python进阶-Day2: 面向对象编程 (OOP)
以下是为 Python 进阶 Day 2 设计的学习任务,专注于面向对象编程(OOP)的核心概念和高阶特性。代码中包含详细注释,帮助理解每个部分的实现和目的。
任务目标:
- 复习 OOP 基础:类、对象、继承、多态。
- 学习高级 OOP 特性:@property 装饰器、抽象基类 (ABC)、方法解析顺序 (MRO)。
- 练习:设计一个简单的“动物”类层次结构,综合应用所学内容。
学习任务设计:
- 复习基础 OOP
- 创建一个基类 Animal,并派生出子类 Dog 和 Cat,展示继承和多态。
- 学习高级 OOP
- 使用 @property 装饰器管理属性访问。
- 使用抽象基类 (ABC) 强制子类实现特定方法。
- 通过 mro() 方法探索方法解析顺序。
- 练习
- 实现一个动物类层次结构,包含属性管理和抽象方法。
代码实现(带详细注释):
python
# 导入抽象基类模块
from abc import ABC, abstractmethod
# 任务 1:复习基础 OOP - 定义基类 Animal
class Animal:
def __init__(self, name, age):
self._name = name # 受保护属性,使用单下划线
self._age = age # 受保护属性
def speak(self):
# 定义一个默认的 speak 方法,子类可以覆盖(多态)
return "I can speak!"
def get_info(self):
# 返回动物的基本信息
return f"Name: {self._name}, Age: {self._age}"
# 任务 1:继承与多态 - 定义子类 Dog
class Dog(Animal):
def speak(self):
# 多态:覆盖父类的 speak 方法
return "Woof Woof!"
# 任务 1:继承与多态 - 定义子类 Cat
class Cat(Animal):
def speak(self):
# 多态:覆盖父类的 speak 方法
return "Meow Meow!"
# 任务 2:学习 @property 装饰器 - 定义一个带属性管理的类
class Bird(Animal):
def __init__(self, name, age, wingspan):
super().__init__(name, age) # 调用父类的构造函数
self._wingspan = wingspan # 私有属性,表示翼展
@property
def wingspan(self):
# 使用 @property 装饰器,将 wingspan 作为只读属性
return self._wingspan
@wingspan.setter
def wingspan(self, value):
# 使用 @setter 控制 wingspan 的赋值,确保值有效
if value <= 0:
raise ValueError("Wingspan must be positive!")
self._wingspan = value
# 任务 2:学习抽象基类 (ABC) - 定义抽象基类
class AbstractAnimal(ABC):
@abstractmethod
def move(self):
# 抽象方法,子类必须实现
pass
def eat(self):
# 普通方法,提供默认实现
return "I am eating!"
# 任务 2:实现抽象基类的子类
class Fish(AbstractAnimal, Animal): # 多重继承:从抽象基类和 Animal 继承
def __init__(self, name, age):
Animal.__init__(self, name, age)
def move(self):
# 实现抽象方法 move
return "I swim in water!"
def speak(self):
# 覆盖 Animal 的 speak 方法
return "Blub Blub!"
# 任务 3:综合练习 - 测试代码
def main():
# 测试基础 OOP
dog = Dog("Buddy", 3)
cat = Cat("Whiskers", 2)
print(dog.get_info()) # 输出: Name: Buddy, Age: 3
print(dog.speak()) # 输出: Woof Woof!
print(cat.get_info()) # 输出: Name: Whiskers, Age: 2
print(cat.speak()) # 输出: Meow Meow!
# 测试 @property 装饰器
bird = Bird("Eagle", 5, 2.5)
print(bird.get_info()) # 输出: Name: Eagle, Age: 5
print(bird.wingspan) # 输出: 2.5
bird.wingspan = 3.0 # 使用 setter 修改 wingspan
print(bird.wingspan) # 输出: 3.0
# bird.wingspan = -1 # 取消注释将抛出 ValueError
# 测试抽象基类和多重继承
fish = Fish("Nemo", 1)
print(fish.get_info()) # 输出: Name: Nemo, Age: 1
print(fish.move()) # 输出: I swim in water!
print(fish.speak()) # 输出: Blub Blub!
print(fish.eat()) # 输出: I am eating!
# 任务 2:探索方法解析顺序 (MRO)
print(Fish.mro()) # 输出 Fish 的方法解析顺序
if __name__ == "__main__":
main()
学习任务分解与说明:
- 复习 OOP 基础
- Animal 类作为基类,定义了属性 _name 和 _age,以及方法 speak 和 get_info。
- Dog 和 Cat 继承自 Animal,通过重写 speak 方法实现多态。
- 高级 OOP:
- @property
- 装饰器
- Bird 类使用 @property 和 @wingspan.setter 管理 wingspan 属性,确保属性访问的安全性和封装性。
- 高级 OOP:抽象基类 (ABC)
- AbstractAnimal 定义了一个抽象方法 move,子类 Fish 必须实现它。
- 通过多重继承,Fish 同时继承了 AbstractAnimal 和 Animal 的功能。
- 高级 OOP:方法解析顺序 (MRO)
- 使用 Fish.mro() 查看类的继承顺序,帮助理解多重继承时的解析规则。
- 综合练习
- main() 函数测试所有功能,展示类层次结构的行为。
练习任务:
- 修改 Animal 类,添加一个新属性(如 weight),并用 @property 管理它。
- 创建一个新的子类(如 Snake),继承 AbstractAnimal 和 Animal,实现 move 和 speak 方法。
- 尝试引发一个多重继承的冲突(如两个父类都有同名方法),并用 mro() 分析解析顺序。
这个设计涵盖了 OOP 的核心概念和高阶特性,通过注释和实践帮助深入理解 Python 的面向对象编程。