Объектно-ориентированное программирование

Процедурный и объектно-ориентированный подход

Процедурный подход хорош для небольших (до 500 строк) проектов. Объектно-ориентированно программировать можно и на ассемблере. Но трудно. Удобнее программировать на языке, где есть для этого возможности.

Посмотрим, что есть в питоне для объектно-ориентированного подхода.

Рассмотрим окружности на плоскости ХУ.

Для задания окружности нужно задать координаты центра окружности x, y и ее радиус r. Для этого можно использовать обычный кортеж.

circle = (1, 2, 15)

Проблемы:

  • не очевидно, где тут радиус. Может быть (x, y, r), а может мы задавали (r, x, y)
  • если есть функции distance_from_origin(x, y) (расстояние от начала координат до центра окружности) и edge_distance_from_origin(x, y, radius) (расстояние от начала координат до окружности), при обращении к ним нам нужно распаковывать кортеж (лишние операции):
    distance = distance_from_origin(*circle[:2])
distance = edge_distance_from_origin(*circle)
    Решение: именованный кортеж (named tuple):
import collections
Circle = collections.namedtuple("Circle", "x y radius")
circle = Circle(13, 84, 9)
distance = distance_from_origin(circle.x, circle.y)

Проблемы:

  • можно создать кортеж с отрицательным радиусом (нет проверки значений) (при процедурном подходе эти проверки либо не делаются, либо требуют написания слишком много кода);
  • tuple неизменяем, named tuple изменяем через метод collections.namedtuple_replace() (но код ужасает) circle = circle._replace(radius=12)

Решение: взять коллекцию с изменяемыми значениями, например, list или dict.

circle = [1, 2, 15]                  # list 
circle = dict(x=36, y=77, radius=8)  # dict
  • list
    • нет доступа к circle['x'],
    • можно сделать circle.sort()
  • dict - решает проблемы из list, но
    • еще нет защиты от отрицательного радиуса,
    • еще можно передать в функцию, которая не работает с окружностями (а, например, ждет прямоугольник).

Решение: сделать свой новый тип данных, который будет представлять окружность на ХУ плоскости.

Новые типы данных

Новый тип данных в питоне называется класс (class). Данные этого типа называются (как и раньше) объектами или экземплярами класса (instance).

  • Класс - это набор правил (способ создания и работы с однотипными объектами):
    • из каких переменных и данных состоит объект - атрибуты или поля - характеризуют состояние объекта;
    • что можно делать с экземпляром класса (поведение объекта) - метод или функция класса - могут менять состояние объекта.
    • конструктор - специальный метод, где описывается как создавать объект.

5 - это объект класса int. Для него определены арфиметические операции, его можно преобразовать в строку, его можно сделать из других объектов (строки, float). "Hello" - это объект класса str. Строки можно складывать, брать из них срезы, находить в ней подстроку, и так далее.

As a noun, "AT-trib-ute" is pronounced with emphasis on the first syllable, as opposed to "a-TRIB-ute", which is a verb. (Downey, p 144).

Создаем новый класс

  • Для создания класса используют ключевое слово class
  • поля и методы пишут с отступом
  • имя класса принято писать с большой буквы

Класс записывается так (будем использовать сегодня): 

class ИмяКласса:
    'Описание для чего нужен класс - строка документации (можно не писать)'
    поля и методы класса

или так (будем использовать, когда начнем говорить о наследовании):

class ИмяКласса(базовые классы через запятую):
    'Описание для чего нужен класс - строка документации (можно не писать)'
    поля и методы класса

На самом деле, когда базовый класс не указывается явно, это класс object

Самый простой класс (мы использовали для создания своего исключения):

class MyOwnException(Exception):   # мой класс исключений наследуется от базового класса Exception
    pass                           # ничего дополнительного или особого он не делает, просто существует

Пример класса, описывающего окружности:

from math import PI
class Circle:
    'Окружности на плоскости ХУ'
    # конструктор класса, вызывается когда создаем новый объект класса
    def __init__(self, x=0, y=0, r=1):
         self.x = x                     # все переменные ОБЪЕКТА указываются в конструкторе
         self.y = y
         self.r = r

    # методы объекта:
    def area(self):                     # первый аргумент всегда self
         return PI * self.r * self.r    # доступ к аргументам - только через self.

    def perimetr(self):                 # первый аргумент всегда self
         return 2*PI * self.r           # доступ к аргументам - только через self.

    def zoom(self, k):                  # увеличим окружность в k раз
         self.r *= k

    def is_crossed(self, c):            # пересекается или нет эта окружность с окружностью с?
        d2 = (self.x - c.x)**2 + (self.y - c.y)**2
        r2 = (self.r + c.r)**2
        return d2 <= r2

    def __str__(self):
        return 'Circle x={} у={} r={}, area={}'.format(self.x, self.y. self.r, self.area())
        # обратите внимание на вызов self.area() - вызываем другой метод этого объекта тоже через self

# тут можно уже создавать объекты класса и их использовать
  • __init__(self, другие аргументы через запятую) - конструктор класса (не совсем так, там еще есть __new__, но об этом подробнее в наследовании и переопределении методов).
  • self - ссылка на себя, через нее доступаемся к атрибутам (полям и методам)

self.метод - вызов другого метода класса

self - первый аргумент методов экземпляра класса.

Создание объекта (экземпляра класса)

с = Circle(1, 2, 3)
  • Создается экземпляр класса Circle - окружность с центром в точке (1, 2) и радиусом 3
  • ссылка на нее записывается в переменную c

Доступ к полям и методам

ссылканаобъект.поле

ссылканаобъект.метод

c = Circle()
c.x = 1
c.y = 2
c.r = 3
a = c.area()    # у объекта, на который ссылается с, вызвали метод area

Объекты и ссылки (повторение - мать учения)

c = Circle()            # создали единичную окружность с центром в (0,0), на нее ссылается с
c.x = 1                 # эта окружность стала радиусом 3 с центром в (1, 2)
c.y = 2
c.r = 3
a = c.area()            # у объекта, на который ссылается с, вызвали метод area

d = Circle(5, 6, 2.5)   # создали окружность радиуса 2.5 с центром в (5, 6), на нее ссылается d
a = c.area() + d.area() # площадь окружности, на которую ссылается с и площадь окружности, на которую ссылается d

c = d                   # теперь c ТОЖЕ ссылается на вторую окружность, ссылок на первую окружность нет

c = d - это присвоение ссылок на объекты.

Что будет напечатано?

c = Circle()
d = Circle()
c.x = 1
d.x = 6
print('c.x = ', c.x)
print('d.x = ', d.x)

c = d
print('c.x = ', c.x)
print('d.x = ', d.x)

Функция возвращает объект

Method overloading

Можно ли создать в питоне методы класса с одинаковыми именами?

Нет. В python так не пишут.

Вы можете использовать значения по умолчанию, *args и **kargs - в питоне есть другие механизмы для того же результата.

Можно использовать декоратор @overload, но о декораторах расскажем позже.

Термины (заключение)

  • Модель - упрощенное описание

  • Объект:

    • Переменные (характеризуют состояние объекта)
    • Методы (могут состояния менять)

  • Класс – способ задания однотипных объектов

    • прототип объекта (его переменные)
    • метод создания из прототипа конкретного объекта

Еще раз "на пальцах":

  • Класс - шаблон объекта,
  • Объект - экземпляр класса.

Термины на английском языке

Понадобятся при поиске в интернете.

https://www.tutorialspoint.com/python/python_classes_objects.htm

Class - A user-defined prototype for an object that defines a set of attributes that characterize any object of the class. The attributes are data members (class variables and instance variables) and methods, accessed via dot notation.

Class variable - A variable that is shared by all instances of a class. Class variables are defined within a class but outside any of the class's methods. Class variables are not used as frequently as instance variables are.

Data member - A class variable or instance variable that holds data associated with a class and its objects.

Function overloading - The assignment of more than one behavior to a particular function. The operation performed varies by the types of objects or arguments involved.

Instance variable - A variable that is defined inside a method and belongs only to the current instance of a class.

Inheritance - The transfer of the characteristics of a class to other classes that are derived from it.

Instance - An individual object of a certain class. An object obj that belongs to a class Circle, for example, is an instance of the class Circle.

Instantiation - The creation of an instance of a class.

Method - A special kind of function that is defined in a class definition.

Object - A unique instance of a data structure that's defined by its class. An object comprises both data members (class variables and instance variables) and methods.

Operator overloading - The assignment of more than one function to a particular operator.

Задачи

Uno card game (на дом)

Добавить карты +2, skip, wild, wild+4

results matching ""

    No results matching ""