Python面向對象編程Class的應用場景

面向對象編程(Object-Oriented Programming, OOP) 是一種編程範式，它使用基於對象的方式來組織代碼。Python 的面向對象編程可以使用 Class 來實現。Class 是 Python 中面向對象編程的核心，它可以實現面向對象編程中的封裝、繼承和多態等特性。

一、創建 Class

要定義一個 Class，可以使用 class 關鍵字。

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

以上代碼定義了一個名為 Person 的 Class，該 Class 有兩個屬性：name 和 age。__init__ 方法是 Class 的構造函數，當創建 Class 對象時會自動調用該方法，self 參數代表對象本身。可以通過如下代碼創建一個 Person 對象：

person = Person("Jack", 30)
print(person.name)  # 輸出 Jack
print(person.age)  # 輸出 30

該代碼會創建一個名為 person 的對象，同時輸出 person 對象的 name 和 age 屬性。

二、繼承與多態

繼承是指新的 Class 可以基於現有 Class 創建。Python 支持單繼承和多重繼承。

在繼承時，新的 Class 被稱為子類（Subclass），已有 Class 被稱為父類（Superclass）。子類會自動繼承父類的屬性和方法，並且可以重寫、添加或刪除這些屬性和方法。

class Student(Person):
    def __init__(self, name, age, grade):
        super().__init__(name, age)
        self.grade = grade

    def study(self):
        print(self.name, "is studying in grade", self.grade)

student = Student("Tom", 18, 12)
print(student.name)  # 輸出 Tom
print(student.age)  # 輸出 18
print(student.grade)  # 輸出 12
student.study()  # 輸出 Tom is studying in grade 12

以上代碼定義了一個名為 Student 的子類，該子類繼承了 Person 父類的 name 和 age 屬性，並添加了一個 grade 屬性和 study 方法。可以通過如下代碼創建一個 Student 對象：

該代碼會創建一個名為 student 的對象，輸出 student 對象的 name、age 和 grade 屬性，同時調用 student 對象的 study 方法。

多態是指在繼承關係中，子類可以使用父類定義的方法，但是可以自己定義該方法的實現，也可以使用父類已定義的方法實現。這樣，在不同的情況下，子類可以使用自己的方法實現，父類方法的實現也可以被使用。

三、封裝

封裝是指把代碼和數據包裝在一起，以便於隱藏內部實現細節。Python 中，可以使用公開、私有和受保護的訪問修飾符來實現封裝。

公開訪問修飾符用於定義公共屬性和方法，可以通過 Class 的對象來訪問它們。

class Car:
    def __init__(self, color):
        self.color = color

    def start(self):
        print("The car is starting...")

car = Car("red")
print(car.color)  # 輸出 red
car.start()  # 輸出 The car is starting...

以上代碼定義了一個名為 Car 的 Class，該 Class 有一個公共屬性 color 和一個公共方法 start。可以通過如下代碼創建一個 Car 對象：

該代碼會創建一個名為 car 的對象，輸出 car 對象的 color 屬性，並調用 car 對象的 start 方法。

私有訪問修飾符用於定義私有屬性和方法，可以在 Class 內部訪問它們，但是無法在 Class 的外部訪問它們。

class BankAccount:
    def __init__(self, balance):
        self.__balance = balance

    def deposit(self, amount):
        self.__balance += amount

    def withdraw(self, amount):
        if amount <= self.__balance:
            self.__balance -= amount
        else:
            print("Not enough balance")

account = BankAccount(1000)
account.deposit(500)
account.withdraw(2000)  # 不足 2000 的餘額，將輸出 Not enough balance

以上代碼定義了一個名為 BankAccount 的 Class，該 Class 有一個私有屬性 balance，以及兩個公共方法 deposit 和 withdraw。私有屬性 balance 可以通過雙下劃線加變量名的方式定義。

可以通過如下代碼創建一個 BankAccount 對象，並分別調用它的 deposit 和 withdraw 方法。由於 balance 屬性是私有的，無法在 Class 的外部直接訪問該屬性。

受保護訪問修飾符用於定義受保護的屬性和方法，可以在 Class 及其子類中訪問它們，但是無法在 Class 的外部訪問它們。

class Animal:
    def __init__(self, name, species):
        self._name = name
        self._species = species

    def _eat(self):
        print(self._name, "is eating...")

class Dog(Animal):
    def __init__(self, name, breed):
        super().__init__(name, "Dog")
        self._breed = breed

    def bark(self):
        print(self._name, "is barking...")

dog = Dog("Charlie", "Golden Retriever")
dog.bark()  # 輸出 Charlie is barking...
dog._eat()  # 輸出 Charlie is eating...

以上代碼定義了一個名為 Animal 的 Class 和一個名為 Dog 的子類。Animal Class 有兩個受保護的屬性 _name 和 _species，以及一個受保護的方法 _eat。Dog Class 繼承了 Animal Class，並添加了一個受保護的屬性 _breed 和一個公共方法 bark。在子類中可以通過 self._name 訪問父類的受保護屬性 _name，輸出 dog 對象的 name 屬性，同時調用 dog 對象的 bark 和 _eat 方法。