第五天 函數(shù)和面向?qū)ο?2)

今天主要學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟮娜筇卣鳎悍庋b、繼承、多態(tài)以及簡單的設(shè)計(jì)模式和模塊化。學(xué)習(xí)項(xiàng)目及練習(xí)源碼地址：GitHub源碼

面向?qū)ο蟮娜筇卣?/h2>

object類

object類是所有類的父類，因此所有的類都有object類的屬性和方法。類定義中沒有指定父類，則默認(rèn)父類是object類。

封裝

隱藏對象的屬性和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，外提供必要的方法。相當(dāng)于將“細(xì)節(jié)封裝起來”，只對外暴露“相關(guān)調(diào)用方法”。通過Python的“私有屬性、私有方法”的方式，來實(shí)現(xiàn)“封裝”。Python沒有嚴(yán)格的語法級別的“訪問控制符”，更多的是依靠程序員自覺實(shí)現(xiàn)。

繼承

繼承可以讓子類具有父類的特性，提高了代碼的重用性。
從設(shè)計(jì)上是一種增量進(jìn)化，原有父類設(shè)計(jì)不變的情況下，可以增加新的功能，或者改進(jìn)已有的算法(重寫也叫重載父類的方法)。

• 語法

  class 子類類名(父類 1[，父類 2，...]):
  
      類體
  

• 定義子類時(shí)，必須在其構(gòu)造函數(shù)中調(diào)用父類的構(gòu)造函數(shù)。

• 子類繼承了父類除構(gòu)造方法之外的所有成員(包括屬性和方法）。

• 子類可以重新定義父類中的方法，這樣就會覆蓋父類的方法，也稱為“重寫“

• 子類中可以通過super關(guān)鍵字調(diào)用父類的方法

• 可以使用類方法mro()或類屬性mro獲取其層次

• 內(nèi)置函數(shù)dir()，可以方便的看到指定對象所有的屬性和方法

• 對象方法：__str__()用于返回一個(gè)對于“對象的描述”，對應(yīng)于內(nèi)置函數(shù)str()，內(nèi)置函數(shù)print()就是調(diào)用對象的這個(gè)方法的返回值。

• 看語法，Python是支持多重繼承的

  class Parent:
          def __init__(self,name):
              self.name = name
              print("call parent init.")
          def say_name(self):
              print('My Name Is:',self.name)
  class Children(Parent):
      def __init__(self,name,age):
          self.age = age
          Parent.__init__(self,name) # 此處不可以用super().__init__代替
      def say_age(self):
          print("I am a children,my age is:",self.age)
      def say_name(self):
          print("I am a children,my name is:",self.name)
  p = Parent("父親")
  c = Children("孩子",18)
  p.say_name()
  c.say_name()
  c.say_age()
  print(p)
  print(c)
  print(type(p))
  print(type(c))
  print(Children.mro())
  '''
  輸出結(jié)果如下：
  call parent init.
  call parent init.
  My Name Is: 父親
  I am a children,my name is: 孩子
  I am a children,my age is: 18
  <__main__.Parent object at 0x10bf69ed0>
  <__main__.Children object at 0x10bfcb1d0>
  <class '__main__.Parent'>
  <class '__main__.Children'>
  [<class '__main__.Children'>, <class '__main__.Parent'>, <class 'object'>]
  '''
  

多態(tài)

多態(tài)(polymorphism)是指同一個(gè)方法調(diào)用由于對象不同可能會產(chǎn)生不同的行為。

• 多態(tài)是方法的多態(tài)，屬性沒有多態(tài)

• 多態(tài)的存在有 2 個(gè)必要條件:繼承、方法重寫。

  class Car:
      def __init__(self):
          print('make a car')
      def honk(self):
          print('喇叭滴滴滴')
  class BWM(car):
      def __init__(self):
          print('make a BWM car')
          Car.__init__(self)
      def honk(self):
          print('寶馬來了請閃開')
  class BYD(Car):
      def __init__(self):
          print('make a BYD car')
          Car.__init__(self)
      def honk(self):
          print('BYD正在向你靠近')
  def honk(car):
      if isinstance(car,Car):
          car.honk()
      else:
          print("沒車別嗶嗶嗶")
  bwm = BWM()
  byd = BYD()
  honk(bwm)
  honk(byd)
  honk(None)
  

簡單的設(shè)計(jì)模式

什么是設(shè)計(jì)模式？

前人總結(jié)的一系列解決各種場景問題的套路。

工廠模式

顧名思義：所謂工廠模式就是一個(gè)對象根據(jù)調(diào)用參數(shù)的不同，可以生產(chǎn)許多不同的對象。

class StarFactory:
    def __init__(self):
        print("歡迎使用明星工廠")
    def createStar(self,name):
        if name == 'man':
            return ManStar()
        elif name == "womam":
            return WomanStar()
class ManStar:
    def __init__(self):
        print("我是一名超級男明星")
class WomanStar:
    def __init__(self):
        print("我是一名超級女明星")

單列模式

單例模式(Singleton Pattern)的核心作用是確保一個(gè)類只有一個(gè)實(shí)例，并且提供一個(gè)訪問該實(shí)例的全局訪問點(diǎn)。單例模式只生成一個(gè)實(shí)例對象，減少了對系統(tǒng)資源的開銷。當(dāng)一個(gè)對象的產(chǎn)生需要比較多的資源，如讀取配置文件、產(chǎn)生其他依賴對象時(shí)，可以產(chǎn)生一個(gè)“單例對象”，然后永久駐留內(nèi)存中，從而極大的降低開銷。

• 使用new方法

• 類實(shí)例對象在Python的模塊時(shí)是天然的單例模式

  class Singleton:
      __obj = None
      __hasInited = False
      def __init__(self,name):
          print("try init....")
          self.name = name
          if Singleton.__hasInited == False:
              Singleton.__hasInited = True
  
      def __new__(cls, *args, **kwargs):
          if cls.__obj == None:
              cls.__obj = object.__new__(cls)
          return cls.__obj
      def say_name(self):
          print(self.name)
  a = Singleton("a")
  b = Singleton("b")
  print(a)
  print(b)
  a.say_name()
  b.say_name()
  '''
  try init....
  try init....
  <__main__.Singleton object at 0x10882dad0>
  <__main__.Singleton object at 0x10882dad0>
  b 這里不是a，說明第二次改變了第一次對象的值，是一個(gè)坑
  b 
  '''
  
  

模塊和包

使用模塊化編程便于將一個(gè)任務(wù)分解成多個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)協(xié)同開發(fā)，完成大規(guī)模程序。實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用和可維護(hù)性。

模塊

• 一個(gè)模塊對應(yīng)python源文件，一般后綴名是:.py

• 標(biāo)準(zhǔn)庫模塊

  Python 標(biāo)準(zhǔn)庫提供了操作系統(tǒng)功能、網(wǎng)絡(luò)通信、文本處理、文件處理、數(shù)學(xué)運(yùn)算等基 本的功能。比如:random(隨機(jī)數(shù))、math(數(shù)學(xué)運(yùn)算)、time(時(shí)間處理)、file(文件處理)、os(和操作系統(tǒng)交互)、sys(和解釋器交互)等。

• 第三方模塊

• 用戶自動(dòng)模塊

導(dǎo)入模塊

測試模塊

測試代碼

• import語句

  import 模塊名 # 導(dǎo)入一個(gè)模塊
  import 模塊 1，模塊 2...  # 導(dǎo)入多個(gè)模塊
  import 模塊名 as 模塊別名 # 導(dǎo)入模塊并使用新名字
  

  import加載的模塊分為四個(gè)通用類別:

  1. 使用 python 編寫的代碼(.py文件);
  2. 已被編譯為共享庫的C、C++擴(kuò)展;
  3. 包好一組模塊的包
  4. 使用C編寫并鏈接到python解釋器的內(nèi)置模塊;

• from...import

  from...import 導(dǎo)入的是模塊中的一個(gè)函數(shù)/一個(gè)類。

• 動(dòng)態(tài)導(dǎo)入:內(nèi)置函數(shù)__import__()可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)導(dǎo)入模塊

• 使用importlib模塊實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)導(dǎo)入

• 每個(gè)模塊都有一個(gè)名稱，通過特殊變量name可以獲取模塊的名稱

  一般情況下name輸出模塊名字，對應(yīng)源文件名。僅有一個(gè)例外，就是當(dāng)一個(gè)模塊被作為程序入口時(shí)(主程序、交互式提示符下)，它的name的值為“__main__”。我們可以根據(jù)這個(gè)特 點(diǎn)，將模塊源代碼文件中的測試代碼進(jìn)行獨(dú)立的處理。

• 當(dāng)導(dǎo)入一個(gè)模塊時(shí)，模塊中的代碼都會被執(zhí)行。如果再次導(dǎo)入這個(gè)模塊，不會再次執(zhí)行。

  import math
  print(math.__name__)
  
  

包

當(dāng)需要把多個(gè)模塊放在一起時(shí)，需要就需要用到包了

• Python中的包就是一個(gè)必須有init.py的目錄

  1. 作為包的標(biāo)識，不能刪除。
  2. 用來實(shí)現(xiàn)模糊導(dǎo)入
  3. 導(dǎo)入包實(shí)質(zhì)是執(zhí)行init.py文件，可以在init.py文件中做這個(gè)包的初始化、以及需要統(tǒng)一執(zhí)行代碼、批量導(dǎo)入。

• 導(dǎo)入包

  import 包名.模塊名
  import 包名.子包名.模塊名
  from 包名.模塊名 import 函數(shù)，類，變量
  

• 包下面可以包含“模塊(module)”，也可以再包含“子包(subpackage)”

• 如果是子包內(nèi)的引用，可以按相對位置引入子模塊

  from .. import 模塊文件名 # 導(dǎo)入上層目錄中的模塊文件
  from . import 模塊文件名 # 導(dǎo)入本層目錄的模塊文件
  

• sys.path和模塊搜索路徑

  當(dāng)導(dǎo)入某個(gè)模塊文件時(shí)，Python解釋器一般按照如下路徑尋找模塊文件(按照順序?qū)ふ?，找到即停不繼續(xù)往下尋找):

  1. 內(nèi)置模塊

  2. 當(dāng)前目錄

  3. 程序的主目錄

  4. pythonpath目錄(如果已經(jīng)設(shè)置了pythonpath環(huán)境變量)

  5. 標(biāo)準(zhǔn)鏈接庫目錄

  6. 第三方庫目錄(site-packages目錄)

  7. .pth 文件的內(nèi)容(如果存在的話)

     在工程目錄建立這樣一個(gè)文件，一行代表一個(gè)目錄

  8. sys.path.append()臨時(shí)添加的目錄

安裝第三方庫

pip install 模塊名稱

Python的文件操作

文本文件和二進(jìn)制文件

• 文本文件

  文本文件存儲的是普通“字符”文本，python默認(rèn)為unicode字符集(兩個(gè)字節(jié)表示一個(gè)字符，最多可以表示:65536個(gè))

• 二進(jìn)制文件

  二進(jìn)制文件把數(shù)據(jù)內(nèi)容用“字節(jié)”進(jìn)行存儲

文件操作相關(guān)模塊概述

Python標(biāo)準(zhǔn)庫中提供了如下常用文件操作的庫：

常用文件操作函數(shù)

• open()

  open(文件名[,打開方式,[encoding="字符編碼"]])
  

  打開方式有如下幾種:

  模式	描述
  r	讀 read 模式
  w	f = open(r"filepath","w")。寫 write模式。如果文件不存在則創(chuàng)建;如果文件存在，則重寫新內(nèi)容;
  a	追加 append 模式。如果文件不存在則創(chuàng)建;如果文件存在，則在文件末尾追加內(nèi)容
  b	二進(jìn)制 binary 模式(可與其他模式組合使用)
  +	讀、寫模式(可與其他模式組合使用)

• close()

  打開的文件對象必須顯式調(diào)用 close()方法 關(guān)閉文件對象。當(dāng)調(diào)用 close()方法時(shí)，首先會把緩沖區(qū)數(shù)據(jù)寫入文件(也可以直接調(diào)用 flush() 方法)，再關(guān)閉文件，釋放文件對象。為了確保打開的文件對象正常關(guān)閉，一般結(jié)合異常機(jī)制的finally或者with關(guān)鍵字實(shí)現(xiàn)無論何種情況都能關(guān)閉打開的文件對象。

• write(txt)

  把字符串txt寫入到文件中

• writelines(txtList):

  把字符串列表寫入文件中，不添加換行符

• with

  with關(guān)鍵字(上下文管理器)可以自動(dòng)管理上下文資源，不論什么原因跳出with塊，都能確保文件正確的關(guān)閉，并且可以在代碼塊執(zhí)行完畢后自動(dòng)還原進(jìn)入該代碼塊時(shí)的現(xiàn)場。

• read(size)

  從文件中讀取 size 個(gè)字符，并作為結(jié)果返回。如果沒有 size 參數(shù)，則讀取整個(gè)文件。讀取到文件末尾，會返回空字符串。

• readline()

  讀取一行內(nèi)容作為結(jié)果返回。讀取到文件末尾，會返回空字符串。

• readlines()

• 文件讀寫操作練習(xí)：測試代碼

os和os.path模塊

os模塊可以幫助我們直接對操作系統(tǒng)進(jìn)行操作。我們可以直接調(diào)用操作系統(tǒng)的可執(zhí)行文件、命令，直接操作文件、目錄等等

• os.system

  os.system 可以幫助我們直接調(diào)用系統(tǒng)的命令

  import os
  os.system("ping www.google.com")
  

• os.startfile

  直接運(yùn)行可執(zhí)行文件

異常和錯(cuò)誤處理

python中，引進(jìn)了很多用來描述和處理異常的類，稱為異常類。異常類定義中包含了該類異常的信息和對異常進(jìn)行處理的方法。

錯(cuò)誤類型

如何定位異常

當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，Python解釋器會報(bào)相關(guān)的錯(cuò)誤信息，并會在控制臺打印出相關(guān)錯(cuò)誤信息。只需按照從上到下的順序即可追溯(Trackback)錯(cuò)誤發(fā)生的過程，最終定位引起錯(cuò)誤的那一行代碼。

異常處理語句

• try...except

  try:
      a = 1/0
  except ZeroDivisionError:
      print("不能除零")
  except BaseException as e: # 允許多個(gè)錯(cuò)誤捕獲，更好的控制你的程序
      print(e)
  

• else

    try:
        a = 1/1
    except ZeroDivisionError:
        print("不能除零")
    except BaseException as e: # 允許多個(gè)錯(cuò)誤捕獲，更好的控制你的程序
    else:
        print(a) # try里面的沒有錯(cuò)誤時(shí)執(zhí)行
    finally:
        print("無論如何都要執(zhí)行")# 通常用于釋放系統(tǒng)資源
  

• finally

return語句和異常處理問題

在try....except語句中最好不要用return語句，將它放在try之外。

常見異常匯總

自定義異常類

程序開發(fā)中，有時(shí)候我們也需要自己定義異常類。自定義異常類一般都是運(yùn)行時(shí)異常，通常繼承Exception或其子類即可。命名一般以 Error、Exception為后綴。

• 自定義異常由 raise 語句主動(dòng)拋出
• 練習(xí)自定異常源碼

小結(jié)

到目前為止，Python語言的真實(shí)基礎(chǔ)算是告一個(gè)段落。離登堂入室還有半步飛仙的距離了。接下來做的就是實(shí)戰(zhàn)+實(shí)戰(zhàn)+實(shí)戰(zhàn)，將所學(xué)的知識融會貫通。之后還有關(guān)于Python高階的學(xué)習(xí)，比如并發(fā)，異步程序，網(wǎng)絡(luò)編程等等。

GUI實(shí)戰(zhàn)

話說Python搞后臺服務(wù)的較多，但是跨平臺的GUI開發(fā)其實(shí)也不弱，通過幾個(gè)GUI的練習(xí)，鞏固一下前面所學(xué)的知識。

常用的GUI庫

• Tkinter

  tkinter(Tk interface)是Python的標(biāo)準(zhǔn)GUI庫，支持跨
  平臺的GUI程序開發(fā)。

• PyQT

  PyQt是一個(gè)創(chuàng)建GUI應(yīng)用程序的工具包。它是Python編程語言和Qt庫的成功融合。Qt庫是目前最強(qiáng)大的庫之一。在線指南

• wxPython

  wxPython是Python語言的一套優(yōu)秀的GUI圖形庫，允許Python程序員很方便的創(chuàng)建完整的、功能健全的GUI用戶界面。 wxPython是作為優(yōu)秀的跨平臺GUI庫wxWidgets的Python封裝和Python模塊的方式提供給用戶的。

  就如同Python和wxWidgets一樣，wxPython也是一款開源軟件，并且具有非常優(yōu)秀的跨平臺能力，能夠支持運(yùn)行在32 [1] /64位windows、絕大多數(shù)的Unix或類Unix系統(tǒng)、Macintosh OS X下。

Tkinter編寫一個(gè)GUI程序