Классы и объекты

Переменные (повторение)

Переменные не нужно объявлять заранее. У переменных нет типа. Тип есть только у данных, на которые указывают переменные. Для опредения типа используют функцию type()

x = 5
print(x)         # 5
print(type(x))   # <class 'int'>

x = 3.14
print(x)         # 3.14
print(type(x))   # <class 'float'>

x = 'Hello'
print(x)         # Hello
print(type(x))   # <class 'str'>

int, float, str, bool, complex - встроенные типы данных языка. Они unmutable (неизменяемые). (Только неизменяемые данные могут быть ключами в словаре).

Ссылки на объекты

Все переменные содержат только ссылки на объекты.

Оператор = связывает переменную с объектом в памяти через ссылку.

Если переменная уже существует, то справа от = напишем ссылку на объект, которая будет храниться в переменной.

Если переменной еще нет, то оператор = создает переменную и записывает в нее ссылку (которая указана справа от =).

Для упрощения рисунков дальше вместо ссылок на неизменяемые объекты будем рисовать переменные со значением.

>>> a = 3
  1. Создается объект, представляющий число 3 (так как объект неизменяемый, то он создается только если его еще нет, но с логической точки зрения можете считать, что каждый раз создается новый объект).
  2. Создается переменная a, если ее еще нет.
  3. В переменную а записывается ссылка на объект, представляющий число 3.

Термины:

  • Переменная - запись в системной таблице, где предусмотрено место для хранения ссылок на объекты.
  • Объект - это область памяти с объемом, достаточным для представления значения этого объекта.
  • Ссылка – это автоматически разыменовываемый указатель на объект (связь переменная - объект).

id - идентификатор объекта

Чтобы быстро отличать один объект от другого, у каждого объекта есть свой номер. У разных объектов номера разные (уникальные).

Чтобы узнать идентификационный номер объекта (идентификатор), используют встроенную функцию id(объект)

В примере создаем 2 разных списка с одинаковым содержимым.

Переменная a ссылается на объект с идентификатором 4292354496.

Переменная b - на другой список с идентификатором 4292357856.

>>> a = [1, 2, 3]
>>> id(a)
4292354496
>>> b = [1, 2, 3]
>>> id(b)
4292357856

is - ссылаются на один объект

Ключевое слово is проверяет, ведут ли ссылки на один и тот же объект. То есть a is b это id(a) == id(b)

>>> a = [1, 2, 3]
>>> id(a)
4292354496
>>> b = [1, 2, 3]
>>> id(b)
4292357856
>>> a is b
False
>>> a == b
True


>>> a = b    # теперь a и b ссылаются на один и тот же объект (одинаковые id)
>>> id(a)
4292357856
>>> id(b)
4292357856
>>> a is b
True

Классы

Мы создавали и работали с объектами разных типов. Научимся создавать свои новые типы объектов.

Каждый объект - это данные и что можно делать с этими данными (функции).

В строке 'Hello' данные - это буквы H, e, l, l, o.

Что можно делать со строкой? Найти на каком месте в строке стоит буква 'e' вызвав 'Hello'.index('e'). Сделать все буквы большими 'Hello'.toupper()

Данные называют атрибутами (переменными) объекта, а функции - методами объекта.

Описание данных (переменных) и что с ними можно делать (функций) для разных, но похожих объектов, образует класс.

Строки 'Hello' и 'Good bye' - два разных объекта класса str.

Класс Segment1 - отрезок на оси Х

Опишем класс - отрезок на оси Х.

У каждого отрезка есть начало (start) и конец (finish) - это его атрибуты (переменные).

Что можно сделать с отрезком? Его можно напечатать, вычислить длину, сдвинуть по оси Х вправо или влево.

Создадим новый тип и назовем его Segment1.

class Segment1(object):
    """Класс Segment1 описывает отрезки на оси Х"""

    def __init__(self, start=0, finish=0):
        # Эта функция вызывается, когда мы создаем новый объект класса.
        # self - это название переменной, которая указвает на сам объект.
        self.start = start      # переменная объекта 
        self.finish = finish

    def __str__(self):
        return '{} {}'.format(self.start, self.finish)

    def __repr__(self):
        return '[{}, {}] = {}'.format(self.start, self.finish, self.length())

    def length(self):
        return abs(self.start - self.finish)

    def move(self, dx):
        self.start += dx
        self.finish += dx

# Закончились отступы - закончилось описание класса.
# Классом можно пользоваться:        

s1 = Segment1(-3.5, 7)      # вызывается __init__(-3.5, 7)
print(s1.start, s1.finish)  # объект.переменная - к полям можно обратиться по имени через точку

x = s1.length()         # объект.метод
print('Длина равна', x)

print(s1)               # 1 7 вызывается str(s1), которая вызывает s1.__str__()
print(repr(s1))         # [1, 7] = 6 - вызывается repr(s1), которая вызывает s1.repr()

s1.start = 1            # объект.переменная - изменили значение поля start объекта s1
print(s1)               # 1 7

s1.move(2)              # передвинули отрезок на +2 по оси Х
print(s1)               # 3 9

s2 = Segment1(0, 2.5)   # другой объект класса Segment1, на него ссылается s2
print(s2)               # 0 2.5

s2 = s1
print(s2)               # 3 9 теперь s2 тоже ссылается на отрезок [3, 9], на отрезок [0, 2.5] нет ссылок.

Разберем код примера.

Создаем класс так: 

class ИмяКласса(object):
    описание класса

ИмяКласса придумаем сами. Мы придумали Segment1.

class - ключевое слово. Менять нельзя.

object - на основе какого класса делаем свой новый класс. Пока будем брать только object. Подробнее расскажем в наследовании классов.

    """Класс Segment1 описывает отрезки на оси Х"""

Это строка документации. Она описывает что делает класс. Можно автоматически из строк документации сделать help по классу, его полям и методам.

    def __init__(self, start=0, finish=0):
        # Эта функция вызывается, когда мы создаем новый объект класса.
        # self - это название переменной, которая указвает на сам объект.
        self.start = start      # переменная объекта 
        self.finish = finish

Функция с именем __init__ вызывается, когда мы делаем объект класса.

Чтобы сделать объект класса, пишут имя класса и в скобках указывают параметры функции __init__.

s1 = Segment1(-3.5, 7)      # вызывается __init__(-3.5, 7)

Первый аргумент любой функции объекта класса - это ссылка на сам объект. Принято называть ее self.

Для обращение к переменной объекта (поля start и finish) из любого его метода нужно писать self.start и self.finish.

Для обращения к полям по имени объекта (ссылки s1 и s2) нужно писать s1.start, s1.finish, s2.start, s2.finish.

Для обращения к методу объекта изнутри объекта, нужно использовать self. Внутри метода __repr__ мы вызвали метод length того же объекта и обращаемся к нему self.length()

  • Обратите внимание, первым аргументом функции length идет self.
    • def length(self):
  • При вызове мы его НЕ указываем:
    • s1.length() снаружи объекта, по ссылке s1
    • self.length() изнутри объекта, по ссылке self
    • s1.move(2) снаружи объекта, по ссылке s1

Что есть в классе и объекте?

Все в питоне сделано на основе словарей. Их можно смотреть через __dict__

Объект - видим поля объекта.

>>> print(s1.__dict__)     # напечатать поля (переменные) объекта
{'start': 3, 'finish': 9}

Класс - видим методы класса.

>>> print(Segment1.__dict__)  # напечатать все методы класса
{'__module__': '__main__', '__doc__': 'Класс Segment1 описывает отрезки на оси Х', '__init__': <function Segment1.__init__ at 0xffd75d68>, '__str__': <function Segment1.__str__ at 0xffd75d20>, 'length': <function Segment1.length at 0xffd75cd8>, 'move': <function Segment1.move at 0xffd75c90>, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Segment1' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Segment1' objects>}

dir() - какие переменные и функции доступны для объекта

>>> a = [1, 2, 3]
>>> dir(a)
['__add__', '__class__', '__contains__', '__delattr__', '__delitem__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__getitem__', '__gt__', '__hash__', '__iadd__', '__imul__', '__init__', '__init_subclass__', '__iter__', '__le__', '__len__', '__lt__', '__mul__', '__ne__', '__new__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__reversed__', '__rmul__', '__setattr__', '__setitem__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', 'append', 'clear', 'copy', 'count', 'extend', 'index', 'insert', 'pop', 'remove', 'reverse', 'sort']

Заключение

  • Термины:
    • Класс - описание похожих объектов. Тип в питоне.
    • Объект - 1 экземпляр класса.
    • атрибуты объекта - переменные объекта.
    • методы объекта - функции объекта.
  • Синтаксис
    • class Имя(object): - создаем класс class Segment1(object):
    • s = Segment1(1, 7) - создаем объект класса, вызывается функция __init__ этого класса.
    • self - ссылка на себя, нужно ставить первым аргументом любой функции объекта.
      • def length(self)
      • def move(self, dx)
    • __init__ - конструктор класса, в этой функции определяем переменные объекта.
      • Он вызывается
    • __str__ - этот метод вызывается при печати объекта (преобразовании объекта к строке)
    • __repr__ - этот метод вызывается при вызове функции repr(объект)
  • Обращение к полям и методам объекта
    • self.start - изнутри этого же объекта к полю start
    • s1.start - по ссылке s1 на объект к полю start
    • self.length() - изнутри этого же объекта к функции объекта length
    • s1.length() - по ссылке s1 на объект к функции объекта length
  • Встроенные переменные и функции
    • type(s1) - тип объекта, на который ссылается переменная s1
    • id(s1) - идентификатор этого объекта
    • a is b - переменные a и b ссылаются на один и тот же объект? id(a) == id(b)
    • dir(s1) - какие переменные и функции доступны для объекта
    • s1.__dict__ - какие переменные содержит объект
    • Segment1.__dict__ - какие методы содержит класс

Задачи

Segment1 normalize

Допишите в класс Segment1 функцию normalize, которая проверяет, что start НЕ больше finish. Если start и finish перепутаны, то поменяйте их местами. Проверьте функцию.

Segment1 flip

Допишите в класс Segment1 функцию flip, которая отображает сам отрезок относительно точки 0. Проверьте функцию.

Segment1 is_crossed

Допишите в класс Segment1 функцию is_crossed(self, other), которая проверяет, пересекается сам отрезок (self) с другим отрезком (other). Возвращает True (пересекаются хотя бы в 1 точке) или False (не имеют общих точек). Проверьте функцию.

Segment1 - выровнять отрезки по левому краю

Если нужно, допишите функции в класс Segment1. Даны отрезки - по 1 на строку, целые числа через пробел. Выровнять отрезки по левому краю (по самому левому) и напечатать в том же порядке.

Input:
0 9
-1 3
-10 -7
5 11
Output:
-10 -1
-10 -6
-10 -7
-10 6

Segment1 - найти длину самого большого отрезка

Даны отрезки по 1 отрезку на строку. Напечатать длину самого большого (длинного) отрезка.

Segment1 - найти самый длинный отрезок

Даны отрезки по 1 отрезку на строку. Напечатать отрезок самой большой длины. Если таких отрезков несколько - напечатать их все.

Задачи с графическим выводом (черепаха)

Segment1 - все отрезки сдвинуть началом в точку 0

В примере создаются два отрезка (100, 200) и (-50, 30), рисуются синим, передвигаются началами в точку х=0 и рисуются красным.

Даны отрезки по одному отрезку на строку.

Нарисовать синим отрезок, нарисовать отрезок такой же длины с началом в точке 0 (сдвинуть отрезок в точку 0).

Input:
100 200
-50 150
-200 -50
10 70

Segment1 - отрезок максимальной длины

Сначала решить задачу: даны отрезки по одному отрезку на строку. Напечатать длину самого длинного отрезка.

Даны отрезки по одному отрезку на строку.

Для каждого отрезка нарисовать отрезок синим и нарисовать самый длинный отрезок из прочитанных красным.

Segment1 - отрезок минимальной длины

Сначала решить задачу: даны отрезки по одному отрезку на строку. Напечатать длину самого короткого отрезка.

Даны отрезки по одному отрезку на строку.

Для каждого отрезка нарисовать отрезок синим и нарисовать самый короткий отрезок из прочитанных красным.

Segment1 - включает все отрезки

Даны отрезки по одному отрезку на строку.

Для каждого отрезка нарисовать отрезок синим и нарисовать самый красным отрезок, который включает в себя все прочитанные отрезки.

results matching ""

    No results matching ""