Python的面向對象特性

一、Python面向對象的三大特性

Python作為一種面向對象的編程語言，具有三大特性：封裝、繼承和多態。

1、封裝

封裝是指將對象的某些屬性和方法隱藏起來，不允許外部程序直接訪問和修改。Python中通過在某些屬性和方法名前添加兩個下劃線「__」實現了屬性和方法的私有化，這種方式也被稱為「名稱重整」（name mangling）。

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

    def get_color(self):
        return self.__color

    def set_color(self, color):
        self.__color = color

my_car = Car("red", "Tesla Model S")
print(my_car.get_color())   # 輸出：red
my_car.set_color("blue")    # 修改顏色為blue
print(my_car.get_color())   # 輸出：blue

上面的代碼中，我們將Car類的顏色屬性私有化了，外部無法直接訪問，只能通過公共的get_color和set_color方法來獲取或修改顏色屬性的值。

2、繼承

Python中的繼承是一種創建新類的方式，新類可以繼承現有類的方法和屬性，從而避免代碼冗餘和提高代碼復用性。Python中使用圓括弧指定繼承的基類，如果省略基類，則默認為object。

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

    def say_hello(self):
        print("I'm an animal.")

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

    def say_hello(self):
        print("I'm a dog.")

my_dog = Dog("Tom", 3, "Husky")
my_dog.say_hello()    # 輸出：I'm a dog.

上面的代碼中，我們定義了一個Animal基類，其中有name和age兩個屬性，以及say_hello方法。然後我們再定義一個Dog類，並繼承Animal類，新增breed屬性和重新實現say_hello方法。這樣我們就可以使用Dog類的對象來訪問原來Animal類的方法和屬性，也可以擴展和修改原來的屬性和方法。

3、多態

多態是指同一個方法可以作用於不同的對象，並根據對象的類型執行不同的操作。Python中的多態實現非常簡單，無需特別的聲明即可完成。

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

my_rectangle = Rectangle(3, 4)
my_circle = Circle(5)

print(my_rectangle.area())    # 輸出：12
print(my_circle.area())       # 輸出：78.5

上面的代碼中，我們定義了一個Shape基類，其中有一個area方法，但是不做具體實現，因為不同的形狀會有不同的計算公式。然後我們分別定義了Rectangle和Circle兩個類，都繼承自Shape類，並分別實現了自己的area方法，這樣我們就可以使用不同的對象調用相同的方法並得到不同的結果。

二、Python面向對象的四大特性

有時候我們也會把多態理解為Python面向對象的四大特性之一，這樣就得到了封裝、繼承、多態以及抽象四個特性。

1、抽象

抽象是指將一個複雜的實體或問題簡化成一些關鍵的特徵和屬性，然後忽略其他的次要特徵。Python中實現抽象的方式是通過介面或者抽象基類（Abstract Base Classes）來實現。

from abc import ABC, abstractmethod

class Shape(ABC):
    @abstractmethod
    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

my_rectangle = Rectangle(3, 4)
my_circle = Circle(5)

print(my_rectangle.area())    # 輸出：12
print(my_circle.area())       # 輸出：78.5

上面的代碼中，我們定義了一個Shape基類，並規定了area方法必須被子類實現。這樣就保證了所有的形狀對象都必須實現自己的area方法，並且可以直接使用Shape類對象去調用area方法，從而達到了抽象的目的。

三、面向對象程序設計的特性

面向對象程序設計具有以下特性：

1、封裝數據和行為

數據和行為被作為一個整體進行封裝，從而保護了數據的獨立性和安全性。

2、繼承和子類化

子類可以從父類中繼承屬性和方法，並且也可以根據自己的需要添加新的屬性和方法。

3、多態

同一個方法可以作用於不同的對象，並根據對象的類型執行不同的操作。

4、模塊化開發

不同的類可以分別定義在不同的文件中，以達到更好的模塊化開發和代碼管理。

5、介面和抽象類

介面和抽象類可以約束子類必須實現哪些方法和屬性，並且可以達到更好的代碼擴展和復用。