使用Python OOP Classes實現面向對象編程

面向對象編程(OOP)是計算機科學中最流行的範式之一。Python中提供了強大的工具來實現OOP，它的核心是類(class)。在本篇文章中，我們將探索如何使用Python OOP Classes實現面向對象編程。

一、類(class)和實例(instance)

在Python中，面向對象編程的基礎是類和實例。類是一種用戶自定義的數據類型，其定義了一組屬性和方法。而實例是類的一個特定對象，包含了類定義中指定的所有屬性和方法。以下是一個簡單的類的定義：

class Car:
    def __init__(self, make, model, year):
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year

    def get_description(self):
        long_name = f"{self.year} {self.make} {self.model}"
        return long_name.title()

my_car = Car('audi', 'a4', 2019)

在上面的代碼中，我們定義了一個名為Car的類。該類包含了三個屬性：make、model和year，並一個方法：get_description()。get_description()方法返回了車輛的製造年份、品牌和型號。

我們隨後創建了一個my_car實例，通過傳遞相應參數完成它的初始化。下面我們可以調用get_description()方法獲取車輛的相關描述信息，例如：

print(my_car.get_description())
# 輸出：2019 Audi A4

二、繼承(inheritance)和多態(polymorphism)

在面向對象編程中，繼承和多態是兩個重要的概念。繼承指的是一個類可以從另外一個類呈現出某些屬性和方法。通過繼承，我們可以重用已有的類，並在此基礎上進行擴展。而多態則指的是一個對象可以在多種形式中出現。多態能夠增強程序的拓展性和可維護性。以下是一個繼承的例子：

class ElectricCar(Car):
    def __init__(self, make, model, year, battery_size):
        super().__init__(make, model, year)
        self.battery_size = battery_size

    def get_battery_description(self):
        return f"This car has a {self.battery_size}-kWh battery."

my_electric_car = ElectricCar('tesla', 'model s', 2019, 75)
print(my_electric_car.get_description())
print(my_electric_car.get_battery_description())
# 輸出：2019 Tesla Model S
#       This car has a 75-kWh battery.

在上面的代碼中，我們定義了一個ElectricCar類，它繼承了Car類。ElectricCar類比Car類多了一個battery_size屬性，它還包含了一個get_battery_description()方法，它返回電池大小信息。在定義ElectricCar類時，我們在第一行使用了Car類。這的意思是ElectricCar繼承了Car的所有屬性和方法，並添加了新的屬性和方法。

三、封裝(encapsulation)

封裝指的是只暴露給外部需要知道的信息，同時隱藏類的細節。這種讓類的內部和外部分開來的方法，可以避免外部訪問了一些危險的代碼。Python通過在屬性和方法名稱前加上兩個下劃線“__”實現了封裝。以下是一個簡單的例子：

class Computer:
    def __init__(self):
        self.__max_price = 900

    def sell(self):
        print(f"Selling Price: {self.__max_price}")

    def set_max_price(self, price):
        self.__max_price = price

computer = Computer()
computer.sell()

# 試圖修改最大價值
computer.__max_price = 1000
computer.sell()

# 使用setter方法修改最大價值
computer.set_max_price(1000)
computer.sell()
# 輸出: Selling Price: 900; Selling Price: 900; Selling Price: 1000

在上面的代碼中，我們定義了一個名為Computer的類。它包含了一個私有屬性__max_price以及兩個方法：sell()和set_max_price()。__max_price是私有屬性，外部無法訪問它。sell()方法可以訪問該私有屬性並將其輸出。

在main()函數中，我們創建了一個computer實例，隨後獲取了它的銷售價格。然後，我們試圖在外部將__max_price更改為1000並重新輸出最大銷售價格。結果是不會更改。但是，如果我們使用setter方法set_max_price()來更改私有屬性，最大銷售價格會變成1000。

結論

在Python中，我們可以使用類和實例、繼承和多態以及封裝等OOP特性來構建複雜的程序。通過使用這些特性，我們可以實現靈活、可擴展並且易於維護的代碼。

完整代碼如下：

class Car:
    def __init__(self, make, model, year):
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year

    def get_description(self):
        long_name = f"{self.year} {self.make} {self.model}"
        return long_name.title()

class ElectricCar(Car):
    def __init__(self, make, model, year, battery_size):
        super().__init__(make, model, year)
        self.battery_size = battery_size

    def get_battery_description(self):
        return f"This car has a {self.battery_size}-kWh battery."

class Computer:
    def __init__(self):
        self.__max_price = 900

    def sell(self):
        print(f"Selling Price: {self.__max_price}")

    def set_max_price(self, price):
        self.__max_price = price

my_car = Car('audi', 'a4', 2019)
print(my_car.get_description())

my_electric_car = ElectricCar('tesla', 'model s', 2019, 75)
print(my_electric_car.get_description())
print(my_electric_car.get_battery_description())

computer = Computer()
computer.sell()

# 試圖修改最大價值
computer.__max_price = 1000
computer.sell()

# 使用setter方法修改最大價值
computer.set_max_price(1000)
computer.sell()