Python继承和多态

一、继承

继承是面向对象编程的一个重要概念，它允许我们创建一个新的类从已存在的类中继承属性和方法。子类可以使用它从父类继承的方法和属性，也可以对其进行修改和扩展。这样可以避免重复编写相似功能的代码，提高代码复用性和可维护性。

在Python中，继承通过在子类定义中将父类作为参数传递实现。这里通过一个简单的例子来说明：

class Animal:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
        
    def speak(self):
        print("Animal is speaking")
        
class Dog(Animal):
    def __init__(self, name, age, breed):
        super().__init__(name, age)
        self.breed = breed
        
    def speak(self):
        print("Dog is barking")
        
dog = Dog("Buddy", 2, "Labrador")
print(dog.name) # 输出 Buddy
print(dog.age) # 输出 2
print(dog.breed) # 输出 Labrador
dog.speak() # 输出 Dog is barking

上面的代码中，我们定义了一个Animal类和一个继承自Animal的Dog类。子类Dog通过使用super()函数调用父类Animal的构造函数来继承了父类的两个属性name和age。它也定义了自己的属性breed通过在子类中定义方法speak来修改从父类Animal继承的方法。最后创建一个Dog的实例。我们可以看到，该实例既具有Dog类的属性也具有Animal类的属性，同时调用speak方法输出了重载后的话语。

二、多态

多态是面向对象编程中另一个重要的概念，它允许我们通过使用一个基类的对象来调用不同子类的方法，也就是说在不同情况下会产生不同的行为结果。多态的实现需要继承的支持，因为基类需要有一个可以被子类重载的方法。

在Python中，多态通过使用方法重载来实现。方法重载是指在同一个类中定义多个同名但参数个数或类型不同的方法。Python中的方法重载是依靠默认参数解决的，例如：

class Shape:
    def area(self):
        pass
        
class Rectangle(Shape):
    def area(self, width, height):
        return width * height
        
class Circle(Shape):
    def area(self, radius):
        return 3.14 * radius ** 2
        
shape1 = Rectangle()
shape1_area = shape1.area(5, 10)
print(shape1_area) # 输出 50

shape2 = Circle()
shape2_area = shape2.area(5)
print(shape2_area) # 输出 78.5

上面的代码中，我们定义了一个Shape基类和两个继承自Shape的子类Rectangle和Circle。每个子类都定义了自己的area方法，并通过不同的参数对基类中的pass占位符进行重载。在创建shape1和shape2两个对象之后，我们分别调用它们的area方法并传入了一个适当的参数。我们可以看到，这两个对象根据它们所属的子类调用了不同的area方法并返回了不同的面积。

三、继承和多态的实战应用

继承和多态功能强大，在实际应用中也有广泛的用途。例如，我们可以使用继承和多态实现一个简单的图形库。

class Shape:
    def area(self):
        pass
        
class Rectangle(Shape):
    def __init__(self, width, height):
        self.width = width
        self.height = height
    
    def area(self):
        return self.width * self.height
        
class Circle(Shape):
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius
    
    def area(self):
        return 3.14 * self.radius ** 2
        
def get_area(shapes):
    total = 0
    for shape in shapes:
        total += shape.area()
    return total
        
shapes = [Rectangle(5, 10), Circle(3), Rectangle(4, 8)]
print(get_area(shapes)) # 输出119.26

上面的代码中，我们定义了一个形状基类Shape和两个形状子类Rectangle和Circle。我们还定义了一个函数get_area，它接受一个形状列表作为参数并遍历这个列表，通过调用每个形状对象的area方法并把结果相加得到所有形状的面积之和。最后，我们创建一个形状列表并把他作为参数传递给get_area函数来获取所有形状的面积之和。

四、小结

Python继承和多态是面向对象编程中的基本概念，是开发高效，优化，扩展性良好的代码的关键。在本文中，我们从多个方面对Python继承和多态进行了详细的阐述，包括继承方法，多态的实现以及其实战应用。