DAY 28 类的定义和方法-2025.9.15

类的定义和方法

知识点回顾：

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
   

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

笔记：

在面向对象编程中，“类” 是描述具有相同属性和行为的对象的模板。比如 “人类” 可以看作一个类，包含 “姓名、年龄” 等属性，以及 “说话、走路” 等行为。下面逐一讲解类的核心概念：

1. 类的定义：创建对象的 “模板”

类通过class关键字定义，语法如下：

class 类名:# 类的属性（数据）和方法（函数）

示例：定义一个描述 “人” 的类

class Person:# 类的属性和方法将在这里定义pass  # 暂时用pass占位，后面会补充内容

• 类名通常使用 “驼峰命名法”（首字母大写，如Person、Student），区分于函数的小写加下划线命名。
• 类是 “模板”，本身不占用内存；基于类创建的 “对象”（实例）才是具体的个体，比如Person类可以创建Alice、Bob等对象。

2. pass 占位语句：“先占个位置”

pass是 Python 中的空语句，用于 “语法上需要代码块但暂时没有具体实现” 的场景（比如类、函数、条件判断中），作用是避免语法错误。

示例：

class EmptyClass:pass  # 这个类暂时没有任何内容，但定义是合法的def empty_func():pass  # 这个函数暂时没有实现，不会报错

在类的定义中，当我们还没想好具体属性和方法时，用pass可以先完成类的框架搭建。

3. 类的初始化方法：创建对象时 “初始化属性”

初始化方法是类中特殊的方法，名为__init__（前后各两个下划线），作用是在创建对象时自动执行，为对象初始化属性。

基本语法：

class 类名:def __init__(self, 参数1, 参数2, ...):# 初始化属性：self.属性名 = 参数self.属性1 = 参数1self.属性2 = 参数2

• self是必须的第一个参数，代表 “当前创建的对象本身”（类似 “我自己”），通过self.属性名可以给对象绑定属性。
• 创建对象时，传递的参数会自动传给__init__方法（无需手动传self）。

示例：给Person类添加初始化方法，绑定 “姓名” 和 “年龄” 属性

class Person:# 初始化方法：创建对象时自动调用，初始化name和age属性def __init__(self, name, age):self.name = name  # 给对象绑定name属性self.age = age    # 给对象绑定age属性# 基于Person类创建对象（实例）
alice = Person("Alice", 30)  # 传递参数给__init__，self自动绑定到alice
bob = Person("Bob", 25)# 访问对象的属性
print(alice.name)  # 输出：Alice
print(bob.age)     # 输出：25

创建alice对象时，__init__自动执行，将"Alice"赋值给alice.name，30赋值给alice.age。

4. 类的普通方法：对象的 “行为”

普通方法是定义在类中的函数，用于描述对象的行为（比如 “说话”“计算” 等）。普通方法必须包含self作为第一个参数，通过self可以访问对象的属性或其他方法。

基本语法：

class 类名:def 方法名(self, 参数1, ...):# 方法逻辑（可以通过self访问属性）...

示例：给Person类添加greet（打招呼）和get_birth_year（计算出生年份）方法

class Person:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = age# 普通方法：打招呼def greet(self):# 通过self访问name属性return f"Hello, I'm {self.name}!"# 普通方法：计算出生年份def get_birth_year(self):return 2025 - self.age# 创建对象并调用方法
alice = Person("Alice", 30)
print(alice.greet())  # 输出：Hello, I'm Alice!
print(alice.get_birth_year())  # 输出：1995（2025-30）

• 调用方法时，无需传递self参数（Python 会自动将对象本身传给self）。
• 方法中可以通过self.属性名访问对象的属性，也可以通过self.其他方法名()调用类中的其他方法。

5. 类的继承：“子承父业” 减少重复代码

继承是面向对象的核心特性之一，允许子类（派生类）继承父类（基类）的属性和方法，从而减少代码重复。子类可以在父类基础上添加新属性 / 方法，或修改父类的方法（称为 “重写”）。

（1）基本语法：定义子类继承父类

class 父类名:# 父类的属性和方法class 子类名(父类名):  # 括号中指定父类# 子类可以添加新属性/方法，或重写父类方法

（2）属性的继承

子类会自动继承父类的属性，但若子类有自己的__init__方法，需要通过super()手动调用父类的__init__，否则父类的属性不会被初始化。

示例：Student类继承Person类，新增 “学号” 属性

class Person:  # 父类def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = ageclass Student(Person):  # 子类继承Persondef __init__(self, name, age, student_id):# 调用父类的__init__方法，继承name和age属性super().__init__(name, age)  # super()代表父类# 新增子类自己的属性self.student_id = student_id# 创建Student对象
stu = Student("Charlie", 20, "2025001")# 访问继承的属性（来自Person）
print(stu.name)  # 输出：Charlie
print(stu.age)   # 输出：20# 访问子类新增的属性
print(stu.student_id)  # 输出：2025001

• super().__init__(name, age)确保父类的name和age属性被正确初始化，否则子类对象会缺少这些属性。

（3）方法的继承与重写

子类会自动继承父类的方法，也可以重写父类的方法（定义与父类同名的方法），实现子类特有的逻辑。

示例：Student类继承Person的greet方法，并新增study方法，同时重写get_birth_year方法

class Person:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = agedef greet(self):return f"Hello, I'm {self.name}!"def get_birth_year(self):return 2025 - self.age  # 父类的实现class Student(Person):def __init__(self, name, age, student_id):super().__init__(name, age)self.student_id = student_id# 新增子类自己的方法def study(self, course):return f"{self.name} is studying {course}."# 重写父类的get_birth_year方法（假设学生年龄计算方式不同）def get_birth_year(self):# 子类特有的逻辑：比实际年龄小1岁（举例）return 2025 - (self.age - 1)# 测试继承和重写
stu = Student("Charlie", 20, "2025001")# 继承父类的greet方法
print(stu.greet())  # 输出：Hello, I'm Charlie!# 调用子类新增的study方法
print(stu.study("Math"))  # 输出：Charlie is studying Math.# 调用重写后的get_birth_year（使用子类逻辑）
print(stu.get_birth_year())  # 输出：2006（2025 - (20-1) = 2025-19=2006）# 父类的方法不受影响
person = Person("David", 40)
print(person.get_birth_year())  # 输出：1983（父类原逻辑）

• 继承：Student自动获得Person的greet方法，无需重新定义。
• 重写：Student的get_birth_year与父类同名，调用时会执行子类的逻辑，实现了 “子类特有的行为”。

总结

1. ** 类的定义 ：用class关键字创建，是对象的模板。
2. pass 语句 ：临时占位，避免语法错误。
3. 初始化方法__init__：创建对象时自动执行，用于初始化属性，必须包含self。
4. 普通方法 ：描述对象的行为，第一个参数为self，可访问对象属性。
5. 继承 **：子类通过class 子类(父类)继承父类的属性和方法：

• 属性继承：需用super().__init__调用父类初始化方法。
• 方法继承与重写：子类可直接使用父类方法，或重写方法实现自定义逻辑。

类和继承是面向对象编程的核心，能大幅提高代码的复用性和可维护性，在机器学习中（如定义模型类、数据处理类）应用广泛。

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）

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解答

import math
class Circle:  ## 定义类def __init__(self, radius=1):  ## 初始化属性self.radius = radiusdef calculate_area(self):  ## 方法1 : 计算圆的面积area = math.pi * self.radius ** 2return areadef calculate_circumference(self):  ## 方法2 ：计算圆的周长circumference = 2 * math.pi * self.radiusreturn circumferencecircle = Circle(5)
print(f"半径：{circle.radius}")       
print(f"面积：{circle.calculate_area():.2f}")   
print(f"周长：{circle.calculate_circumference():.2f}")

半径：5
面积：78.54
周长：31.42

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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

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解答

class Rectangle:  ## 定义类def __init__(self, length=1, width=1): ## 初始化属性self.length = lengthself.width = widthdef calculate_area(self):  ## 方法1 : 计算面积area = self.length * self.widthreturn areadef calculate_perimeter(self):  ## 方法2 : 计算周长perimeter = 2 * (self.length + self.width)return perimeterdef is_square(self):  ## 方法3 : 判断是否为正方形if self.length == self.width:return Trueelse:return Falserect = Rectangle(4, 6)
print(f"长：{rect.length}, 宽：{rect.width}")  
print(f"面积：{rect.calculate_area()}")      
print(f"周长：{rect.calculate_perimeter()}")  
print(f"是否为正方形：{rect.is_square()}")    square = Rectangle(5, 5)
print(f"是否为正方形：{square.is_square()}")  r = Rectangle()
print(f"长：{r.length}, 宽：{r.width}")  
print(f"面积：{r.calculate_area()}")      
print(f"周长：{r.calculate_perimeter()}")  
print(f"是否为正方形：{r.is_square()}")  

长：4, 宽：6
面积：24
周长：20
是否为正方形：False
是否为正方形：True
长：1, 宽：1
面积：1
周长：4
是否为正方形：True

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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

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解答

def create_shape(shape_type, *args):"""根据类型和参数创建图形对象参数:shape_type: 图形类型，"circle"表示圆，"rectangle"表示长方形*args: 图形参数，圆需要1个参数(半径)，长方形需要2个参数(长、宽)返回:对应的图形对象，如果类型或参数无效则返回None"""try:if shape_type == "circle":# 检查圆的参数数量if len(args) > 1:raise ValueError("创建圆只需要1个半径参数")# 若未提供参数，使用默认值1radius = args[0] if args else 1return Circle(radius)elif shape_type == "rectangle":# 检查长方形的参数数量if len(args) > 2:raise ValueError("创建长方形只需要2个参数(长、宽)")# 若未提供或只提供部分参数，使用默认值1length = args[0] if len(args) >= 1 else 1width = args[1] if len(args) >= 2 else 1return Rectangle(length, width)else:raise ValueError(f"不支持的图形类型: {shape_type}，仅支持'circle'和'rectangle'")except ValueError as e:print(f"创建图形失败: {e}")return Noneshape1 = create_shape("circle", 5)
print(f'{shape1.calculate_circumference():.2f}')  shape2 = create_shape("rectangle", 3, 4)
print(shape2.is_square())                

31.42
False

@浙大疏锦行