Питон: объекты и классы OTUS

Среди востребованных языков программирования сегодня выделяется Питон. Он относится к высокоуровневым, со строгой типизацией данных. Python имеет мощный функционал, который позволяет управлять памятью устройства при компиляции программного обеспечения.

Язык имеет понятный и простой синтаксис, а также выделение блоков кодификации посредством отступов. Последние помогают определять вложенность операций и функций.

Для того, чтобы писать на Питоне приложения, нужно не только хорошо знать его особенности, но и использовать классы, объекты, а также наследование и полиморфизм. Все это необходимо усвоить каждому разработчику.

В данной статье речь зайдет об особенностях Python, сферах его применения на практике. Будет разобран принцип составления кода, а также работа с классами и объектами. Предложенную информацию сможет использовать как новичок, так и опытный программист.

Преимущества и недостатки языка

Существующие данные указывают на то, что Питон – популярный и удобный язык программирования. Он выделяется:

наличием концепций объектно-ориентированного программирования;
мощным функционалом;
понятным даже новичкам синтаксисом, в основе которого заложен английский;
полиморфизмом;
работой с классами и объектами;
высокой востребованностью;
кроссплатформенностью – с его помощью удастся написать софт под любую платформу;
совместимостью со всеми современными операционными системами;
открытым исходным кодом;
бесплатным распространением.

Найти разработчика, который специализируется только на Python крайне трудно. Такие специалисты востребованы на рынке труда по всему миру.

Недостатки

К минусам языка относят:

относительно медленную работу;
отсутствие большого количества перспектив для процессорной оптимизации.

Это приводит к тому, что для крупных и масштабных, «тяжелых» проектов Питон не подходит. Такие утилиты будут загружать операционную систему и тормозить ее. Но, если удастся решить проблему дефицита возможностей для статического анализа кода, на выходе будет безопасное и надежное приложение.

Сферы применения

Прежде чем разбирать классы и объекты в Python, а также иные особенности ООП, нужно выяснить, где соответствующий язык применяется. Он имеет общее назначение, что позволяет задействовать оный в разных в случае, когда требуется написать:

веб-страницу;
браузерный софт;
игры (мобильные, компьютерные);
ПО для бизнес-аналитики;
«офисные» программы;
разнообразные фичи;
математический контент;
универсальные приложения, расширяющие возможности системы;
ПО для системного администрирования и служб ОС.

В случае с играми предстоит подучить другие языки. Примеры – C++, C, Java. У создаваемой игрушки «только на Питоне» будут ограничены возможности. Связано это с тем, что он (programming language) имеет не все функции и возможности для подобных утилит. Зато оный прекрасно интегрируется с перечисленными языками, давая больше перспектив разработке.

Ключевая терминология – что знать каждому

Задумываясь над классами, а также иными элементами программного кода Питона, каждый разработчик должен разобраться с ключевой терминологией. Она универсальна и подойдет для любого ЯП с поддержкой ООП.

Имеет смысл запомнить следующие данные и определения:

Алгоритмы – инструкции и правила, необходимые для решения поставленной задачи.
API – интерфейс прикладного программирования. Представлен правилами и процедурами, которые помогают создавать программы. Поддерживают обращение со сторонними службами системы.
Аргументы – значения, передаваемые в функции или команды.
Символ – элементарная единица отображения информации. Равна одной символьной или буквенной записи.
Объект – связанные переменные, константы, а также иные структурные данные. Они могут быть выбраны и обработаны совместно.
Класс – набор связанных объектов с одинаковыми (общими) свойствами.
Константа – значение, которое в процессе выполнения приложения не подлежит изменениям. Остается неизменным на протяжении всего жизненного цикла ПО.
Тип данных – классификация информации того или иного вида.
Массивы – списки, а также группы похожих типов значений электронных материалов. Они подлежат предварительной группировке. У всех значений в пределах массива один и тот же тип данных. Их отличие заключается в положении в пределах множества.
Фреймворк – готовые блоки кода, необходимые для облегчения разработки.
Итерация – один проход через набор функций и операций, работающих с кодификацией.
Ключевое слово – зарезервированное слово программой или ЯП с особым значением. Необходимо для выполнения определенного спектра задач. Могут выражаться командами и параметрами. Зарезервированные слова нельзя использовать для имен переменных в приложении.
Оператор – объект, который умеет управлять разного рода операндами.
Операнд – элемент, которым можно управлять при помощи имеющихся операторов.
Переменные – элементарные единицы хранения памяти. Они могут быть отображены, сохранены или скорректированы при необходимости.
ЯП высокого уровня – позволяет вести разработку, независимо от ОС. Для понимания полученной кодификации ее предварительно необходимо перевести в машинное «исполнение».
ЯП низкого уровня – напоминает машинный. Отвечает за обеспечение некой абстракции концепций программирования. Менее понятен среднестатистическому юзеру.
Синтаксис – набор правил относительно вопроса передачи операторов.

Все это – база, без которой использовать классы, наследование, а также массивы и иные компоненты Питона будет весьма проблематично.

Объектно-ориентированное программирование

Python – не только высокоуровневый язык. Он имеет поддержку нескольких парадигм программирования, включая ООП.

Это – методология коддинга. В ее основе заложено представление программы через совокупность объектов, каждый из которых выступает экземпляром определенного класса. Классы будут образовывать иерархию наследования. Здесь создание ПО основывается на связи объектов, а не на «чистой» логике и математике.

Принципы ООП

Изучая наследование в Python и иные особенности ООП, нужно понимать принципы соответствующей методологии. Всего их 4. Каждый обладает ключевыми особенностями.

Абстракция

Так называют выделение основных, наиболее значимых характеристик объекта с последующим игнорированием второстепенных.

Любой объект в мире составного характера – абстракция. Примеры – ноутбук и его применение. Всем понятно, что это и для чего применяется. А вот непосредственный его состав вроде плат и микросхем не так волнуют пользователей.

Полиморфизм

Полиморфизм – это возможность нескольких реализаций в пределах одной и той же идеи. Пример – есть класс «Персонаж». У него – метод под названием «Атака». Тогда:

воин будет выполнять манипуляцию мечом или булавой;
лучник – луком/арбалетом;
маг – посохом.

Все это – методы атаки, но в программном коде операции реализовываются разными способами.

Немного о наследовании

Наследование – способность класса расширять понятие другого класса. Главный механизм повторного использования кода в объектно-ориентированном программировании.

При наследовании появляется «родитель» — класс, от которого перенимаются свойства, а также «дочерний класс» или «наследник» — то, чему присваиваются соответствующие «параметры».

Инкапсуляция

Принцип, позволяющий обеспечивать безопасность и управление сложностью кодификации. Она будет блокировать доступ к деталям сложных концепций. Абстракция позволяет рассматривать элементы с общего «ракурса», а инкапсуляция – с любого другого.

Работа с классами

Чтобы должным образом изучить наследование в Python, а также иные важные аспекты разработки, стоит начать с рассмотрения классов. Это – своеобразная сущность. Ее конкретным воплощением выступает объект.

Если провести аналогию, можно рассмотреть пример: все знают факторы, которые являются принадлежащими человеку. Сюда относят:

имя;
возраст;
фамилию;
отчество;
цвет глаз;
длину волос и так далее.

Люди умеют выполнять разнообразные действия: бегать, прыгать, плавать, думать и не только. Все это – представление, которое подразумевают некий набор действий и характеристик. Они и носят название классов.

Конкретизация воплощения соответствующего шаблона может отличаться. Пример – у каждого человека есть собственное имя. Реально существующая личность – это и есть объект класса «Люди».

Создание

Создание базового класса – простая операция в Питоне. Для этого нужно использовать ключевое слово class. Форма представления окажется такой:

class имя класса;

атрибуты класса

методы класса

Внутри класса будут определяться атрибуты, которые отвечают за хранение характеристики оного, а также методы. Это – функции класса.

Пример:

Здесь происходит следующее:

Определен класс Person. Это – условное представление человека.
Атрибуты и методы отсутствуют.
PASS – это ключевое слово, которое заменяет функционал. Оператор, который нужен для создания кода, но использовать его нет необходимости.

Это поможет при изучении объектов в Python. Работа с classes – база, без которой дальнейшая разработка невозможна.

Конструктор

Конструктор – это метод, который будет вызван при создании объектов. Он необходим для элементов, которые изначально должны иметь те или иные значения. Пример – пустые экземпляры класса «Студент» бессмысленны. Требуется иметь минимальный набор данных: фамилии или группы.

У Питона конструктор – это метод init. Он выглядит так:

Об атрибутах

Каждый класс имеет собственный набор характеристик, который отвечает за описание сущности. Эти параметры носят название полей или атрибутов.

Могут быть:

Статическими. Это – поля класса. Используются без пользования новым объектом. Конструктор здесь не пригодится.
Динамическими. Представлены полями объекта. Будут заданы через конструктор. Нужно каждый раз создавать экземпляр, а полям – присваивать значения.

Вот пример работы с атрибутами:

Если в кодификации задействованы атрибуты двух типов, они могут иметь одни и те же имена.

Методы

Метод – это функция заданного класса. Они будут определены в пределах class. Отвечают за поведение оного.

Вот наглядный пример:

class Person:       # определение класса Person
     def say_hello(self):
        print("Hello")
 
tom = Person()
tom.say_hello()    # Hello

Здесь:

Определен метод say_hello. Он отвечает за приветствие.
При обработки оного осуществляется вывод строчки на консоли.
Во время определения метода требуется учесть, что все они должны принимать в качестве первого параметра ссылку на текущий объект. Установленные правила гласят, что такой элемент имеет обозначение self.

Обращение к методам осуществляется через имя объекта по форме: объект.метод ([параметры метода]).

Self – что это

Self – зарезервированное слово в Python. Это – ссылка на текущий экземпляр класса. Имеет аналог в других ЯП в качестве this.

Принцип работы self можно проверить на примере с котами:

Все кошачьи мурлыкают. Это прав утверждение.
Соответствующая способность реализована в классе «Кот» в качестве метода «Мурчать».
Человек хочет, чтобы кот Пушок помурчал.
Если задать команду «Кот.Мурчать», звуки подадут все животные этого типа. Здесь на помощь придет self.
Метод будет вызван запросом self.Мурчать.

Это – элементарный алгоритм, который поможет понять принцип работы self. Это – основной элемент, с которым предстоит сталкиваться разработчику.

А вот пример получения доступа через self:

class Rectangle:
def __init__(self, width, height):
self.width = width
self.height = height
def area(self):
return self.width * self.height

Доступ и декораторы

Классификаторов доступа к полям класса нет. Это – одно из упущений инкапсуляции.

Декоратор – функция, которая представляет собой «обертку». В нее можно «завернуть» другой метод. Это поможет скорректировать функциональность кодификации без непосредственной замены кода.

Объекты и экземпляры

Изучая наследование классов в Python, важно разобраться с objects. Они не менее важны, чем понятие self и иные ключевики. Представлены конкретным экземпляром класса.

Создать объект легко. Вот пример:

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

Что там с атрибутами

У class атрибуты бывают динамическими и статическими. В случае с object инициализация производится так:

class MightiestWeapon:
    name = "Default name"
    def __init__(self, weapon_type):
        self.weapon_type = weapon_type

Наследование

Некоторые элементы кода аналогичны друг другу за исключением нескольких моментов. Наследование – это определение сход и различий между подобными objects. Вот пример:

class Animal:
    def make_a_sound(self):
        print("Издаёт животный звук")

Известно, что коты – все роняют, а собаки – любят рыть землю. Тогда из родительского класса Animal можно создать два наследника:

class Cat(Animal):
    def drop_everything(self):
        print('Подъем, я все поронял!')

и:

class Dog(Animal):
    def dig_the_ground(self):
        print(‘Обожаю копать и рыть!')

Стоит обратить внимание на то, что в программировании есть предопределение. Для него у наследника требуется объявить метод с тем же названием, что и у базового класса.

Эти принципы наследования Python должен знать каждый.