Python繼承和多態

一、繼承

繼承是面向對象編程的一個重要概念，它允許我們創建一個新的類從已存在的類中繼承屬性和方法。子類可以使用它從父類繼承的方法和屬性，也可以對其進行修改和擴展。這樣可以避免重複編寫相似功能的代碼，提高代碼復用性和可維護性。

在Python中，繼承通過在子類定義中將父類作為參數傳遞實現。這裡通過一個簡單的例子來說明：

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) # 輸出 Buddy
print(dog.age) # 輸出 2
print(dog.breed) # 輸出 Labrador
dog.speak() # 輸出 Dog is barking

上面的代碼中，我們定義了一個Animal類和一個繼承自Animal的Dog類。子類Dog通過使用super()函數調用父類Animal的構造函數來繼承了父類的兩個屬性name和age。它也定義了自己的屬性breed通過在子類中定義方法speak來修改從父類Animal繼承的方法。最後創建一個Dog的實例。我們可以看到，該實例既具有Dog類的屬性也具有Animal類的屬性，同時調用speak方法輸出了重載後的話語。

二、多態

多態是面向對象編程中另一個重要的概念，它允許我們通過使用一個基類的對象來調用不同子類的方法，也就是說在不同情況下會產生不同的行為結果。多態的實現需要繼承的支持，因為基類需要有一個可以被子類重載的方法。

在Python中，多態通過使用方法重載來實現。方法重載是指在同一個類中定義多個同名但參數個數或類型不同的方法。Python中的方法重載是依靠默認參數解決的，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) # 輸出 50

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

上面的代碼中，我們定義了一個Shape基類和兩個繼承自Shape的子類Rectangle和Circle。每個子類都定義了自己的area方法，並通過不同的參數對基類中的pass佔位符進行重載。在創建shape1和shape2兩個對象之後，我們分別調用它們的area方法並傳入了一個適當的參數。我們可以看到，這兩個對象根據它們所屬的子類調用了不同的area方法並返回了不同的面積。

三、繼承和多態的實戰應用

繼承和多態功能強大，在實際應用中也有廣泛的用途。例如，我們可以使用繼承和多態實現一個簡單的圖形庫。

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)) # 輸出119.26

上面的代碼中，我們定義了一個形狀基類Shape和兩個形狀子類Rectangle和Circle。我們還定義了一個函數get_area，它接受一個形狀列表作為參數並遍歷這個列表，通過調用每個形狀對象的area方法並把結果相加得到所有形狀的面積之和。最後，我們創建一個形狀列表並把他作為參數傳遞給get_area函數來獲取所有形狀的面積之和。

四、小結

Python繼承和多態是面向對象編程中的基本概念，是開發高效，優化，擴展性良好的代碼的關鍵。在本文中，我們從多個方面對Python繼承和多態進行了詳細的闡述，包括繼承方法，多態的實現以及其實戰應用。