【《人工智能实践教程》测评】Python 面向对象

lijinlei · 发表于2024-11-26 15:50

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# 【《人工智能实践教程》测评】Python 面向对象

本文主要分为两部分，分别介绍面向对象和面向过程编程这两种基本编程思想。

Python 设计之初便是一种面向对象的语言。

## 面向对象编程

### 面向对象的基本特征

类（**Class**）是现实或思维世界中的实体在计算机中的反映，它将数据以及这些数据上的操作封装在一起。

```c++
class Person: #定义一个人类
  role = 'person'#人的角色属性都是人
  def __init__(self,name):
  self.name = name# 每一个角色都有自己的昵称;
  
  def walk(self):#人都可以走路，也就是有一个走路方法
  print("person is walking...")

print(Person.role)#查看人的role属性
print(Person.walk)#引用人的走路方法，注意，这里不是在调用
```

对象(**Object**)是具有类类型的变量。类和对象是面向对象编程技术中的最基本的概念。

```python
class Person:# 定义一个人类
  role = 'person'# 人的角色属性都是人

def __init__(self, name, aggressivity, life_value):
  self.name = name# 每一个角色都有自己的昵称;
  self.aggressivity = aggressivity# 每一个角色都有自己的攻击力;
  self.life_value = life_value# 每一个角色都有自己的生命值;

def attack(self,dog):
  # 人可以攻击狗，这里的狗也是一个对象。
  # 人攻击狗，那么狗的生命值就会根据人的攻击力而下降
  dog.life_value -= self.aggressivity
```

用数学集合语言描述就是：对象包含于类，对象是类的子集。

**实例化**是指在面向对象的编程中，把用类创建对象的过程称为实例化。

实例化是将一个抽象的概念类，具体到该类实物的过程。实例化过程中一般由类名 对象名 = 类名（参数1，参数2...参数n）构成。

- 类（Class）是是创建实例的模板
- 对象(Object)是一个一个具体的实例

面向对象的三大特性是指：封装、继承和多态

### 封装

封装，顾名思义就是将内容封装到某个地方，以后再去调用被封装在某处的内容。所以，在使用面向对象的封装特性时，需要：

1. 将内容封装到某处
2. 从某处调用被封装的内容
3. 通过对象直接调用被封装的内容： 对象.属性名
4. 通过self间接调用被封装的内容： self.属性名
5. 通过self间接调用被封装的内容: self.方法名()

对于面向对象的封装来说，其实就是使用构造方法将内容封装到 对象 中，然后通过对象直接或者self间接获取被封装的内容。

### 继承特性

面向对象的三大特性是指：封装、继承和多态

1. 继承
2. 多继承
3. 私有属性与私有方法

继承描述的是事物之间的所属关系，当我们定义一个class的时候，可以从某个现有的class继承，新的class称为子类、扩展类(Subclass)，而被继承的class称为基类、父类或超类(Baseclass、Superclass)。

- 子类在继承的时候,在定义类时,小括号()中为父类的名字
- 父类的属性、方法,会被继承给子类。

多态（**Polymorphism**）按字面的意思就是“多种状态”。在面向对象语言中，接口的多种不同的实现方式即为多态。通俗来说： 同一操作作用于不同的对象，可以有不同的解释，产生不同的执行结果。

多态的好处就是，当我们需要传入更多的子类，只需要继承父类就可以了，而方法既可以直接不重写（即使用父类的），也可以重写一个特有的。这就是多态的意思。调用方只管调用，不管细节，而当我们新增一种的子类时，只要确保新方法编写正确，而不用管原来的代码。这就是著名的“开闭”原则：

- 对扩展开放（Open for extension）：允许子类重写方法函数
- 对修改封闭（Closed for modification）：不重写，直接继承父类方法函数

### 栈与队列的封装

#### 栈

栈是限制在一端进行插入操作和删除操作的线性表（俗称堆栈），

- 允许进行操作的一端称为“栈顶”，
- 另一固定端称为“栈底”，
- 当栈中没有元素时称为“空栈”。

<ignore_js_op>

<div class="tip tip_4 aimg_tip" id="aimg_864969_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true">
<div class="xs0">
<p><strong>stack.png</strong> <em class="xg1">(31.79 KB, 下载次数: 0)</em></p>
<p>
<a href="javascript:;" class="loginf" >下载附件</a>

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</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

向一个栈内插入元素称为是进栈，push；从一个栈删除元素称为是出栈，pop。

特点 ：**后进先出**（LIFO）。

#### 队列

队列是限制在一端进行插入操作和另一端删除操作的线性表，

- 允许进行插入操作的一端称为“队尾”，
- 允许进行删除操作的一端称为“队头”，
- 当队列中没有元素时称为“空队”。

<ignore_js_op>

<div class="tip tip_4 aimg_tip" id="aimg_864970_menu" style="position: absolute; display: none" disautofocus="true">
<div class="xs0">
<p><strong>queue.png</strong> <em class="xg1">(15.93 KB, 下载次数: 0)</em></p>
<p>
<a href="javascript:;" class="loginf" >下载附件</a>

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</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

特点 ：**先进先出**（FIFO）。

## 面向过程编程

### 基本特征

“面向过程”(**Procedure Oriented**)是一种以过程为中心的编程思想。

这些都是以什么正在发生为目标进行编程，不同于面向对象的是谁在受影响。

与面向对象明显的不同就是封装、继承、类。

- 特性：模块化 流程化
- 优点：性能比面向对象高, 因为类调用时需要实例化，开销比较大，比较消耗资源; 
- 单片机、嵌入式开发、Linux/Unix等一般采用面向过程开发，性能是最重要的因素。
- 缺点：没有面向对象易维护、易复用、易扩展

### 函数式编程

函数式编程是一种编程方式，它将电脑运算视为函数的计算。

函数编程语言最重要的基础是 λ 演算（**lambda calculus**），而且 λ 演算的函数可以接受函数当作输入（参数）和输出（返回值）。

主要思想: 把运算过程尽量写成一系列嵌套的函数调用。

> 面向对象是按人们认识客观世界的系统思维方式，采用基于对象（实体）的概念建立模型，模拟客观世界分析、设计、实现软件的办法。通过面向对象的理念使计算机软件系统能与现实世界中的系统一一对应。

- 特性：抽象 封装 继承 多态
- 优点：易维护、易复用、易扩展，由于面向对象有封装、继承、多态性的特性，
- 可以设计出低耦合 的系统，使系统更加灵活、更加易于维护
- 缺点：性能比面向过程低

详见：[博客园](https://www.cnblogs.com/Eva-J/articles/7293890.html) .