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通往 AI 之路：Python 机器学习入门-面向对象编程

news 来源：原创 2025/6/15 21:38:29

1.3 面向对象编程（OOP）

面向对象编程（Object-Oriented Programming，OOP）是一种编程范式，它通过“类”和“对象”来组织代码，使程序更加模块化、可扩展和可维护。Python 是一种面向对象的编程语言，本章将介绍 Python 中的面向对象编程基础。

1.3.1 类和对象

在 Python 中，一切皆对象。对象是某个类的具体实例，而类是创建对象的模板。

1. 定义类和创建对象

# 定义一个类
class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 实例变量
        self.age = age    # 实例变量

    def introduce(self):
        print(f"我是 {self.name}，今年 {self.age} 岁。")

# 创建对象
p1 = Person("Alice", 25)
p2 = Person("Bob", 30)

# 调用方法
p1.introduce()  # 输出: 我是 Alice，今年 25 岁。
p2.introduce()  # 输出: 我是 Bob，今年 30 岁。

在上述代码中：

class Person: 定义了一个 Person 类。
__init__ 方法是构造方法（初始化方法），在创建对象时自动执行。
self 代表实例对象，它用于访问实例变量和方法。

1.3.2 继承与多态

1. 继承（Inheritance）

继承是一种面向对象的特性，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。

# 定义父类
class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def make_sound(self):
        print("动物在发出声音")

# 定义子类，继承 Animal
class Dog(Animal):
    def make_sound(self):
        print(f"{self.name} 汪汪叫")

# 定义另一个子类
class Cat(Animal):
    def make_sound(self):
        print(f"{self.name} 喵喵叫")

# 创建实例
dog = Dog("旺财")
cat = Cat("小黑")

# 调用方法
dog.make_sound()  # 输出: 旺财 汪汪叫
cat.make_sound()  # 输出: 小黑 喵喵叫

在上述代码中：

Dog 和 Cat 继承 Animal，但重写了 make_sound() 方法。
这样，子类可以拥有父类的特性，同时可以自定义自己的行为。

2. 多态（Polymorphism）

多态是指同一方法在不同类的对象上表现出不同的行为。

def animal_sound(animal):
    animal.make_sound()

animals = [Dog("旺财"), Cat("小黑")]

for animal in animals:
    animal_sound(animal)

输出：

旺财 汪汪叫
小黑 喵喵叫

在这里，animal_sound(animal) 能够接受不同的 Animal 子类对象，并调用它们的 make_sound() 方法。这种方式使代码更加灵活。

1.3.3 魔法方法（Magic Methods）

Python 提供了一些特殊的方法（又称魔法方法），以 __（双下划线）开头和结尾。这些方法可以让类对象实现特定的行为。

1. `init` 方法（构造方法）

__init__ 是对象初始化时自动调用的方法。

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

p = Person("Alice", 25)
print(p.name)  # 输出: Alice

2. `str` 方法（字符串表示）

__str__ 方法用于定义对象的字符串表示，print 对象时会调用它。

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def __str__(self):
        return f"姓名: {self.name}, 年龄: {self.age}"

p = Person("Alice", 25)
print(p)  # 输出: 姓名: Alice, 年龄: 25

3. `call` 方法（使对象变成可调用）

__call__ 方法允许对象像函数一样被调用。

class Counter:
    def __init__(self):
        self.count = 0

    def __call__(self):
        self.count += 1
        print(f"当前计数: {self.count}")

counter = Counter()
counter()  # 输出: 当前计数: 1
counter()  # 输出: 当前计数: 2