        return 3.14 * self.radius ** 2

c = Circle(5)
print(c.area())  # 输出 78.5

6. 参考资料

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