【DAY28】类的定义和方法

内容来自@浙大疏锦行python打卡训练营

@浙大疏锦行

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知识点：

1. 类的定义
2. pass占位语句
3. 类的初始化方法
4. 类的普通方法
5. 类的继承：属性的继承、方法的继承

 之前大家已经接触过类的概念，我们也反复强调了类的实例化。为了避免有的同学之前没看过复试班的内容或者已经遗忘，我们来简单的复习下：

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

类的定义

一个常见的类的定义包括了：

1. 关键字class

2. 类名

3. 语法固定符号冒号(:)

4. 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占位符和缩进

class ClassName: # 类名通常遵循大驼峰命名法 (UpperCamelCase)，即每个单词的首字母都大写，class是定义类的关键词# 类的代码块 (可以包含属性定义、方法定义等)pass # pass 是一个占位符，表示这里暂时没有任何内容

class ClassName: # 类名通常遵循大驼峰命名法 (UpperCamelCase)，即每个单词的首字母都大写，# # 类的代码块 (可以包含属性定义、方法定义等)# pass # pass 是一个占位符，表示这里暂时没有任何内容

 

许多时候，当规划好准备写一个函数、或者一个类，关键词定义后，会先用pass占位，避免运行错误，等到想好写什么再去补上

比如def、class这些定义的关键词后，必须有一个有占据缩进位置的代码块。

还有下面这些依赖缩进的语句，都可以用pass语句来占位

# 条件语句
x = 10
if x > 5:pass# 如果这里是空的，就会报错，可以注释试一下，即使x=1也会报错
else:print("x is not greater than 5")

# 循环语句
for i in range(3):pass # 循环体是空的

try:# 尝试执行的代码print("hh")
except SomeError:pass# 捕获到异常后，这里需要代码
finally:pass# 无论如何都会执行的代码块，也需要内容

总结：

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

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，

2. 普通放大

class Teacher: # 这里不需要括号def __init__(self): #初始化方法，这里没有传入参数self.name = "Susan" # 给类定义一些属性self.subject = "English"self.age = 33Teacher = Teacher() # 创建一个Teacher类的实例
print(Teacher.name) # 输出: Susan

class Teacher:def __init__(self, name, age):# 初始化方法，传入了参数self.name = name # 外界的参数，需要通过self.xxx来复制给类自己的属性self.age = ageself.subject = "English"  # 这个属性仍然是在创建时就设定好的# 创建一个Teacher对象的例子，构造方法的参数必须
teacher = Teacher("Susan", 33) # 如果在初始化方法中设置了非默认的参数，那么外界就必须要传入才行
print(teacher.name)  # 输出: Susan
print(teacher.age)   # 输出: 33
print(teacher.subject)  # 输出: English

其中，self.xx是用来表明这个属性“归属于”这个类自己的（self）。比如self.name，就代表着：“自己的名字”，self等于“自己”，这个self指向类的实例化地址，传入的self.xx是它的属性。

以后要是用它的属性值，即使是从外界参数传入的，前面也必须加上self.xx，否则传入的参数没价值（例外的情况我们不提）

类的普通方法

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 Teacher:def __init__(self):self.name = "Susan"self.subject = "English"self.age = 33def teach_lesson(self):print("上课中")def criticize(self):print("批评人") 
t = Teacher()
t.teach_lesson() # 调用类的方法
t.criticize()
print(t.name)

class Teacher:# 初始化方法接受参数以动态设置教师的属性def __init__(self, name, subject, age):self.name = nameself.subject = subjectself.age = age# 不是init的都叫做普通方法# 普通方法，模拟教师上课的行为def teach_lesson(self):print(f"{self.name}正在教{self.subject}。")# 另一个普通方法，模拟教师批评学生的行为def criticize(self, student_name):print(f"{self.name}正在批评{student_name}。")# 创建Teacher类的实例
teacher = Teacher("Susan", "English", 33)# 调用教师的方法
teacher.teach_lesson()
teacher.criticize("John")#普通方法的参可以等到调用该方法的时候再传

 类的继承

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

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）

仔细观察下方实例代码的注释，写的非常详细

# 先沿用之前定义的teacher类
class Teacher:def __init__(self, name, subject, age):self.name = nameself.subject = subjectself.age = agedef teach_lesson(self):print(f"{self.name}正在教{self.subject}。")def criticize(self, student_name):print(f"{self.name}正在批评{student_name}。")# 继承 Teacher 类，起名特级教师
class MasterTeacher(Teacher): # 1. 继承需要在括号中指定父类def __init__(self, name, subject, age, experience_years):# 2. 继承的时候需要调用父类的构造方法，所以需要传入父类的参数，同时也可以传入自己的参数# 调用父类的构造方法初始化基本属性super().__init__(name, subject, age) # 3. 调用父类的构造方法，这里的super()是一个内置函数，返回父类的实例# 4. 此时子类自动拥有了父类的属性和方法# 添加子类特有的属性self.experience_years = experience_years # 5. 子类特有的属性可以在这里定义# 重写父类方法，增强功能-----如果子类定义了与父类同名的方法，子类实例会优先调用子类的方法。def teach_lesson(self): # 6. 重写父类的方法print(f"{self.name}（特级教师）正在用高级方法教授{self.subject}。")# 新增子类特有的方法def give_lecture(self, topic): print(f"{self.name}正在举办关于{topic}的讲座。")# 创建子类实例
master = MasterTeacher("王教授", "数学", 45, 20)# 调用继承的方法
master.teach_lesson()     # 调用重写的父类的方法
master.criticize("李同学")  # 调用父类的方法，如果不修改方法，则可以直接继承父类的方法# 调用子类特有的方法
master.give_lecture("微积分")  # 调用子类新增的方法

# super()函数 除了在构造方法中使用，还可以在其他方法中使用# 定义一个父类
class Animal:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = agedef speak(self):print(f"{self.name} 发出声音")class Dog(Animal):def speak(self):super().speak()  # 先调用父类的方法print("汪汪叫")    # 再添加子类的行为dog = Dog("旺财", 3)
dog.speak() 

所以重写父类的方法，也包含2种

1. 直接重写：本质是会优先用子类的同名方法，完全替代父类方法，父类逻辑不会执行。

2. 使用super()重写，保留父类方法的核心逻辑，并在其基础上扩展。

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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）

     3. 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）

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）

     3. 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

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