Python全栈之面向对象基础

Python作为一门高级语言，自然离不开面向对象编程的支持。本篇文章将为大家介绍Python面向对象编程的基础概念和应用，包括类、对象、继承、多态等内容。

面向对象基础概念

类和对象

类是抽象的概念，它定义了一类对象的共同属性和方法。而对象则是具体的实例化后的个体，每个对象都拥有其独特的属性和方法。比如我们可以用一个“Person”类来描述所有人的共性，然后通过实例化该类来创建不同的人的对象，每个人都有自己的姓名、年龄等特征。下面是一个示例代码：

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

    def say_hello(self):
        print(f"Hello, my name is {self.name}, I'm {self.age} years old.")

p1 = Person("Tom", 18)
p2 = Person("Lucy", 20)
p1.say_hello()  # 输出 "Hello, my name is Tom, I'm 18 years old."
p2.say_hello()  # 输出 "Hello, my name is Lucy, I'm 20 years old."

属性和方法

类和对象都可以定义属性和方法。属性是对象的状态，它描述了对象的某些特征。方法是对象的行为，它实现了对象的某些功能。

在Python中，属性和方法都可以通过“点运算符”来访问。示例如下：

class Dog:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def bark(self):
        print("woof!")

d = Dog("旺财")
print(d.name)  # 输出 "旺财"
d.bark()  # 输出 "woof!"

封装、继承和多态

面向对象编程的三个基本特性是封装、继承和多态。

封装是指隐藏对象的属性和实现细节，仅对外暴露接口，确保对象的安全性和可靠性。

继承是指一个子类可以继承父类的属性和方法，也可以重写父类的方法或者添加自己的方法。

多态是指同一个方法可以在不同的对象上呈现出不同的行为和结果。它有两种形式：重载和覆盖。重载是指方法名相同，但参数个数或类型不同；覆盖是指子类重新定义了父类的方法。

下面是一个继承和多态的示例代码：

class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def make_sound(self):
        pass

class Dog(Animal):
    def make_sound(self):
        print("woof!")

class Cat(Animal):
    def make_sound(self):
        print("meow!")

def animal_speak(animal):
    animal.make_sound()

a1 = Dog("旺财")
a2 = Cat("小白")
animal_speak(a1)  # 输出 "woof!"
animal_speak(a2)  # 输出 "meow!"

实战篇：使用面向对象编程实现一个简单的图书馆管理系统

首先我们需要定义几个类：

图书类 Book

属性：

• book_id: 书籍ID
• book_name: 书籍名称
• book_author: 书籍作者

方法：

• show_info: 显示书籍信息

class Book:
    def __init__(self, book_id, book_name, book_author):
        self.book_id = book_id
        self.book_name = book_name
        self.book_author = book_author

    def show_info(self):
        print(f"【{self.book_id}】{self.book_name} - {self.book_author}")

读者类 Reader

属性：

• reader_id: 读者ID
• reader_name: 读者姓名
• borrowed_books: 已借阅书籍列表

方法：

• borrow_book: 借阅书籍
• return_book: 归还书籍
• show_borrowed_books: 显示已借阅的书籍列表

class Reader:
    def __init__(self, reader_id, reader_name):
        self.reader_id = reader_id
        self.reader_name = reader_name
        self.borrowed_books = []

    def borrow_book(self, book):
        self.borrowed_books.append(book)
        print(f"读者 {self.reader_name} 借阅了书籍【{book.book_name}】")

    def return_book(self, book):
        if book in self.borrowed_books:
            self.borrowed_books.remove(book)
            print(f"读者 {self.reader_name} 归还了书籍【{book.book_name}】")
        else:
            print(f"读者 {self.reader_name} 没有借阅这本书")

    def show_borrowed_books(self):
        print(f"读者 {self.reader_name} 已借阅的书籍列表：")
        for book in self.borrowed_books:
            book.show_info()

图书馆类 Library

属性：

• books: 所有书籍列表
• readers: 所有读者列表

方法：

• add_book: 添加新书籍
• remove_book: 删除旧书籍
• add_reader: 添加新读者
• remove_reader: 删除旧读者
• borrow_book: 读者借阅书籍
• return_book: 读者归还书籍
• show_books: 显示所有书籍信息
• show_readers: 显示所有读者信息

class Library:
    def __init__(self):
        self.books = []
        self.readers = []

    def add_book(self, book):
        self.books.append(book)
        print(f"添加书籍【{book.book_name}】成功")

    def remove_book(self, book):
        if book in self.books:
            self.books.remove(book)
            print(f"删除书籍【{book.book_name}】成功")
        else:
            print(f"书籍【{book.book_name}】不存在")

    def add_reader(self, reader):
        self.readers.append(reader)
        print(f"添加读者【{reader.reader_name}】成功")

    def remove_reader(self, reader):
        if reader in self.readers:
            self.readers.remove(reader)
            print(f"删除读者【{reader.reader_name}】成功")
        else:
            print(f"读者【{reader.reader_name}】不存在")

    def borrow_book(self, reader_id, book_id):
        reader = self.get_reader(reader_id)
        book = self.get_book(book_id)
        if reader and book:
            reader.borrow_book(book)
        else:
            print("借阅失败，书籍或读者不存在")

    def return_book(self, reader_id, book_id):
        reader = self.get_reader(reader_id)
        book = self.get_book(book_id)
        if reader and book:
            reader.return_book(book)
        else:
            print("归还失败，书籍或读者不存在")

    def show_books(self):
        print("所有书籍列表：")
        for book in self.books:
            book.show_info()

    def show_readers(self):
        print("所有读者列表：")
        for reader in self.readers:
            print(reader.reader_name)

    def get_book(self, book_id):
        for book in self.books:
            if book.book_id == book_id:
                return book
        return None

    def get_reader(self, reader_id):
        for reader in self.readers:
            if reader.reader_id == reader_id:
                return reader
        return None

有了这些类之后，我们就可以编写一个测试脚本来实现图书馆管理系统的基本功能了：

# 创建几本书
book1 = Book(1, "Python基础教程", "Bill Lubanovic")
book2 = Book(2, "流畅的Python", "Luciano Ramalho")
book3 = Book(3, "Python编程精解", "Wesley Chun")

# 创建几个读者
reader1 = Reader(1, "小明")
reader2 = Reader(2, "小红")
reader3 = Reader(3, "小刚")

# 创建图书馆对象
library = Library()

# 添加书籍和读者
library.add_book(book1)
library.add_book(book2)
library.add_book(book3)
library.add_reader(reader1)
library.add_reader(reader2)
library.add_reader(reader3)

# 借阅和归还书籍
library.borrow_book(1, 1)
library.borrow_book(2, 2)
library.borrow_book(1, 2)
library.borrow_book(2, 3)
library.return_book(1, 1)
library.return_book(2, 2)
library.return_book(1, 2)

# 显示所有书籍和读者
library.show_books()
library.show_readers()

以上就是一个简单的图书馆管理系统的代码实现，它具备了添加书籍和读者、借阅和归还书籍、显示书籍和读者信息等基本功能。可以根据实际需求进一步扩展和优化。