编写类的时候并非总是要从空白开始。如果你要编写的类是另一个现成类的特殊版本,可使用继承。一个类继承另一个类的时候,它将自动获得另一个类的所有属性和方法;原有的类称为父类,而新类称为子类。子类继承了其父类的所有属性和方法,同时还可以定义自己的属性和方法。
子类的方法__init__()
创建子类的实例时python首先需要完成的任务是给父类的所有属性赋值。为此子类的方法__init__()需要父类施以援手。
例如,下面来模拟电动汽车。电动汽车是一种特殊的汽车,因此我们可以在前面创建的Car类的基础上创建新类ElectricCar,这样我们就只需要为电动汽车特有的属性和行为编写代码。
下面来创建一个简单的ElectricCar类版本,它具备Car类的所有功能:
class Car(): """一次模拟汽车的简单尝试""" def __init__(self, make, model, year): self.make = make self.model = model self.year = year self.odometer_reading = 0 def get_descriptive_name(self): long_name = str(self.year) + ' ' + \ self.make + ' ' + self.model return long_name.title() def read_odometer(self): print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " miles on it.") def update_odometer(self, mileage): if mileage >= self.odometer_reading: self.odometer_reading = mileage else: print("You can't roll back an odometer.") def increment_odometer(self, miles): self.odometer_reading += milesclass ElectricCar(Car): """电动汽车的独特之处""" def __init__(self, make, model, year): """初始化父类的属性""" super().__init__(make, model, year)my_tesla = ElectricCar("tesla", "model s", 2016)print(my_tesla.get_descriptive_name())
首先是Car类的代码。创建子类时父类必须包含在当前文件中,且位于子类前面。定义子类时,必须在括号内指定父类的名称。方法__init__()接受创建Car实例所需的信息。
def __init__(self, make, model, year): """初始化父类的属性""" super().__init__(make, model, year)
这里的super()是个特殊的函数,帮助python将父类和子类关联起来。这行代码让python调用ElectricCar 的父类的方法__init__(),让ElectricCar 实例包含父类的所有属性。父类也被称为超类superclass,名称super因此得名。
为测试继承是否能够正确地发挥作用,我们尝试创建一辆电动汽车,但提供的信息与创建普通汽车时相同。我们创建ElectricCar类的一个实例,并将其存储在变量my_tesla中。这行代码调用ElectricCar类中定义的方法__init__(),后者让Python调用父类Car中定义的方法__init__()。我们提供了实参'tesla'、 'model s'和2016。
除方法_init_()外,电动汽车没有其他特有的属性和方法。当前,我们只想确认电动汽车具备普通汽车的行为:
2016 Tesla Model S
ElectricCar实例的行为与Car实例一样,现在可以开始定义电动汽车特有的属性和方法了。
上面这个有兴趣的同志可以看看。
给子类定义属性和方法
让一个类继承另一个类后,可添加区分子类和父类所需的新属性和方法。
下面来添加一个电动汽车特有的属性(电瓶),以及一个描述该属性的方法。我们将存储电瓶容量,并编写一个打印电瓶描述的方法:
class Car(): """一次模拟汽车的简单尝试""" def __init__(self, make, model, year): self.make = make self.model = model self.year = year self.odometer_reading = 0 def get_descriptive_name(self): long_name = str(self.year) + ' ' + \ self.make + ' ' + self.model return long_name.title() def read_odometer(self): print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " miles on it.") def update_odometer(self, mileage): if mileage >= self.odometer_reading: self.odometer_reading = mileage else: print("You can't roll back an odometer.") def increment_odometer(self, miles): self.odometer_reading += milesclass ElectricCar(Car): """代表汽车的各个方面,专用于电动汽车""" def __init__(self, make, model, year): """ 电动汽车的独特之处 初始化父类的属性,再初始化电动汽车特有的属性 """ super().__init__(make, model, year) self.battery_size = 70 def describe_battery(self): """打印一条描述电瓶容量的消息""" print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-kWh battery.")my_tesla = ElectricCar("tesla", "model s", 2016)print(my_tesla.get_descriptive_name())my_tesla.describe_battery()
2016 Tesla Model SThis car has a 70-kWh battery.
在这里我们添加了新属性self.battery_size = 70 并设置其初始值70.根据ElectricCar类创建的所有实例都将包含这个属性,但所有Car类实例都不包含它。后面我们还添加了一个名为describe_battery(self) 的方法,它打印有关电瓶的信息。我们调用这个方法时,将看到一条电动汽车特有的描述。
对于ElectricCar类的特殊化程度没有任何限制。模拟电动汽车时,你可以根据所需的准确程度添加任意数量的属性和方法。如果一个属性或方法是任何汽车都有的,而不是电动汽车特有的,就应将其加入到Car类而不是ElectricCar类中。这样,使用car类的人将获得相应的功能,而ElectricCar类只包含处理电动汽车特有属性和行为的代码。
重写父类的方法
对于父类的方法只要它不符合子类模拟的实物的行为,都可对其进行重写。为此可在子类中定义一个这样的方法,即它与要重写的父类的方法同名。这样python将不会考虑这个父类方法,而只关注你在子类中定义的相应方法。
假设Car类有一个名为fill_gas_tank()的方法,它对全电动汽车来说毫无意义,因此你可能想重写它。下面演示一种重写方式:
def fill_gas_tank(self): """电动汽车没有油箱""" print("This car doesn't need a gas tank.")
现在,如果有人对电动汽车调用方法fill_gas_tank(),Python将忽略Car类中的方法fill_gas_tank(),转而运行上述代码。使用继承时,可让子类保留从父类那里继承而来的精华,并剔除不需要的糟粕。
将实例用作属性
使用代码模拟实物时你可能会发现自己给类添加的细节越来越多,属性和方法清单以及文件都越来越长。在这种情况下可能需要将类的一部分作为一个独立的类提取出来。你可以将大型类拆分成多个协同工作的小类。
例如不断给 ElectricCar(Car) 类添加细节时,我们可能会发现其中包含很多专门针对汽车电瓶的属性和方法。在这种情况下,我们可将这些属性和方法提取出来,放在拎一个名为Battery的类中,并将一个Battery实例用作 ElectricCar类的一个属性:
class Car(): """一次模拟汽车的简单尝试""" def __init__(self, make, model, year): self.make = make self.model = model self.year = year self.odometer_reading = 0 def get_descriptive_name(self): long_name = str(self.year) + ' ' + \ self.make + ' ' + self.model return long_name.title() def read_odometer(self): print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " miles on it.") def update_odometer(self, mileage): if mileage >= self.odometer_reading: self.odometer_reading = mileage else: print("You can't roll back an odometer.") def increment_odometer(self, miles): self.odometer_reading += milesclass Battery(): """一次模拟电动汽车电瓶的简单尝试""" def __init__(self, battery_size=70): """初始化电瓶的属性""" self.battery_size = battery_size def describe_battery(self): """打印一条描述电瓶容量的消息""" print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-kWh battery.")class ElectricCar(Car): """电动汽车的独特之处""" def __init__(self, make, model, year): """ 初始化父类的属性,再初始化电动汽车特有的属性 """ super().__init__(make, model, year) self.battery = Battery()my_tesla = ElectricCar("tesla", "model s", 2016)print(my_tesla.get_descriptive_name())my_tesla.battery.describe_battery()
在这里我们定义了一个名为Battery的新类,它没有继承任何类。
class Battery(): """一次模拟电动汽车电瓶的简单尝试"""
在这里的方法__init__()除self外还有另一个形参battery_size ,这个形参是可选的,如果没给它提供值,电瓶容量将被设置为70.
def __init__(self, battery_size=70): """初始化电瓶的属性""" self.battery_size = battery_size
同时方法describe_battery(self) 也被移到了这个类中。
在ElectricCar类中,我们添加了一个名为self.battery的属性.
self.battery = Battery()
这行代码让Python创建一个新的Battery实例(由于没有指定尺寸,因此为默认值70 ),并将该实例存储在属性self.battery中。每当方法_init_()被调用时,都将执行该操作;因此现在每个ElectricCar实例都包含一个自动创建的Battery实例。
我们创建一辆电动汽车,并将其存储在变量my_tesla中。要描述电瓶时,需要使用电动汽车的属性battery:
my_tesla.battery.describe_battery()
这行代码让python在实例my_tesla中查找属性battery,并对存储在该属性中的Battery实例调用方法describe_battery()。
输出与我们之前看到的相同。
2016 Tesla Model SThis car has a 70-kWh battery.
这看似做了很多额外的工作,但现在我们想多详细地描述电瓶都可以,且不会导致ElectricCar类混乱不堪。下面再给Battery类添加一个方法,它根据电瓶容量报告汽车的续航里程:
class Car(): """一次模拟汽车的简单尝试""" def __init__(self, make, model, year): self.make = make self.model = model self.year = year self.odometer_reading = 0 def get_descriptive_name(self): long_name = str(self.year) + ' ' + \ self.make + ' ' + self.model return long_name.title() def read_odometer(self): print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " miles on it.") def update_odometer(self, mileage): if mileage >= self.odometer_reading: self.odometer_reading = mileage else: print("You can't roll back an odometer.") def increment_odometer(self, miles): self.odometer_reading += milesclass Battery(): """一次模拟电动汽车电瓶的简单尝试""" def __init__(self, battery_size=70): """初始化电瓶的属性""" self.battery_size = battery_size def describe_battery(self): """打印一条描述电瓶容量的消息""" print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-kWh battery.") def get_range(self): """打印一条消息,指出电瓶的续航里程""" if self.battery_size == 70: range = 240 elif self.battery_size == 85: range = 270 message = "This car can go approximately " + str(range) message += " miles on a full charge." print(message)class ElectricCar(Car): """电动汽车的独特之处""" def __init__(self, make, model, year): """ 初始化父类的属性,再初始化电动汽车特有的属性 """ super().__init__(make, model, year) self.battery = Battery()my_tesla = ElectricCar("tesla", "model s", 2016)print(my_tesla.get_descriptive_name())my_tesla.battery.describe_battery()my_tesla.battery.get_range()
2016 Tesla Model SThis car has a 70-kWh battery.This car can go approximately 240 miles on a full charge.
为使用这个方法,我们也通过汽车的属性battery来调用它。
模拟实物
模拟较复杂的物件(如电动汽车)时,需要解决一些有趣的问题。续航里程是电瓶的属性还是汽车的属性呢?如果我们只需描述一辆汽车,那么将方法get_range()放在Battery类中也许是合适的;但如果要描述一家汽车制造商的整个产品线,也许应该将方法get_range()移到ElectricCar类中。在这种情况下,get_range()依然根据电瓶容量来确定续航里程,但报告的是一款汽车的续航里程。我们也可以这样做:将方法get_range()还留在Battery类中,但向它传递一个参数,如car_model;在这种情况下,方法get_range()将根据电瓶容量和汽车型号报告续航里程。这让你进入了程序员的另一个境界:解决上述问题时,你从较高的逻辑层面(而不是语法层面)考虑;你考虑的不是Python,而是如何使用代码来表示实物。到达这种境界后,你经常会发现,现实世界的建模方法并没有对错之分。有些方法的效率更高,但要找出效率最高的表示法,需要经过一定的实践。只要代码像你希望的那样运行,就说明你做得很好!即便你发现自己不得不多次尝试使用不同的方法来重写类,也不必气馁;要编写出高效、准确的代码,都得经过这样的过程。
怠惰之魂在燃烧!
我的肩膀酸死了!
我想想或许下次再搞动手试一试!
你们先看一下,我下次再更新我的做法。