第五天 函数和面向对象(2)

今天主要学习面向对象的三大特征：封装、继承、多态以及简单的设计模式和模块化。学习项目及练习源码地址：GitHub源码

面向对象的三大特征

object类

object类是所有类的父类，因此所有的类都有object类的属性和方法。类定义中没有指定父类，则默认父类是object类。

封装

隐藏对象的属性和实现细节，外提供必要的方法。相当于将“细节封装起来”，只对外暴露“相关调用方法”。通过Python的“私有属性、私有方法”的方式，来实现“封装”。Python没有严格的语法级别的“访问控制符”，更多的是依靠程序员自觉实现。

继承

继承可以让子类具有父类的特性，提高了代码的重用性。
从设计上是一种增量进化，原有父类设计不变的情况下，可以增加新的功能，或者改进已有的算法(重写也叫重载父类的方法)。

• 语法

  class 子类类名(父类 1[，父类 2，...]):
  
      类体
  

• 定义子类时，必须在其构造函数中调用父类的构造函数。

• 子类继承了父类除构造方法之外的所有成员(包括属性和方法）。

• 子类可以重新定义父类中的方法，这样就会覆盖父类的方法，也称为“重写“

• 子类中可以通过super关键字调用父类的方法

• 可以使用类方法mro()或类属性mro获取其层次

• 内置函数dir()，可以方便的看到指定对象所有的属性和方法

• 对象方法：__str__()用于返回一个对于“对象的描述”，对应于内置函数str()，内置函数print()就是调用对象的这个方法的返回值。

• 看语法，Python是支持多重继承的

  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) # 此处不可以用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("父亲")
  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())
  '''
  输出结果如下：
  call parent init.
  call parent init.
  My Name Is: 父亲
  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'>]
  '''
  

多态

多态(polymorphism)是指同一个方法调用由于对象不同可能会产生不同的行为。

• 多态是方法的多态，属性没有多态

• 多态的存在有 2 个必要条件:继承、方法重写。

  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('宝马来了请闪开')
  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("没车别哔哔哔")
  bwm = BWM()
  byd = BYD()
  honk(bwm)
  honk(byd)
  honk(None)
  

简单的设计模式

什么是设计模式？

前人总结的一系列解决各种场景问题的套路。

工厂模式

顾名思义：所谓工厂模式就是一个对象根据调用参数的不同，可以生产许多不同的对象。

class StarFactory:
    def __init__(self):
        print("欢迎使用明星工厂")
    def createStar(self,name):
        if name == 'man':
            return ManStar()
        elif name == "womam":
            return WomanStar()
class ManStar:
    def __init__(self):
        print("我是一名超级男明星")
class WomanStar:
    def __init__(self):
        print("我是一名超级女明星")

单列模式

单例模式(Singleton Pattern)的核心作用是确保一个类只有一个实例，并且提供一个访问该实例的全局访问点。单例模式只生成一个实例对象，减少了对系统资源的开销。当一个对象的产生需要比较多的资源，如读取配置文件、产生其他依赖对象时，可以产生一个“单例对象”，然后永久驻留内存中，从而极大的降低开销。

• 使用new方法

• 类实例对象在Python的模块时是天然的单例模式

  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 这里不是a，说明第二次改变了第一次对象的值，是一个坑
  b 
  '''
  
  

?？楹桶?/h2>

使用模块化编程便于将一个任务分解成多个?？?，实现团队协同开发，完成大规模程序。实现代码复用和可维护性。

?？?/h3>

• 一个?？槎杂ython源文件，一般后缀名是:.py

• 标准库?？?/p>

  Python 标准库提供了操作系统功能、网络通信、文本处理、文件处理、数学运算等基 本的功能。比如:random(随机数)、math(数学运算)、time(时间处理)、file(文件处理)、os(和操作系统交互)、sys(和解释器交互)等。

• 第三方模块

• 用户自动?？?/p>

导入?？?/h4>

测试?？?/a>

测试代码

• import语句

  import ?？槊?# 导入一个?？?import ?？?1，?？?2...  # 导入多个?？?import ?？槊?as ?？楸鹈?# 导入模块并使用新名字
  

  import加载的?？榉治母鐾ㄓ美啾?

  1. 使用 python 编写的代码(.py文件);
  2. 已被编译为共享库的C、C++扩展;
  3. 包好一组?？榈陌?/li>
  4. 使用C编写并链接到python解释器的内置?？?

• from...import

  from...import 导入的是模块中的一个函数/一个类。

• 动态导入:内置函数__import__()可以实现动态导入模块

• 使用importlib?？槭迪侄既?/p>

• 每个?？槎加幸桓雒?，通过特殊变量name可以获取模块的名称

  一般情况下name输出?？槊?，对应源文件名。仅有一个例外，就是当一个模块被作为程序入口时(主程序、交互式提示符下)，它的name的值为“__main__”。我们可以根据这个特 点，将模块源代码文件中的测试代码进行独立的处理。

• 当导入一个模块时，?？橹械拇攵蓟岜恢葱?。如果再次导入这个?？?，不会再次执行。

  import math
  print(math.__name__)
  
  

包

当需要把多个?？榉旁谝黄鹗?，需要就需要用到包了

• Python中的包就是一个必须有init.py的目录

  1. 作为包的标识，不能删除。
  2. 用来实现模糊导入
  3. 导入包实质是执行init.py文件，可以在init.py文件中做这个包的初始化、以及需要统一执行代码、批量导入。

• 导入包

  import 包名.模块名
  import 包名.子包名.?？槊?from 包名.?？槊?import 函数，类，变量
  

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

• 如果是子包内的引用，可以按相对位置引入子?？?/p>

  from .. import ?？槲募?# 导入上层目录中的模块文件
  from . import ?？槲募?# 导入本层目录的?？槲募?

• sys.path和?？樗阉髀肪?/p>

  当导入某个?？槲募保琍ython解释器一般按照如下路径寻找?？槲募?按照顺序寻找，找到即停不继续往下寻找):

  1. 内置?？?/p>

  2. 当前目录

  3. 程序的主目录

  4. pythonpath目录(如果已经设置了pythonpath环境变量)

  5. 标准链接库目录

  6. 第三方库目录(site-packages目录)

  7. .pth 文件的内容(如果存在的话)

     在工程目录建立这样一个文件，一行代表一个目录

  8. sys.path.append()临时添加的目录

安装第三方库

pip install 模块名称

Python的文件操作

文本文件和二进制文件

• 文本文件

  文本文件存储的是普通“字符”文本，python默认为unicode字符集(两个字节表示一个字符，最多可以表示:65536个)

• 二进制文件

  二进制文件把数据内容用“字节”进行存储

文件操作相关?？楦攀?/h3>

Python标准库中提供了如下常用文件操作的库：

名称	说明
io ?？?/td>	文件流的输入和输出操作 input output
os ?？?/td>	基本操作系统功能，包括文件操作
glob ?？?/td>	查找符合特定规则的文件路径名
fnmatch ?？?/td>	使用模式来匹配文件路径名
fileinput 模块	处理多个输入文件
filecmp ?？?/td>	用于文件的比较
cvs ?？?/td>	用于 csv 文件处理
pickle 和 cPickle	用于序列化和反序列化
xml 包	用于 XML 数据处理
bz2、gzip、zipfile、zlib、tarfile	用于处理压缩和解压缩文件(分别对应不同的算法)

常用文件操作函数

• open()

  open(文件名[,打开方式,[encoding="字符编码"]])
  

  打开方式有如下几种:

  模式	描述
  r	读 read 模式
  w	f = open(r"filepath","w")。写 write模式。如果文件不存在则创建;如果文件存在，则重写新内容;
  a	追加 append 模式。如果文件不存在则创建;如果文件存在，则在文件末尾追加内容
  b	二进制 binary 模式(可与其他模式组合使用)
  +	读、写模式(可与其他模式组合使用)

• close()

  打开的文件对象必须显式调用 close()方法 关闭文件对象。当调用 close()方法时，首先会把缓冲区数据写入文件(也可以直接调用 flush() 方法)，再关闭文件，释放文件对象。为了确保打开的文件对象正常关闭，一般结合异?；频膄inally或者with关键字实现无论何种情况都能关闭打开的文件对象。

• write(txt)

  把字符串txt写入到文件中

• writelines(txtList):

  把字符串列表写入文件中，不添加换行符

• with

  with关键字(上下文管理器)可以自动管理上下文资源，不论什么原因跳出with块，都能确保文件正确的关闭，并且可以在代码块执行完毕后自动还原进入该代码块时的现场。

• read(size)

  从文件中读取 size 个字符，并作为结果返回。如果没有 size 参数，则读取整个文件。读取到文件末尾，会返回空字符串。

• readline()

  读取一行内容作为结果返回。读取到文件末尾，会返回空字符串。

• readlines()

• 文件读写操作练习：测试代码

os和os.path?？?/h3>

os?？榭梢园镏颐侵苯佣圆僮飨低辰胁僮?。我们可以直接调用操作系统的可执行文件、命令，直接操作文件、目录等等

• os.system

  os.system 可以帮助我们直接调用系统的命令

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

• os.startfile

  直接运行可执行文件

异常和错误处理

python中，引进了很多用来描述和处理异常的类，称为异常类。异常类定义中包含了该类异常的信息和对异常进行处理的方法。

错误类型

如何定位异常

当发生异常时，Python解释器会报相关的错误信息，并会在控制台打印出相关错误信息。只需按照从上到下的顺序即可追溯(Trackback)错误发生的过程，最终定位引起错误的那一行代码。

异常处理语句

• try...except

  try:
      a = 1/0
  except ZeroDivisionError:
      print("不能除零")
  except BaseException as e: # 允许多个错误捕获，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: # 允许多个错误捕获，更好的控制你的程序
    else:
        print(a) # try里面的没有错误时执行
    finally:
        print("无论如何都要执行")# 通常用于释放系统资源
  

• finally

return语句和异常处理问题

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

常见异常汇总

自定义异常类

程序开发中，有时候我们也需要自己定义异常类。自定义异常类一般都是运行时异常，通常继承Exception或其子类即可。命名一般以 Error、Exception为后缀。

• 自定义异常由 raise 语句主动抛出
• 练习自定异常源码

小结

到目前为止，Python语言的真实基础算是告一个段落。离登堂入室还有半步飞仙的距离了。接下来做的就是实战+实战+实战，将所学的知识融会贯通。之后还有关于Python高阶的学习，比如并发，异步程序，网络编程等等。

GUI实战

话说Python搞后台服务的较多，但是跨平台的GUI开发其实也不弱，通过几个GUI的练习，巩固一下前面所学的知识。

常用的GUI库

• Tkinter

  tkinter(Tk interface)是Python的标准GUI库，支持跨
  平台的GUI程序开发。

• PyQT

  PyQt是一个创建GUI应用程序的工具包。它是Python编程语言和Qt库的成功融合。Qt库是目前最强大的库之一。在线指南

• wxPython

  wxPython是Python语言的一套优秀的GUI图形库，允许Python程序员很方便的创建完整的、功能健全的GUI用户界面。 wxPython是作为优秀的跨平台GUI库wxWidgets的Python封装和Python?？榈姆绞教峁└没У?。

  就如同Python和wxWidgets一样，wxPython也是一款开源软件，并且具有非常优秀的跨平台能力，能够支持运行在32 [1] /64位windows、绝大多数的Unix或类Unix系统、Macintosh OS X下。

Tkinter编写一个GUI程序