Объектно-ориентированное программирование на python

Объектно-ориентированное
программирование
Python проектировался как объектно-ориентированный язык программирования.
Построен с учетом следующих принципов (по Алану Кэю, автору объектно-ориентированного языка Smalltalk):
1. Все данные в нем представляются объектами.
2. Программу можно составить как набор взаимодействующих объектов, посылающих друг другу сообщения.
3. Каждый объект имеет собственную часть памяти и может состоять из других объектов.
4. Каждый объект имеет тип.
5. Все объекты одного типа могут принимать одни и те же сообщения (и выполнять одни и те же действия).

Основные понятия
Объектно-ориентированная программа – это совокупность взаимодействующих объектов.
Над объектами можно производить операции (посылая им сообщения).
Сообщения - это запросы к объекту выполнить некоторые действия, т.е. взаимодействие объектов заключается в вызове методов одних объектов другими.
Характеристики объекта – это атрибуты, способы поведения – это методы.
Каждый объект принадлежит определенному классу (типу), который задает поведение объектов, созданных на его основе.
Класс — это описание объектов определенного типа.
Объект, созданный на основе некоторого класса,
называется экземпляром класса.

Создание классов, методов и объектов
class ИМЯ КЛАССА ():
ПЕРЕМЕННАЯ = ЗНАЧЕНИЕ
. . .
def ИМЯ МЕТОДА (self, . . .):
self. ПЕРЕМЕННАЯ = ЗНАЧЕНИЕ
. . .
. . .
# Основная часть
ПЕРЕМЕННАЯ = ИМЯ КЛАССА ()
. . .
ОБЪЕКТ.ИМЯ МЕТОДА ()
. . .
Объявление
класса
Объявление
метода
Создание
объекта
Вызов метода
Атрибуты класса — это имена переменных вне функций и имена функций. Наследуются всеми объектами, созданными на основе данного класса.

Создание классов, методов и объектов
Пример_1.
class Person(): # Создание пустого класса
pass
Person.money = 150 # Создание атрибута объекта класса
obj1 = Person() # Создание экземпляра класса
obj2 = Person() # Создание экземпляра класса
obj1.name = 'Bob‘ # Создание атрибута экземпляра класса
obj2.name = 'Masha‘ # Создание атрибута экземпляра класса
print (obj1.name,'has',obj1.money,'dollars.') # Вывод
print (obj2.name,'has',obj2.money,'dollars.') # Вывод
Вывод:
>>>
Bob has 150 dollars.
Masha has 150 dollars.

Создание классов, методов и объектов
Пример_2.
# Создание класса
class Person():
name = "" money = 0
# Создание объектов
obj1 = Person()
obj2 = Person()
obj1.name = 'Bob'
obj1.money = 150
obj2.name = 'Masha'
print (obj1.name,'has',obj1.money,'dollars.')
print (obj2.name,'has',obj2.money,'dollars.')
Вывод:
>>>
Bob has 150 dollars.
Masha has 0 dollars.

Создание классов, методов и объектов
Пример_3. # Создание класса, объекта и вызов метода
class Person():
name = ""
money = 0
def out (self): # self - ссылка на экземпляр класса
print(self.name,'has',self.money,'dollars.')
def changemoney (self,newmoney):
self.money = newmoney
obj1 = Person()
obj2 = Person()
obj1.name = 'Bob'
obj2.name = 'Masha'
obj1.out()
obj2.out()
obj1.changemoney(150)
obj1.out()
Вывод:
>>>
Bob has 0 dollars.
Masha has 0 dollars.
Bob has 150 dollars.

Создание классов, методов и объектов
Пример_4.
class Critter(): # создание класса
"""Виртуальный питомец""" # строка документирования
# создание метода
def talk(self):
print("Привет. Я животное – экземпляр класса Critter.")
# основная часть
# создание объекта и вызов метода
crit = Critter()
crit.talk()
input("\nНажмите Enter, чтобы выйти.")
Вывод:
Привет. Я животное – экземпляр класса Critter.
Нажмите Enter, чтобы выйти.

Применение конструкторов
Конструктор класса __init__ автоматически создает атрибуты объекта при вызове класса.
Вывод:
Появилось на свет новое животное!
Появилось на свет новое животное!
Привет. Я животное – экземпляр класса Critter.
Привет. Я животное – экземпляр класса Critter.
# Демонстрирует метод-конструктор
class Critter():
"""Виртуальный питомец"""
def __init__(self): # метод-конструктор
print("Появилось на свет новое животное!")
def talk(self):
print("\n Привет. Я животное – экземпляр класса Critter.")
crit1 = Critter()
crit2 = Critter()
crit1.talk()
crit2.talk()

Применение деструкторов
В объектно-ориентированном программировании деструктор вызывается при удалении или уничтожении объекта.
Деструктор используется для выполнения действий по очистке перед разрушением объекта, таких как закрытие соединений с базой данных или дескриптор файла.

Применение деструкторов
В Python деструктор вызывается не вручную, а полностью автоматически. Это происходит в следующих двух случаях:
когда объект выходит за пределы области видимости
когда счетчик ссылок на объект достигает 0.
Для определения деструктора используется специальный метод _ _del_ _().
Например, когда мы выполняем
del имя_объекта, деструктор вызывается автоматически, и объект собирается в мусор.

Создание деструктора с помощью метода __del__()
Магический метод __del__() используется как деструктор в Python. Метод __del__() будет неявно вызываться, когда все ссылки на объект будут удалены, то есть когда объект подходит для сборщика мусора.
Этот метод автоматически вызывается в Python, когда экземпляр собираются уничтожить. Его также называют финализатором или (неправильно) деструктором.
Синтаксис объявления деструктора будет следующим:
def __del__(self):
# тело деструктора

Создание деструктора с помощью метода __del__()
class Student:
# конструктор
def __init__(self, name):
print('Inside Constructor')
self.name = name
print('Object initialized')
def show(self):
print('Hello, my name is', self.name)
# деструктор
def __del__(self):
print('Inside destructor')
print('Object destroyed')
# создать объект
s1 = Student('Emma')
s1.show()
# удалить объект
del s1

Применение атрибутов
Усложняем программу:
# Демонстрирует создание атрибутов объекта
class Critter():
"""Виртуальный питомец"""
def __init__(self, name):
print("Появилось на свет новое животное!")
self.name = name
def __str__(self): # возвращает строку, которая
rep = "Объект класса Critter\n" # содержит значение
rep += "имя: " + self.name + "\n" # атрибута name
return rep
def talk(self):
print("Привет. Меня зовут", self.name, "\n")
# Продолжение следует

# Демонстрирует создание атрибутов объекта (продолжение)
# Основная часть
crit1 = Critter("Бобик")
crit1.talk()
crit2 = Critter("Мурзик")
crit2.talk()
print("Вывод объекта crit1 на экран:")
print(crit1)
print("Доступ к атрибуту crit1.name:")
print(crit1.name)
input ("\nНажмите Enter, чтобы выйти.")
Применение атрибутов
Вывод:
Появилось на свет новое животное!
Привет. Меня зовут Бобик.
Появилось на свет новое животное!
Привет. Меня зовут Мурзик.
Вывод объекта crit1 на экран:
Объект класса Critter
имя: Бобик
Доступ к атрибуту crit1.name:
Бобик
Нажмите Enter, чтобы выйти.

Применение атрибутов класса и статических методов
# Демонстрирует атрибуты класса и статические методы
class Critter():
"""Виртуальный питомец"""
total = 0 # атрибут класса
@staticmethod # декоратор меняет смысл метода
def status(): # статический метод, отсутствует self
print("\nВсего животных сейчас", Critter.total)
def __init__(self, name):
print("Появилось на свет новое животное!")
self.name = name
Critter.total += 1
# Продолжение следует
Значение, связанное с целым классом, - атрибут класса.
Методы, связанные с целым классом, - статические.

# Демонстрирует атрибуты класса и статические методы (продолжение)
# Основная часть
print("Значение атрибута класса Critter.total:", end=" ")
print(Critter.total)
print("\nCоздаю животных.")
crit1 = Critter("животное 1")
crit2 = Critter("животное 2")
crit3 = Critter("животное 3")
Critter.status() # вызов статического метода
print("\nНахожу значение атрибута класса через объект:", end=" ")
print(crit1.total))
input ("\nНажмите Enter, чтобы выйти.")
Применение атрибутов класса и статических методов
Вывод:
Значение атрибута класса Critter.total: 0
Cоздаю животных.
Появилось на свет новое животное!
Появилось на свет новое животное!
Появилось на свет новое животное!
Всего животных сейчас 3
Нахожу значение атрибута класса через объект: 3
Нажмите Enter, чтобы выйти.

Инкапсуляция объектов. Применение
закрытых атрибутов и методов
Инкапсуляция — ограничение доступа к составляющим объект компонентам (методам и переменным).
Атрибуты и методы класса делятся на открытые из вне (public) и закрытые (private).
Открытые атрибуты также называют интерфейсом объекта, т. к. с их помощью с объектом можно взаимодействовать.
Закрытые атрибуты нельзя изменить, находясь вне класса.
Инкапсуляция призвана обеспечить надежность программы.

Инкапсуляция объектов. Применение
закрытых атрибутов и методов
class A:
def _private(self): print("Это закрытый метод!")
>>> a = A()
>>> a._private()
Это закрытый метод!
Одиночное подчеркивание в начале имени атрибута указывает, что переменная или метод не предназначен для использования вне методов класса, однако атрибут доступен по этому имени.

Инкапсуляция объектов. Применение
закрытых атрибутов и методов
class B:
def __private(self): print("Это закрытый метод!")
>>> b = B()
>>> b.__private()
Traceback (most recent call last):
File "", line 1, in
b.__private()
AttributeError: 'B' object has no attribute '__private'
Двойное подчеркивание в начале имени атрибута даёт большую защиту: атрибут становится недоступным по этому имени.
Атрибут будет доступным под именем
_ИмяКласса__ИмяАтрибута:
>>> b._B__private()
Это закрытый метод!

Инкапсуляция объектов. Применение
закрытых атрибутов и методов
# Демонстрирует закрытые переменные и методы
class Critter():
"""Виртуальный питомец"""
def __init__(self, name, mood):
print("Появилось на свет новое животное!")
self.name = name # открытый атрибут
self.__mood = mood # закрытый атрибут
def talk(self):
print("\nМеня зовут", self.name)
print("Сейчас я чувствую себя", self.__mood, "\n")
def __private_method(self):
print("Это закрытый метод!")
def public_method(self):
print("Это открытый метод!")
self.__private_method()
# Продолжение следует

Инкапсуляция объектов. Применение
закрытых атрибутов и методов
# Демонстрирует закрытые переменные и методы
(продолжение)
# основная часть
crit = Critter(name = "Бобик", mood = "прекрасно")
crit.talk()
crit.public_method()
input ("\nНажмите Enter, чтобы выйти.")
Вывод:
Появилось на свет новое животное!
Меня зовут Бобик
Сейчас я чувствую себя прекрасно
Это открытый метод!
Это закрытый метод!
Нажмите Enter, чтобы выйти.

Управление доступом к атрибутам
# Демонстрирует свойства
class Critter():
"""Виртуальный питомец"""
def __init__(self, name):
print("Появилось на свет новое животное!")
self.__name = name # закрытый атрибут
@property # декоратор
def name(self): # свойство (позволяет узнать
return self.__name # значение закрытого атрибута
# __name этого объекта внутри # или вне объявления класса)
# Продолжение следует
Свойство – объект с методами, которые позволяют косвенно обращаться к закрытым атрибутам.

Управление доступом к атрибутам
# Демонстрирует свойства
(продолжение)
@name.setter # метод устанавливает новое def name(self, new_name): # значение свойства name
if new_name == "":
print("Имя животного не может быть пустой строкой.")
else:
self.__name = new_name
print("Имя успешно изменено.")
def talk(self):
print("\nПривет, меня зовут", self.name)
# Продолжение следует

# Демонстрирует свойства
# основная часть
crit = Critter("Бобик")
crit.talk()
print("\nМое животное зовут:", end= " ")
print(crit.name)
print("\nПопробую изменить имя животного на Шарик...")
crit.name = "Шарик"
print("Мое животное зовут:", end= " ")
print(crit.name)
print("\nПопробую изменить имя животного на пустую строку...")
crit.name = ""
print("Мое животное зовут:", end= " ")
print(crit.name)
input ("\nНажмите Enter, чтобы выйти.")
Управление доступом к атрибутам
Вывод:
Появилось на свет новое животное!
Привет, меня зовут Бобик
Мое животное зовут: Бобик
Попробую изменить имя животного на Шарик...
Имя успешно изменено.
Мое животное зовут: Шарик
Попробую изменить имя животного на пустую строку...
Имя животного не может быть пустой строкой.
Мое животное зовут: Шарик
Нажмите Enter, чтобы выйти.

# Мое животное
# Виртуальный питомец, от котором пользователь может заботиться
class Critter(): # класс Critter
"""Виртуальный питомец"""
# метод-конструктор класса инициализирует три открытых
# атрибута
def __init__(self, name, hunger = 0, boredom = 0):
self.name = name
self.hunger = hunger
self.boredom = boredom
# закрытый метод, увеличивающий уровень голода и уныния
def __pass_time(self):
self.hunger += 1
self.boredom += 1
# Продолжение следует
Пример программы «Мое животное»

# Мое животное (продолжение)
# свойство, отражающее самочувствие животного
@property
def mood(self):
unhappiness = self.hunger + self.boredom
if unhappiness < 5:
m = "прекрасно"
elif 5 <= unhappiness <= 10:
m = "неплохо"
elif 11 <= unhappiness <= 15:
m = "так себе"
else:
m = "ужасно"
return m
# Продолжение следует
Пример программы «Мое животное»

# Мое животное (продолжение)
# метод сообщает о самочувствии животного
def talk(self):
print("Меня зовут", self.name, end=" ")
print("и сейчас я чувствую себя", self.mood, "\n")
self.__pass_time()
# метод уменьшает уровень голода животного
def eat(self, food = 4):
print("Мppp. Спасибо.")
self.hunger -= food
if self.hunger < 0:
self.hunger = 0
self.__pass_time()
# Продолжение следует
Пример программы «Мое животное»

# Мое животное (продолжение)
# метод снижает уровень уныния животного
def play(self, fun = 4):
print("Уиии!")
self.boredom -= fun
if self.boredom < 0:
self.boredom = 0
self.__pass_time()
# основная часть программы
def main():
crit_name = input("Как вы назовете свое животное?: ")
crit = Critter(crit_name)
# Продолжение следует
Пример программы «Мое животное»

# Мое животное (продолжение)
# основная часть программы (продолжение)
# создание меню
choice = None
while choice != "0":
print \
("""
Мое животное
0 – Выйти
1 – Узнать о самочувствии животного
2 – Покормить животное
3 – Поиграть с животным
""")
choice = input("Ваш выбор: ")
print()
# Продолжение следует
Пример программы «Мое животное»

# Мое животное (продолжение)
# создание меню (продолжение)
# выход
if choice == "0":
print("До свидания.")
# беседа с животным
elif choice == "1":
crit.talk()
# кормление животного
elif choice == "2":
crit.eat()
# игра с животным
elif choice == "3":
crit.play()
# Продолжение следует
Пример программы «Мое животное»

# Мое животное (продолжение)
# создание меню (продолжение)
# непонятный ввод
else:
print("\nИзвините, в меню нет пункта", choice)
# запуск программы
main()
("\nНажмите Enter, чтобы выйти.")
Пример программы «Мое животное»

Наследование
# Расширение класса через наследование
class Person:
def __init__(self,n):
self.name=n
def write(self): print(self.name)
class Student(Person):
def __init__(self,gr,n,):
Person.__init__(self,n)
self.group=gr
def write(self):
print(self.name,self.group)
Ввод и вывод:
>>> p=Person("Petya")
>>> p.write()
Petya
>>> s=Student(23,"Vasya")
>>> s.write()
Vasya 23
>>>
Наследование – одна из ключевых идей ООП. Можно создать класс и унаследовать все атрибуты и методы родительского класса. Родительский класс должен быть более обобщённой, абстрактной версией дочернего класса.

Полиморфизм
class T1:
n=10
def total(self,N):
self.total = int(self.n) + int(N)
class T2: def total(self,s):
self.total = len(str(s))
t1 = T1()
t2 = T2()
t1.total(45)
t2.total(45)
print (t1.total) # Вывод: 55
print (t2.total) # Вывод: 2
Полиморфизм – разное поведение одного и того же метода в разных классах, при этом действия, совершаемые с объектами, могут существенно различаться.

Пример программы «Банк»
# Банк
# Расширение класса через наследование
# Использование методов
class Person(): # родительский класс
def __init__(self,fio): # метод-конструктор
self.fio = fio
#print("Person", self.fio, "created")
def __str__(self): # возвращает строку, которая
return self.fio # содержит значение атрибута fio
# Продолжение следует
Реализовать работу банка (сотрудник, клиент, вклад, кредит). В программе должны быть классы и объекты, принадлежащие разным классам; один объект с помощью метода своего класса должен так или иначе изменять данные другого объекта.

Пример программы «Банк»
# Банк (продолжение)
class Sotrudnik(Person): # дочерний класс
def __init__(self,fio,job_title,): # унаследовал атрибут
Person.__init__(self,fio) # родительского класса fio
self.job_title = job_title
print(self.job_title,"-",self.fio,"\n")
def kredit(self,client):
client.dolg()
print(self.fio,"оформил кредит \n")
def vklad(self,client):
client.dohod()
print(self.fio,"оформил вклад \n")
# Продолжение следует

Пример программы «Банк»
# Банк (продолжение)
class Client(Person):
def __init__(self,fio,sum_vklada,sum_kr):
Person.__init__(self,fio)
self.sum_vklada = sum_vklada
self.sum_kr = sum_kr
print("Клиент:", self.fio,"Сумма кредита:", self.sum_kr,
«Сумма вклада:", self.sum_vklada,"\n")
# Продолжение следует

Пример программы «Банк»
# Банк (продолжение)
def dohod(self,persent=0.03):
self.sum_vklada = float(self.sum_vklada*(1+persent))
def dolg(self,persent=0.18,amount=0):
self.sum_kr = float(self.sum_kr*(1+persent))
self.sum_kr -= amount
def out(self):
print("Клиент:", self.fio,"Сумма долга:", self.sum_kr)
print("Клиент:", self.fio,"Доход:", self.sum_vklada)
# Продолжение следует

Пример программы «Банк»
# Банк (продолжение)
name_s = input("Введите ФИО сотрудника:")
job_s = input("Введите должность:")
name_c = input("Введите ФИО клиента:")
svk = int(input("Введите сумму вклада:"))
skr = int(input("Введите cумму кредита:"))
obj1 = Sotrudnik(name_s,job_s)
obj2 = Client(name_c,svk,skr)
obj1.vklad(obj2)
obj1.kredit(obj2)
obj2.out()
input("\n\nНажмите Enter чтобы выйти.")