Python训练营打卡 Day28

类的定义和方法

知识点回顾：

1. 类的定义：菜谱的模板

   类就像是餐厅的菜谱，它定义了如何制作一道菜的步骤和所需食材。

类是对属性和方法的封装，可以理解为模板，通过对模板实例化可以实现调用这个类的属性和方法。比如创建一个随机森林类，然后就可以调用他的训练和预测方法。现在我们来学一下自己定义一个类，这会让我们对于类这个对象理解的更加深刻

ps：类的操作很多，我们这里只说一些在深度学习领域最常见和通用的

class ClassicDish:# 类定义pass

一个常见的类的定义包括了：

• 关键字 class：就像告诉厨师要开始定义一个菜谱。

• 类名 ClassicDish：类似于菜谱的名字，比如“宫保鸡丁”，遵循大驼峰命名法。

• 冒号 :：表示开始定义类的内容。

• pass：占位语句，表示类目前没有具体内容。

• 一个初始化函数__init__(self)  

注意：注意：init左右各有两个下划线__，需要传入self这个特殊的参数。

pass占位语句：预留一个菜谱位置

假设你是一个餐厅的厨师，你正在编写一个新菜谱。你已经想好了要添加一个新的菜品，但目前还没有具体的烹饪步骤。为了确保这个菜品在菜单上有一个位置，你可以先创建一个“占位符”菜谱。

# 定义一个类，但暂时没有具体内容
class NewSpecialDish:pass  # 这里是一个占位符，表示这个类目前没有具体的功能# 创建一个实例
dish = NewSpecialDish()# 打印实例类型
print(type(dish))  # 输出： <class '__main__.NewSpecialDish'>

• 类名 NewSpecialDish：就像是新菜谱的名字，为未来的新菜品预留了位置。

• pass 语句：就像是在菜谱中写了一个占位符，告诉其他厨师“这里有一个新菜品，但我们还没准备好具体的烹饪步骤”。

为什么需要 pass

1. 预留位置：使用 pass 可以确保类的名称在当前代码中占有一席之地，即使类还没有具体的功能。

2. 避免错误：Python 需要一个缩进的代码块来定义类或函数，如果没有缩进的代码块，会抛出 IndentationError。pass 语句可以避免这种错误。

3. 后续开发：在后续开发中，你可以回来填充这个类的具体内容，而不必担心代码结构的问题。

        Python 通过缩进来定义代码块的结构。当解释器遇到像 def, class, if, for 这样的语句，并且后面跟着冒号 : 时，它就期望接下来会有一个或多个缩进的语句来构成这个代码块。如果它没有找到任何缩进的语句（即代码块是空的），它就无法确定这个结构的范围，因此会抛出 IndentationError。

        pass 语句的存在就是为了解决这个问题：它本身不执行任何操作，但它是一个有效的 Python 语句。所以，当你需要一个语法上存在的代码块，但又暂时不想在其中放入任何实际的逻辑时，pass 就是一个完美的占位符，它告诉解释器：“这里有一个代码块，但它什么也不做。”

类的初始化方法：准备食材

初始化方法就像厨师在烹饪之前准备好所有需要的食材。

class ClassicDish:def __init__(self, main_ingredient, spice_level):self.main_ingredient = main_ingredient  # 主食材self.spice_level = spice_level  # 辣度def prepare_ingredients(self):print(f"准备 {self.main_ingredient}，辣度设为 {self.spice_level}")dish = ClassicDish("鸡丁", "中辣")
dish.prepare_ingredients()

  

• __init__ 方法：就像厨师在开始烹饪前的准备工作，创建对象时自动调用。

• self 参数：代表当前正在处理的“这道菜”。

• main_ingredient 和 spice_level：是类的属性，就像菜谱中需要的主食材和辣度等级。

初始化方法又叫构造方法、特殊方法

        类有2种方法

        1. 初始化方法，

初始化方法可以理解为“准备食材”的过程。

class ClassicDish:def __init__(self, main_ingredient, spice_level):self.main_ingredient = main_ingredient  # 主食材self.spice_level = spice_level  # 辣度def prepare_ingredients(self):print(f"准备 {self.main_ingredient}，辣度设为 {self.spice_level}")

• 初始化方法 __init__：就像厨师在开始烹饪前的准备工作。当你点了一道菜（创建对象），厨师会先准备好所有的食材（初始化属性）。

• self 参数：代表当前正在处理的“这道菜”。

• main_ingredient 和 spice_level：是类的属性，就像菜谱中需要的主食材和辣度等级。

• 调用时：

  dish = ClassicDish("鸡丁", "中辣")
  dish.prepare_ingredients()
  # 输出：准备 鸡丁，辣度设为 中辣

        2. 普通放大

类的普通方法：烹饪步骤

普通方法就像菜谱中的具体烹饪步骤，只有在厨师执行这些步骤时才会进行实际的操作。   

除了init方法（初始化方法，又名构造方法），还包含一些普通方法（自己定义）

普通方法和init方法的差别在于，init方法是类的构造方法，当创建对象时，会自动调用init方法----只要你创建这个类对象了，这个init函数就会执行；普通方法是只有你调用类的这个方法的时候，函数才会执行。

class ClassicDish:def __init__(self, main_ingredient, spice_level):self.main_ingredient = main_ingredientself.spice_level = spice_leveldef cook(self):print(f"正在烹饪 {self.main_ingredient}，辣度 {self.spice_level}")def serve(self):print(f"{self.main_ingredient} 已经做好，可以端上桌了")dish = ClassicDish("鸡丁", "中辣")
dish.cook()   # 输出：正在烹饪 鸡丁，辣度 中辣
dish.serve()  # 输出：鸡丁 已经做好，可以端上桌了

• cook 和 serve 方法：是普通方法，只有在调用时才会执行。

类的继承-属性的继承、方法的继承：改良菜谱

继承就像在原有菜谱的基础上进行改良，保留原有的步骤，同时添加新的步骤或修改某些步骤。

类已经是比较优秀的封装了，封装了函数、封装了属性

正如装饰器进一步封装了函数的可复用的功能，装饰器函数封装了函数

那么有没有东西可以进一步封装类呢？这就引出了类的继承

class SpecialDish(ClassicDish):def __init__(self, main_ingredient, spice_level, special_topping):super().__init__(main_ingredient, spice_level)self.special_topping = special_topping  # 新增的特殊配料def add_special_topping(self):print(f"添加特殊配料：{self.special_topping}")def cook(self):super().cook()self.add_special_topping()special_dish = SpecialDish("鸡丁", "微辣", "腰果")
special_dish.cook()
special_dish.serve()

• SpecialDish 类：继承自 ClassicDish 类，保留了原有的属性和方法，同时添加了新的属性和方法。

• super() 函数：用于调用父类的构造方法，确保父类的初始化逻辑被执行。

• add_special_topping 方法：是新增的方法，用于添加特殊配料。

• 重写 cook 方法：在原有 cook 方法的基础上增加了新的步骤。

在面向对象编程中，继承允许一个类（子类）继承另一个类（父类）的属性和方法，从而实现代码复用和功能扩展。子类可以：

1. 复用父类的代码（无需重新实现）。

2. 重写父类的方法（修改或增强功能）。

3. 添加新的方法和属性（扩展功能）。

作业

题目1：定义圆（Circle）类

要求：

1. 包含属性：半径 radius。
2. 包含方法：

• calculate_area()：计算圆的面积（公式：πr²）。
• calculate_circumference()：计算圆的周长（公式：2πr）。

1. 初始化时需传入半径，默认值为 1。

# 示例运行
circle = Circle(5)
print(f"半径：{circle.radius}")       # 输出：半径：5
print(f"面积：{circle.calculate_area()}")   # 输出：面积：78.54（保留两位小数）
print(f"周长：{circle.calculate_circumference()}") # 输出：周长：31.42（保留两位小数）

import mathclass Circle:def __init__(self, radius=1):self.radius = radiusdef calculate_area(self):try:if self.radius < 0:return 0return math.pi * self.radius ** 2except TypeError:return 0def calculate_circumference(self):try:if self.radius < 0:return 0return 2 * math.pi * self.radiusexcept TypeError:return 0# 示例运行
circle = Circle(5)
print(f"半径：{circle.radius}")  # 输出：半径：5
print(f"面积：{circle.calculate_area():.2f}")  # 输出：面积：78.54（保留两位小数）
print(f"周长：{circle.calculate_circumference():.2f}")  # 输出：周长：31.42（保留两位小数）

题目2：定义长方形（Rectangle）类

1. 包含属性：长 length、宽 width。
2. 包含方法：

• calculate_area()：计算面积（公式：长×宽）。
• calculate_perimeter()：计算周长（公式：2×(长+宽)）。 is_square() 方法，判断是否为正方形（长 == 宽）。

1. 初始化时需传入长和宽，默认值均为 1。

rect = Rectangle(4, 6)
print(f"长：{rect.length}, 宽：{rect.width}")  # 输出：长：4, 宽：6
print(f"面积：{rect.calculate_area()}")      # 输出：面积：24
print(f"周长：{rect.calculate_perimeter()}")  # 输出：周长：20
print(f"是否为正方形：{rect.is_square()}")    # 输出：是否为正方形：Falsesquare = Rectangle(5, 5)
print(f"是否为正方形：{square.is_square()}")  # 输出：是否为正方形：True

class Rectangle:def __init__(self, length=1, width=1):self.length = lengthself.width = widthdef calculate_area(self):try:if self.length < 0 or self.width < 0:return 0return self.length * self.widthexcept TypeError:return 0def calculate_perimeter(self):try:if self.length < 0 or self.width < 0:return 0return 2 * (self.length + self.width)except TypeError:return 0def is_square(self):return self.length == self.width# 示例运行
rect = Rectangle(4, 6)
print(f"长：{rect.length}, 宽：{rect.width}")  # 输出：长：4, 宽：6
print(f"面积：{rect.calculate_area()}")  # 输出：面积：24
print(f"周长：{rect.calculate_perimeter()}")  # 输出：周长：20
print(f"是否为正方形：{rect.is_square()}")  # 输出：是否为正方形：Falsesquare = Rectangle(5, 5)
print(f"是否为正方形：{square.is_square()}")  # 输出：是否为正方形：True

题目3：图形工厂

创建一个工厂函数 create_shape(shape_type, *args)，根据类型创建不同图形对象：图形工厂（函数或类）

shape_type="circle"：创建圆（参数：半径）。

shape_type="rectangle"：创建长方形（参数：长、宽）。

shape1 = create_shape("circle", 5)
print(shape1.calculate_circumference())  # 输出：31.42shape2 = create_shape("rectangle", 3, 4)
print(shape2.is_square())                # 输出：False

import mathclass Circle:def __init__(self, radius=1):self.radius = radiusdef calculate_area(self):try:if self.radius < 0:return 0return math.pi * self.radius ** 2except TypeError:return 0def calculate_circumference(self):try:if self.radius < 0:return 0return 2 * math.pi * self.radiusexcept TypeError:return 0class Rectangle:def __init__(self, length=1, width=1):self.length = lengthself.width = widthdef calculate_area(self):try:if self.length < 0 or self.width < 0:return 0return self.length * self.widthexcept TypeError:return 0def calculate_perimeter(self):try:if self.length < 0 or self.width < 0:return 0return 2 * (self.length + self.width)except TypeError:return 0def is_square(self):return self.length == self.widthdef create_shape(shape_type, *args):if shape_type == "circle":if len(args) == 1:return Circle(args[0])else:raise ValueError("Circle requires exactly one argument: radius")elif shape_type == "rectangle":if len(args) == 2:return Rectangle(args[0], args[1])else:raise ValueError("Rectangle requires exactly two arguments: length and width")else:raise ValueError("Unsupported shape type")# 测试
shape1 = create_shape("circle", 5)
print(shape1.calculate_circumference())  # 输出：31.41592653589793shape2 = create_shape("rectangle", 3, 4)
print(shape2.is_square())  # 输出：False

@浙大疏锦行