Python 学习笔记（五）—— 包、类、方法_python包有什么用
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一、包
1.1 包的概念
Python包是指由多个模块或子包组成的一个目录结构，用于封装和组织相关的功能。通过使用包，可以更好地组织和管理代码，使得代码更易于维护和扩展。
在Python中，包对应一个目录，该目录下通常包含一个 init.py 文件，用于指示该目录为一个包。同时，该目录下还可以包含多个子包或模块文件。
包的好处：
-
提高代码的组织性和可读性，更好地管理代码。
-
避免命名冲突，有助于代码的复用和维护。
-
方便使用模块别名和相对导入等功能。
Python中有很多内置的标准库和第三方包，比如 NumPy、Pandas、Matplotlib 等，这些包已经被广泛应用于数据分析、科学计算、图形绘制等领域。同时，开发者也可以根据自己的需求开发和维护自己的包，以方便地完成各种任务。
1.2 安装Python包的方法
Python是一种解释型的高级编程语言，广泛应用于Web开发、数据分析、科学计算等领域。在Python中，有许多强大的第三方包可供使用，如NumPy、Pandas、Matplotlib等，在使用这些包之前，需要先安装它们。
1.2.1 使用pip安装包
pip是Python的包管理器之一，可以快速方便地安装和升级Python包。使用以下命令来安装一个包：
pip install package_name //package_name 包的名字
例如，要安装numpy包，可以使用以下命令：
pip install numpy
1.2.2 使用Anaconda安装包
Anaconda（会专栏讲Anaconda）是一个Python的开发环境，自带许多常用的科学计算包。Anaconda可以在Windows、Linux和MacOS上运行，并提供了一个可视化的包管理器，在其中可以方便地安装和升级各种Python包。
例如，要安装numpy包，可以使用以下命令：
conda install numpy
1.2.3 包的版本号
在安装包时，可以指定要安装的版本号，例如：
pip install package_name==1.0
如果没有指定版本号，则会安装最新版本。
1.2.4 包的卸载
如果需要卸载已安装的Python包，可以使用以下命令：
pip uninstall package_name //package_name 包的名字
例如，要卸载numpy包，可以使用以下命令：
pip uninstall numpy
二、面向对象
面向对象 (Object-Oriented) 是一种计算机编程方法，它将现实世界的对象抽象为软件中的类，通过封装、继承、抽象和多态等特性来描述对象之间的关系和行为。
通过面向对象的编程方式，可以提高软件的可维护性、可扩展性和可重用性，同时也更符合现实世界的抽象和模拟。现在的许多流行编程语言比如Java、Python、C++、C#等都支持面向对象编程。
2.1 面向对象的基本概念
面向对象编程是一种编程范式，它将数据和操作数据的方法封装在一起，形成相互依赖的对象，并通过对象之间的交互来实现程序功能。下面是面向对象编程中的一些基本概念：
-
类（Class）：类是一种抽象的数据类型，它封装了一组数据和相关的操作。类定义了一种对象的属性和行为，是实现封装、继承和多态等面向对象编程概念的基础。
-
对象（Object）：对象是类的一个实例，具有类中定义的属性和方法。从类中创建对象的过程被称为实例化。对象具有类定义的属性和行为，可以通过方法调用来修改其状态。
-
封装（Encapsulation）：封装指的是将数据和方法封装到一个对象中，隐藏了对象的内部实现细节，只对外提供公共接口。
-
继承（Inheritance）：继承指的是一种对象间的关系，一个子类可以继承父类的属性和方法，并可以添加自己的属性和方法。
-
多态（Polymorphism）：多态指的是同一种方法对不同的对象可以产生不同的结果，即一个接口，多种实现。
-
抽象（Abstraction）：抽象指的是对具体事物的概括和简化，把重点放在需要处理的方面，忽略其他方面的细节。在面向对象编程中，抽象可以通过接口或抽象类来实现。
2.2 类与对象
通过类和对象的概念，我们可以用更抽象、更通用的方式来描述和处理问题，提高代码的复用性和可读性。
2.2.1 创建类
在Python中，可以使用关键字class来创建类。例如，下面是一个简单的类的示例：
- 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} and I am {self.age} years old.")
该类的名称为Person，它有两个属性name和age，以及一个方法say_hello()。类中的__init__()方法是类的构造函数，用于初始化类的属性。self参数表示类的实例本身。在say_hello()方法中，我们使用实例属性来输出一条简单的问候语。
使用该类创建一个实例的示例如下：
- person = Person("John", 30)
- person.say_hello()
- # 输出: Hello, my name is John and I am 30 years old.
在这个例子中，我们使用类Person创建一个名为person的实例，并调用它的say_hello()方法。
2.2.2 创建实例对象
在 Python 中，我们可以使用以下语法来创建实例对象：
- class ClassName:
- def __init__(self, arg1, arg2):
- self.arg1 = arg1
- self.arg2 = arg2
-
- # 创建实例对象
- obj = ClassName(arg1_value, arg2_value)
在上面的代码中，我们首先定义了一个类 ClassName，并在其中定义了构造函数 __init__()。构造函数是在创建对象时自动调用的函数，用于初始化对象的属性。
然后，我们通过使用类的名称和参数调用构造函数来创建一个实例对象 obj。在这里，我们向构造函数传递了两个参数 arg1_value 和 arg2_value，然后使用这些参数初始化对象的属性 arg1 和 arg2。
现在，我们可以使用对象 obj 来访问类中定义的属性和方法。
以下是我自己的笔记
- # 面向对象是一种抽象化的编程思想.
- # 面向对象就是将编程当成是⼀个事物,面向对象编程就是设置事物能够做什么事.
- # 类:类是对⼀系列具有相同特征和行为的事物的统称,是⼀个抽象的概念,不是真实存在的事物.
- # 属性:类的特征
- # 方法:类可以实现的行为,即类里面的函数.
- # 对象:对象是类创建出来的真实存在的事物 (先有类,后有对象)
-
- class Washer(): # class 类名(): (定义类)
- i = "happy" # 类的属性
- def wash(self): # 创建实例函数,实例函数只能用对象访问
- print("我会洗衣服")
-
- def print_info(self): # 创建实例函数 def 方法名(self)
- print(f'haier 洗衣机的宽度: {self.width}cm')
- print(f'haier 洗衣机的高度: {self.height}cm')
-
- # 类外获取对象属性： 对象名.属性名
- # 类外添加对象属性： 对象名.属性名 = "值"
- # 类内获取对象属性： self.属性名
- # 以上是定义类的代码
-
- washer1 = Washer() # 将类实例化,对象
- washer1.width = 100 # 添加实例属性
- washer1.height = 200
- washer1.wash() # 调用方法
- washer1.print_info() # 调用方法
'运行2.3 方法
2.3.1 类的方法
Python中的类可以包含方法，方法是与类相关联的函数。类中的方法可以访问类中的数据属性和其他方法，并且可以在类的实例上调用。
以下是定义和使用Python类方法的示例：
- class MyClass:
-
- def __init__(self, name):
- self.name = name
-
- def say_hello(self):
- print("Hello, my name is", self.name)
-
- my_obj = MyClass("John")
- my_obj.say_hello()
在这个示例中，我们定义了一个名为MyClass的类，并将其实例化为my_obj。该类具有两个方法：一个构造函数__init__和一个名为say_hello的实例方法。__init__方法负责初始化类的实例，而say_hello方法将打印实例的名称。
我们创建一个名为my_obj的MyClass实例，然后调用say_hello方法来输出"Hello, my name is John"。
2.3.2 构造方法
Python中的构造方法是指类中的特殊方法，用于创建和初始化一个对象。构造方法的名称是__init__()，它在创建对象时自动调用。构造方法可以通过传递参数来初始化对象的属性。
以下是一个简单的示例：
- class Person:
- def __init__(self, name, age):
- self.name = name
- self.age = age
-
- def display(self):
- print("Name:", self.name, "Age:", self.age)
-
- p1 = Person("Alice", 25)
- p1.display() # 输出：Name: Alice Age: 25
在上面的示例中，Person类的构造方法接受两个参数name和age，并将它们保存在对象的属性中。然后，我们创建了一个Person对象p1并调用它的display()方法来显示其属性。
2.3.3 析构方法
在Python中，析构方法是一种特殊的方法，它在实例对象被销毁时自动被调用。析构方法被称为 del()，它的作用是释放实例对象占用的资源，比如关闭文件、释放内存等等。
Python中的垃圾回收机制会自动调用析构方法，但不是立即调用，而是在对象被删除时才会调用。可以使用del语句显式地删除一个实例对象，并触发析构方法的执行。
下面是一个简单的示例，展示如何定义和使用析构方法：
- class MyClass:
- def __init__(self, name):
- self.name = name
- print('Creating instance', self.name)
-
- def __del__(self):
- print('Destroying instance', self.name)
-
- # 创建实例对象
- obj1 = MyClass('obj1')
-
- # 删除实例对象
- del obj1
-
- # 输出：
- # Creating instance obj1
- # Destroying instance obj1
当我们执行del obj1时，Python会自动调用析构方法__del__()，释放实例对象占用的资源。
2.3.4 静态方法与类方法
Python中的静态方法和类方法是对类中普通方法的扩展。它们都是通过在普通方法前面加上修饰符@staticmethod或@classmethod来实现的。
静态方法（staticmethod）： 静态方法定义在类中，但是没有访问类变量或实例变量，因此在静态方法中无法访问self或cls。通常情况下，静态方法被用作工具函数，它们不需要访问类定义中的属性或方法，因此不需要实例化类或传递类对象。
类方法（classmethod）： 类方法也定义在类中，但是第一个参数必须是cls。cls参数指向当前类对象，通过它可以访问类的属性和方法。类方法常用于创建类变量、类方法。
下面是一个简单的例子，展示如何定义和使用静态方法和类方法：
- class MyClass:
- class_var = 10
-
- def __init__(self, inst_var):
- self.inst_var = inst_var
-
- @staticmethod
- def my_static_method(arg1, arg2):
- print('Static method called')
- return arg1 + arg2
-
- @classmethod
- def my_class_method(cls, arg):
- print('Class method called')
- return cls.class_var + arg
-
- def my_method(self, arg):
- print('Instance method called')
- return self.inst_var + arg
-
- # 静态方法调用
- print(MyClass.my_static_method(1, 2))
-
- # 类方法调用
- print(MyClass.my_class_method(5))
-
- # 实例方法调用
- obj = MyClass(20)
- print(obj.my_method(30))
-
- # 输出：
- # Static method called
- # 3
- # Class method called
- # 15
- # Instance method called
- # 50
上面的代码定义了一个MyClass类，其中包含了一个静态方法和一个类方法。我们通过类名直接调用静态方法和类方法，而通过实例调用普通方法。
