Python面向對象編程：創建可重用的代碼

Python面向對象編程（Object-Oriented Programming，簡稱OOP）是一種編程風格，也是一種程序設計范型，它將現實世界中的事物抽象成一個個對象，並以此來構建程序的邏輯。OOP的主要特點是「封裝、繼承和多態」，這使得程序的可讀性、可維護性和可復用性大大提高。本文將從以下幾個方面來詳細闡述Python面向對象編程的相關知識。

一、創建類和對象

OOP的基礎是類和對象。類是一個模板，它定義了一組屬性和方法，用於描述一類對象的行為和特徵；而對象則是類的實例，它具有類所定義的屬性和方法。在Python中，通過class關鍵字來聲明一個類，通過實例化來創建對象。

class Dog:
    def __init__(self, name, breed):
        self.name = name
        self.breed = breed
        
    def bark(self):
        print("{} is barking!".format(self.name))
        
my_dog = Dog("Buddy", "Golden Retriever")
my_dog.bark()  # 輸出：Buddy is barking!

在上述代碼中，我們定義了一個Dog類，它有兩個屬性（name和breed）和一個方法（bark）。在實例化對象時，我們傳入了兩個參數（name和breed），並且在實例化構造函數__init__()中初始化了對象的屬性。最後，我們通過調用對象的方法來觸發對象的行為。

二、繼承和多態

繼承和多態是OOP的兩個核心概念。繼承是指一個類（子類）可以繼承另一個類（父類）的屬性和方法，並且可以在此基礎上進行擴展和修改。多態是指一個對象可以具有多種形態，即同一個方法可以被不同的對象以不同的方式實現。

class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        
    def speak(self):
        pass  # 抽象方法，需要子類實現
        
class Dog(Animal):
    def speak(self):
        return "woof"
        
class Cat(Animal):
    def speak(self):
        return "meow"
        
my_dog = Dog("Buddy")
my_cat = Cat("Whiskers")
print(my_dog.speak())  # 輸出：woof
print(my_cat.speak())  # 輸出：meow

在上述代碼中，我們定義了一個Animal類，它有一個抽象方法speak。然後我們分別定義了Dog和Cat類，並且它們都繼承於Animal類，並且實現了speak方法。最後我們實例化了Dog和Cat對象，並且調用它們的speak方法。因為它們都是Animal的子類，所以它們都可以當作Animal對象來使用。在調用speak方法時，因為它們的實現方式不同，所以會輸出不同的結果。

三、封裝和屬性

封裝是指將對象的數據和方法視為一個整體並進行保護，使得對象的狀態不能被外部直接修改，只能通過對象的介面進行操作。屬性則是對象的狀態，它們可以是公有屬性、私有屬性和類屬性。

class Car:
    wheels = 4  # 類屬性
    
    def __init__(self, make, model):
        self._make = make  # 保護屬性
        self.__model = model  # 私有屬性
        self.__fuel = 0
        
    @property
    def make(self):
        return self._make
        
    @property
    def model(self):
        return self.__model
        
    @model.setter
    def model(self, value):
        self.__model = value
        
    @property
    def fuel(self):
        return self.__fuel
        
    def add_fuel(self, amount):
        self.__fuel += amount
        
my_car = Car("Toyota", "Corolla")
print(my_car.make)  # 輸出：Toyota
print(my_car.model)  # 輸出：Corolla
my_car.model = "Camry"
print(my_car.model)  # 輸出：Camry
print(my_car.wheels)  # 輸出：4
my_car.add_fuel(10)
print(my_car.fuel)  # 輸出：10

在上述代碼中，我們定義了一個Car類，它有一個類屬性wheels和三個屬性（make、model和fuel），其中make是一個保護屬性，model是一個私有屬性，fuel是一個公有屬性。我們通過@property裝飾器將屬性綁定到類的介面上，這樣外部只能訪問屬性的值，而不能直接修改屬性的值。對於私有屬性，我們通過雙下劃線來隱藏它們，防止外部訪問。最後我們實例化了一個Car對象，並且調用它的方法來修改fuel屬性的值。

通過本文的講解，我們了解了Python面向對象編程的相關知識，包括創建類和對象、繼承和多態以及封裝和屬性。這些知識有助於我們更好地理解和編寫面向對象的Python程序，並且提高程序的可讀性、可維護性和可復用性。