Для чего нужно ооп python
Пять важных понятий, необходимых для быстрого старта в Python ООП
ООП расшифровывается как объектно-ориентированное программирование. Эта концепция представляет собой стиль решения задач программирования, когда свойства и поведение реального объекта упакованы в код как единое целое.
Этот стиль программирования обеспечивает модульность и масштабирование при наименьшем количестве проблем.
Недавно мы рассмотрели 30 вопросов с собеседований по теме ООП, а сегодня попробуем разобраться с этим немного глубже.
Python — это динамически типизированный интерпретируемый язык программирования высокого уровня. Python поддерживает несколько понятий ООП, включая следующие:
1. Классы в Python
Класс — это план реальной сущности. В Python он создается с использованием ключевого слова class, как показано в следующем фрагменте кода.
В приведенном выше примере:
2. Объекты в Python
Как только класс Person определен, вы можете использовать его для создания экземпляра, передавая значения, как показано ниже.
В приведенном выше примере:
3. Наследование в Python
Как следует из названия, это концепция о наследовании свойств от существующего объекта. Наследование увеличивает возможность повторного использования кода. Одиночное, множественное и многоуровневое наследование — это лишь немногие из большого числа типов, поддерживаемых Python.
В следующем примере показано, как использовать наследование в Python:
При множественном наследовании классы наследуются слева направо в круглых скобках, в зависимости от алгоритма Method Resolution Order (MRO).
4. Инкапсуляция в Python
Это концепция упаковки данных так, что внешний мир имеет доступ только к открытым свойствам. Некоторые свойства могут быть скрыты, чтобы уменьшить уязвимость. Это так называемая реализация сокрытия данных. Например, вы хотите купить брюки с интернет-сайта. Данные, которые вам нужны, это их стоимость и доступность. Количество предметов и их расположение — это информация, которая вас не беспокоит. Следовательно, эта информация скрыта.
В Python это реализуется путем создания private, protected и public переменных и методов экземпляра.
Private свойства имеют двойное подчеркивание (__) в начале, в то время как protected имеют одиночное подчеркивание (_). По умолчанию, все остальные переменные и методы являются public.
Private атрибуты доступны только внутри класса и недоступны для дочернего класса (если он унаследован). Protected доступны внутри класса, но доступны и дочернему классу. Все эти ограничения сняты для public атрибутов.
Следующие фрагменты кода являются примером этой концепции:
5. Полиморфизм в Python
Это концепция, при которой функция может принимать несколько форм в зависимости от количества аргументов или типа аргументов, переданных функции.
В приведенном выше примере ключевое слово super используется для вызова метода родительского класса. Оба класса имеют метод show_salary. В зависимости от типа объекта, который выполняет вызов этой функции, выходные данные различаются.
Python также имеет встроенные функции, работающие с полиморфизмом. Одним из самых простых примеров является функция print в Python.
В приведенном выше фрагменте кода:
ООП на Python: концепции, принципы и примеры реализации
Программирование на Python допускает различные методологии, но в его основе лежит объектный подход, поэтому работать в стиле ООП на Python очень просто.
Если вам интересно, что думает об этой концепции сам ее создатель Алан Кэй, загляните сюда.
Язык Python – типичный представитель ООП-семейства, обладающий элегантной и мощной объектной моделью. В этом языке от объектов никуда не спрятаться (ведь даже числа являются ими), поэтому давайте разбираться, как это все реализовано.
Основы ООП на Python для начинающих
Классы
Создавать классы в Python очень просто:
Классы-родители перечисляются в скобках через запятую:
С реализацией наследования разберемся чуть позже.
Свойства классов устанавливаются с помощью простого присваивания:
Методы объявляются как простые функции:
Обратите внимание на первый аргумент – self – общепринятое имя для ссылки на объект, в контексте которого вызывается метод. Этот параметр обязателен и отличает метод класса от обычной функции.
Экземпляры классов
Инстанцировать класс в Python тоже очень просто:
Можно создавать разные инстансы одного класса с заранее заданными параметрами с помощью инициализатора (специальный метод __init__ ). Для примера возьмем класс Point (точка пространства), объекты которого должны иметь определенные координаты:
Подробнее о других специальных методах жизненного цикла объектов поговорим чуть ниже.
Динамическое изменение
Можно обойтись даже без определения атрибутов и методов:
Кажется, этот класс совершенно бесполезен? Отнюдь. Классы в Python могут динамически изменяться после определения:
Статические и классовые методы
Еще есть так называемые методы классов. Они аналогичны методам экземпляров, но выполняются не в контексте объекта, а в контексте самого класса (классы – это тоже объекты). Такие методы создаются с помощью декоратора @classmethod и требуют обязательную ссылку на класс ( cls ).
Статические и классовые методы доступны без инстанцирования.
Специальные методы
Жизненный цикл объекта
Это обсуждение на stackoverflow поможет лучше разобраться с инстанцированием классов.
Метод __new__ может быть очень полезен для решения ряда задач, например, создания иммутабельных объектов или реализации паттерна Синглтон:
На практике деструктор используется редко, в основном для тех ресурсов, которые требуют явного освобождения памяти при удалении объекта. Не следует совершать в нем сложные вычисления.
Объект как функция
Объект класса может имитировать стандартную функцию, то есть при желании его можно «вызвать» с параметрами. За эту возможность отвечает специальный метод __call__ :
Имитация контейнеров
Но для объектов вашего пользовательского класса это не пройдет:
Решить эту проблему поможет специальный метод __len__ :
Можно работать с объектом как с коллекцией значений, определив для него интерфейс классического списка с помощью специальных методов:
Имитация числовых типов
Ваши объекты могут участвовать в математических операциях, если у них определены специальные методы. Например, __mul__ позволяет умножать объект на число по определенной программистом логике:
Другие специальные методы
В Python существует огромное количество специальных методов, расширяющих возможности пользовательских классов. Например, можно определить вид объекта на печати, его «официальное» строковое представление или поведение при сравнениях. Узнать о них подробнее вы можете в официальной документации языка.
Принципы ООП на Python
Рассмотрим «большую тройку» объектно-ориентированной концепции: инкапсуляцию, полиморфизм и наследование.
Инкапсуляция
Все объекты в Python инкапсулируют внутри себя данные и методы работы с ними, предоставляя публичные интерфейсы для взаимодействия.
Атрибут может быть объявлен приватным (внутренним) с помощью нижнего подчеркивания перед именем, но настоящего скрытия на самом деле не происходит – все на уровне соглашений.
Если поставить перед именем атрибута два подчеркивания, к нему нельзя будет обратиться напрямую. Но все равно остается обходной путь:
Специальные свойства и методы класса, некоторые из которых вам уже знакомы, имеют двойные подчеркивания до и после имени.
Кроме прямого доступа к атрибутам ( obj.attrName ), могут быть использованы специальные методы доступа (геттеры, сеттеры и деструкторы):
Такой подход очень удобен, если получение или установка значения атрибута требует сложной логики.
__getattribute__ перехватывает все обращения (в том числе и к существующим атрибутам):
Таким образом, можно организовать динамический доступ к методам и свойствам объекта, как действуют, например, RPC-системы.
Наследование
Язык программирования Python реализует как стандартное одиночное наследование:
так и множественное:
Используя множественное наследования можно создавать классы-миксины (примеси), представляющие собой определенную особенность поведения. Такой микси можно «примешать» к любому классу.
Ассоциация
Кроме наследования, существует и другой способ организации межклассового взаимодействия – ассоциация (агрегация или композиция), при которой один класс является полем другого.
Ассоциированные объекты могут циклически ссылаться друг на друга, что ломает стандартный механизм сборки мусора. Избежать подобных проблем при ассоциации помогают слабые ссылки (модуль weakref ).
Полиморфизм
Концепция полиморфизма – важная часть ООП на Python. Все методы в языке изначально виртуальные. Это значит, что дочерние классы могут их переопределять и решать одну и ту же задачу разными путями, а конкретная реализация будет выбрана только во время исполнения программы. Такие классы называют полиморфными.
Впрочем, можно получить и доступ к методам класса-предка либо по прямому обращению, либо с помощью функции super :
Это возможно благодаря утиной типизации.
Множественная диспетчеризация
Виртуальные методы обеспечивают одиночную диспетчеризацию, при которой выбор конкретного метода зависит от объекта, в контексте которого произошел вызов. Мультиметоды позволяют выбирать нужную функциональность в зависимости от количества, типов или значений аргументов.
Программирование на Python не поддерживает мультиметоды из коробки, поэтому для их реализации необходимо подключать сторонние Python библиотеки, например, multimethods.py.
Подробнее о множественной диспетчеризации читайте в этой статье из серии «Очаровательный Python».
Порядок разрешения доступа к атрибутам
Каким же образом интерпретатор разрешает сложные запросы к свойствам и методам? Рассмотрим последовательность поиска на примере запроса obj.field :
Все эти проверки совершаются только для пользовательских атрибутов.
Метаклассы
Метаклассы – это классы, инстансы которых тоже являются классами.
Узнайте больше о метаклассах в Python из нашего материала.
ООП на Python
Подведем краткий итог всему вышесказанному и выделим основные особенности реализации ООП на Python:
Хотите лучше разобраться в объектно-ориентированном программировании? Смотрите понятный видеокурс по основам ООП.
Основы ООП в Python — классы, объекты, методы
О ОП — самая используемая парадигма программирования. Это одновременно и особый способ мышления, и отдельная методика. Её концепцию проще всего понимать на примерах из реальной жизни. И это неспроста. Объектно-ориентированное программирование помогает представлять содержимое программы наиболее естественным для нашего мира способом.
Главным понятием ООП является понятие программного объекта. Вообще говоря, большинство сущностей на планете Земля — это некие объекты. И с частью из них мы взаимодействуем при помощи программирования. Банковский счёт, персонаж компьютерной игры или анимированный виджет сайта — всё это легко представить в виде объектов. Можно сказать, что объектно-ориентированное программирование позволяет смоделировать реальный объект в виде программного.
Множество объектов со схожими свойствами формируются в классы. Идея класса также является одной из основополагающих концепций ООП. Со стороны программы, класс — это всего лишь тип данных, но для программиста это куда более глубокая абстрактная структура. Но перейдём уже к конкретике.
💁♂️ Итак, мы — разработчики игр. Наша студия трудится над новым автосимулятором. В игре будут представлены разные виды транспорта: легковые автомобили, гоночные, грузовые и пассажирские. Все их можно описать одним словом — автотранспорт. Сделав это, мы абстрагировались от деталей и, таким образом, определили класс. Объектом этого класса может быть, как Бьюик 1968-го года, так и грузовой Freightliner Columbia желтого цвета.
У класса есть свойства и функции (в ООП их называют методами).
Свойствами класса «автотранспорт» могут быть, например: год выпуска, вид и цвет. На уровне объектов это будет выглядеть так: Бьюик Электра — это объект класса «Автотранспорт» со следующими свойствами:
Можно сказать, что объект — это вполне конкретный экземпляр класса
Помимо физических атрибутов, которые описывают внешний вид и характеристики транспортного средства, автомобили обладают между собой и другими фундаментальными сходствами. Например, все они могут ехать, тормозить, переключать скорости, поворачивать и сигналить. В нашем случае, всё это — методы класса «Автотранспорт». То есть действия, которые любые объекты данного класса могут выполнять.
Мы разрабатываем игру, поэтому предполагается, что машины в ней будут исправными. Значит, вполне естественно, что каждая из них может ехать и тормозить.
В Питоне класс «Автотранспорт» может выглядеть так:
# класс автотранспорт class MotorTransport(object): def __init__(self, color, year, auto_type): self.color = color self.year = year self.auto_type = auto_type # тормозить def stop(self): print(«Pressing the brake pedal») # ехать def drive(self): print(‘WRRRRRUM!’)
Теперь никто не помешает нам получить собственную красную феррари. Пусть и в симуляторе.
# создадим объект класса Автотранспорт ferrari_testarossa = MotorTransport(‘Red’, 1987, ‘passenger car’) # жмём на газ и вперёд! ferrari_testarossa.drive() > WRRRRRUM!
Принципы ООП
Абстракция
Абстракция — это выделение основных, наиболее значимых характеристик объекта и игнорирование второстепенных.
Любой составной объект реального мира — это абстракция. Говоря «ноутбук», вам не требуется дальнейших пояснений, вроде того, что это организованный набор пластика, металла, жидкокристаллического дисплея и микросхем. Абстракция позволяет игнорировать нерелевантные детали, поэтому для нашего сознания это один из главных способов справляться со сложностью реального мира. Если б, подходя к холодильнику, вы должны были иметь дело с отдельно металлом корпуса, пластиковыми фрагментами, лакокрасочным слоем и мотором, вы вряд ли смогли бы достать из морозилки замороженную клубнику.
Полиморфизм
Наследование
Это способность одного класса расширять понятие другого, и главный механизм повторного использования кода в ООП. Вернёмся к нашему автосимулятору. На уровне абстракции «Автотранспорт» мы не учитываем особенности каждого конкретного вида транспортного средства, а рассматриваем их «в целом». Если же более детализировано приглядеться, например, к грузовикам, то окажется, что у них есть такие свойства и возможности, которых нет ни у легковых, ни у пассажирских машин. Но, при этом, они всё ещё обладают всеми другими характеристиками, присущими автотранспорту.
Мы могли бы сделать отдельный класс «Грузовик», который является наследником «Автотранспорта». Объекты этого класса могли бы определять все прошлые атрибуты (цвет, год выпуска), но и получить новые. Для грузовиков это могли быть грузоподъёмность, снаряженная масса и наличие жилого отсека в кабине. А методом, который есть только у грузовиков, могла быть функция сцепления и отцепления прицепа.
Инкапсуляция
Инкапсуляция — это ещё один принцип, который нужен для безопасности и управления сложностью кода. Инкапсуляция блокирует доступ к деталям сложной концепции. Абстракция подразумевает возможность рассмотреть объект с общей точки зрения, а инкапсуляция не позволяет рассматривать этот объект с какой-либо другой.
Вы разработали для муниципальных служб класс «Квартира». У неё есть свойства вроде адреса, метража и высоты потолков. И методы, такие как получение информации о каждом из этих свойств и, главное, метод, реализующий постановку на учёт в Росреестре. Это готовая концепция, и вам не нужно чтобы кто-то мог добавлять методы «открыть дверь» и «получить место хранения денег». Это А) Небезопасно и Б) Избыточно, а также, в рамках выбранной реализации, не нужно. Работникам Росреестра не требуется заходить к вам домой, чтобы узнать высоту потолков — они пользуются только теми документами, которые вы сами им предоставили.
Класс
Классы, в некотором смысле, подобны чертежам: это не объекты сами по себе, а их схемы. Класс «банковских счетов» имеет строго определенные и одинаковые для всех атрибуты, но объекты в нём — сами счета — уникальны.
Как в Python создать класс
class SimpleClass: pass
Для именования классов в Python обычно используют стиль «camel case», где первая буква — заглавная.
Конструктор
Метод, который вызывается при создании объектов, в ООП зовётся конструктором. Он нужен для объектов, которые изначально должны иметь какие-то значение. Например, пустые экземпляры класса «Студент» бессмысленны, и желательно иметь хотя бы минимальный обозначенный набор вроде имени, фамилии и группы.
В качестве Питоновского конструктора выступает метод __init__() :
class Student: def __init__(self, name, surname, group): self.name = name self.surname = surname self.group = group alex = Student(«Alex», «Ivanov», «admin»)
Атрибуты класса
Поля могут быть статическими и динамическими:
☝️ Обратите внимание — статический и динамический атрибут может иметь одно и то же имя:
class MightiestWeapon: # статический атрибут name = «Default name» def __init__(self, name): # динамический атрибут self.name = name weapon = MightiestWeapon(«sword») print(MightiestWeapon.name) print(weapon.name)
Методы класса
Метод — это функция класса.
class SpaceShip: def atack(self): print(‘Пиу!’) star_destroyer = SpaceShip() star_destroyer.atack() > Пиу!
Что такое self?
🐈 Отличный пример с котофеями:
Уровни доступа атрибутов и методов
В Питоне не существует квалификаторов доступа к полям класса. Отсутствие аналогов связки public/private/protected можно рассматривать как упущение со стороны принципа инкапсуляции.
Декораторы
Декоратор — это функция-обёртка. В неё можно завернуть другой метод, и, тем самым, изменить его функциональность, не меняя код.
Объекты или экземпляры класса
Чем объекты отличаются от классов
Как уже было сказано, объект — это конкретный экземпляр класса. Все мы относимся к классу людей, но каждый из нас — уникальный объект этого класса.
Как создать объект класса в Python
Если у нас есть реализация класса, то его экземпляр создать очень просто:
class AirConditioner: def __init__(self, model, capacity): self.model = model self.capacity = capacity def turn_on(self): print(‘Now in the room will be cool’) # создадим объект класса Кондиционер ballu = AirConditioner(‘BPAC-07’, 785) ballu.turn_on() > Now in the room will be cool
Атрибуты объекта
Атрибуты класса могут быть динамическими и статическими. На уровне объекта они инициализируются так:
class MightiestWeapon: name = «Default name» def __init__(self, weapon_type): self.weapon_type = weapon_type # атрибут name можно переопределить и не создавая объекта MightiestWeapon.name = ‘Steel Sword’ print(MightiestWeapon.name) > Steal Sword # создаём объект и сразу же инициализируем динамический атрибут с помощью конструктора hero_sword = MightiestWeapon(‘sword’) # и теперь, уже для конкретного объекта, можно задать имя hero_sword.name = ‘Excalibur’ # новое статическое имя по умолчанию для всего класса не изменится print(MightiestWeapon.name) > Steal Sword print(hero_sword.name) > Excalibur
Наследование
Нередко в процессе написания кода выясняется, что некоторые объекты аналогичны другим за исключением нескольких различий. Определение сходств и различий между такими объектами называется «наследованием».
# класс «Животное». Это достаточно абстрактный класс всего с одним методом «Издать звук». class Animal: def make_a_sound(self): print(«Издаёт животный звук»)
Мы все прекрасно знаем, что котики, к примеру, любят всё ронять, а собакены — рыть землю. Создадим два соответствующих класса-наследника:
# факт наследования в Python указывается при объявлении класса-наследника. # в скобках, после имени класса, указывается класс-родитель class Cat(Animal): def drop_everything(self): print(‘Вставай скорее, я всё уронил!’) class Dog(Animal): def dig_the_ground(self): print(‘Однажды я докопаюсь до ядра планеты!’)
Теперь объекты этих двух классов могут не только издавать животные звуки, но и выполнять собственные уникальные действия:
Tom = Cat() Tom.make_a_sound() > Издаёт животный звук Tom.drop_everything() > Вставай скорее, я всё уронил!
Переопределение
Сейчас у нас и кошка, и собака просто «издают животные звуки», а хотелось бы, конечно, слышать звуки, свойственные именно этим животным. Для этого существует механика переопределения. Достаточно объявить в классе-наследнике метод с тем же названием, что и в базовом классе:
class Dog(Animal): def dig_the_ground(self): print(‘Однажды я докопаюсь до ядра планеты!’) # отныне для объектов класса «Собака» будет выполняться именно эта реализация метода def make_a_sound(self): print(‘Гав-гав!’) Balto = Dog() Balto.make_a_sound() > Гав-гав!
Документирование классов
Весь код нужно комментировать и документировать. Классы — не исключение. Стоит помнить, что код вы пишите не для себя, и вполне вероятно, что написанное вами придётся поддерживать другим людям. Комментарии повышают читаемость и увеличивают легкость восприятие кода в разы, тем самым экономя время и деньги.
ООП ещё долгое время будет оставаться передовой парадигмой программирования. Но учить её полезно и по другой причине. Прямая связь объектно-ориентированного программирования с реальным миром помогает глубже понимать устройство и принципы работы, как самого языка, так и написания кода в целом.
Объектно-ориентированное Программирование в Python
Объектно-ориентированное программирование (ООП) — это парадигма программирования, где различные компоненты компьютерной программы моделируются на основе реальных объектов. Объект — это что-либо, у чего есть какие-либо характеристики и то, что может выполнить какую-либо функцию.
Содержание
Представьте сценарий, где вам нужно разработать болид Формулы-1 используя подход объектно-ориентированного программирования. Первое, что вам нужно сделать — это определить реальные объекты в настоящей гонке Формула-1. Какие аспекты в Формуле-1 обладают определенными характеристиками и могут выполнять ту или иную функцию?
Есть вопросы по Python?
На нашем форуме вы можете задать любой вопрос и получить ответ от всего нашего сообщества!
Telegram Чат & Канал
Вступите в наш дружный чат по Python и начните общение с единомышленниками! Станьте частью большого сообщества!
Паблик VK
Одно из самых больших сообществ по Python в социальной сети ВК. Видео уроки и книги для вас!
Один из очевидных ответов на этот вопрос — гоночный болид. Условный болид может обладать такими характеристиками как:
Соответственно, болид можно запустить, остановить, ускорить, и так далее. Гонщик может быть еще одним объектом в Формуле-1. Гонщик имеет национальность, возраст, пол, и так далее, кроме этого, он обладает таким функционалом, как управление болидом, рулевое управление, переключение передач.
Как и в этом примере, в объектно-ориентированном программировании мы создадим объекты, которые будут соответствовать реальным аспектам.
Стоит обратить внимание на то, что объектно-ориентированное программирование — не зависящая от языка программирования концепция. Это общая концепция программирования и большинство современных языков, такие как Java, C#, C++ и Python поддерживают объектно-ориентированное программирование.
В этой статье мы разберем подробную инструкцию объектно-ориентированного программирования в Python, но перед этим, рассмотрим некоторые преимущества и недостатки объектно-ориентированного программирования.
Преимущества и недостатки ООП Python
Рассмотрим несколько основных преимуществ объектно-ориентированного программирования:
Хотя объектно-ориентированное программирование обладает рядом преимуществ, оно также содержит определенные недостатки, некоторые из них находятся в списке ниже:
В следующем разделе мы рассмотрим ряд самых важных концепций объектно-ориентированного программирования.
Как и следует из названия, объектно-ориентированное программирование — это речь об объектах. Однако, перед тем как создать объект, нам нужно определить его класс.
Класс
Класс в объектно-ориентированном программировании выступает в роли чертежа для объекта. Класс можно рассматривать как карту дома. Вы можете понять, как выглядит дом, просто взглянув на его карту.
Cам по себе класс не представляет ничего. К примеру, нельзя сказать что карта является домом, она только объясняет как настоящий дом должен выглядеть.
Отношение между классом и объектом можно представить более наглядно, взглянув на отношение между машиной и Audi. Да, Audi – это машина. Однако, нет такой вещи, как просто машина. Машина — это абстрактная концепция, которую также реализуют в Toyota, Honda, Ferrari, и других компаниях.
Давайте рассмотрим, как мы можем создать самый простой класс в Python. Взглянем на следующий код: