Python 基础课程第七天

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第5 章函数用法和底层分析

嵌套函数(内部函数)

嵌套函数: 在函数内部定义的函数!

【操作】嵌套函数定义

#测试嵌套函数(内部函数)的定义:

def outer():
    print("outer running")

    def inner01():
        print("inner01 running")
    inner01()

outer()

运行结果:
outer running
inner01 running

一般在什么情况下使用嵌套函数?

  1. 封装- 数据隐藏
    外部无法访问“嵌套函数”。
  2. 贯彻DRY(Don’t Repeat Yourself) 原则
    嵌套函数,可以让我们在函数内部避免重复代码。
  3. 闭包
    后面会详细讲解。

【操作】使用嵌套函数避免重复代码


#【操作】使用嵌套函数避免重复代码

def printChineseName(name,familyname):
    print("{0}{1}".format(familyname,name))
def printEnglishName(name,familyname):
    print("{0}{1}".format(name,familyname))

#使用一个函数代替上面两个函数:

def printName(isChinesename,name,familyname):
    def inner_print(a,b):
        print("{0} {1}".format(a,b))

    if isChinesename:
        inner_print(familyname,name)
    else:
        inner_print(name,familyname)

printName(1,"三","张")
printName(0,"George","Bush")

print("***********如果不使用嵌套函数**************")

def printName(isChinesename,name,familyname):

    if isChinesename:
        print("{0} {1}".format(familyname,name))
    else:
        print("{0} {1}".format(name,familyname))

printName(1,"三","张")
printName(0,"George","Bush")

运行结果:
张 三
George Bush
*************************
张 三
George Bush

nonlocal 关键字

nonlocal 用来声明外层的局部变量。
global 用来声明全局变量。

【操作】使用nonlocal 声明外层局部变量

#测试nonlocal, global关键字用法
a=100

def outer():
    b=10
    def inner():
        nonlocal b #声明外部函数的局部变量
        print("inner_b:",b)
        b=20
    inner()
    print("outer_b:",b)

    global a #声明全局变量
    a=888

outer()
print("a:",a)

运行结果:
inner_b: 10
outer_b: 20
a: 888

LEGB 规则

Python 在查找“名称”时,是按照LEGB 规则查找的:

Local–>Enclosed–>Global–>Built in

  1. Local 指的就是函数或者类的方法内部
  2. Enclosed 指的是嵌套函数(一个函数包裹另一个函数,闭包)
  3. Global指的是模块中的全局变量
  4. Built in 指的是Python 为自己保留的特殊名称。

如果某个name 映射在局部(local)命名空间中没有找到,接下来就会在闭包作用域(enclosed)进行搜索,如果闭包作用域也没有找到,Python 就会到全局(global)命名空间中进行查找,最后会在内建(built-in)命名空间搜索(如果一个名称在所有命名空间中都没有找到,就会产生一个NameError)。

#测试LEGB规则

str = "global str"
def outer():
    str = "outer"
    def inner():
        str="inner"
        print(str)
    inner()

outer()

运行结果:
inner

第6 章(1) 面向对象初步

面向对象(Object oriented Programming,OOP)编程的思想主要是针对大型软件设计而来的。面向对象编程使程序的扩展性更强、可读性更好,使的编程可以像搭积木一样简单。

面向对象编程将数据和操作数据相关的方法封装到对象中,组织代码和数据的方式更加接近人的思维,从而大大提高了编程的效率。

Python 完全采用了面向对象的思想,是真正面向对象的编程语言,完全支持面向对象的基本功能,例如:继承、多态、封装等。

Python 中,一切皆对象。我们在前面学习的数据类型、函数等,都是对象。(注:Python 支持面向过程、面向对象、函数式编程等多种编程范式。)

面向对象和面向过程区别

面向过程(Procedure Oriented)思维

面向过程编程更加关注的是“程序的逻辑流程”,是一种“执行者”思维,适合编写小规模的程序。
面向过程思想思考问题时,我们首先思考“怎么按步骤实现?”并将步骤对应成方法,一步一步,最终完成。这个适合简单任务,不需要过多协作的情况
下。

比如,如何开车? 我们很容易就列出实现步骤:

  1. 发动车2. 挂挡3.踩油门4. 走你

面向过程适合简单、不需要协作的事务。但是当我们思考比较复杂的问题,比如“如何造车?”,就会发现列出1234这样的步骤,是不可能的。那是因为,造车太复杂,需要很多协作才能完成。此时面向对象思想就应运而生了。

面向对象(Object Oriented)思维

面向对象更加关注的是“软件中对象之间的关系”,是一种“设计者”思维,适合编写大规模的程序。
面向对象(Object)思想更契合人的思维模式。我们首先思考的是“怎么设计这个事物?”

比如思考造车,我们就会先思考“车怎么设计?”,而不是“怎么按步骤造车的问题”。这就是思维方式的转变。

面向对象方式思考造车,发现车由如下对象组成:

  1. 轮胎
  2. 发动机
  3. 车壳
  4. 座椅
  5. 挡风玻璃

为了便于协作,我们找轮胎厂完成制造轮胎的步骤,发动机厂完成制造发动机的步骤;这样,发现大家可以同时进行车的制造,最终进行组装,大大提高了效率。但是,具体到轮胎厂的一个流水线操作,仍然是有步骤的,还是离不开面向过程思想!
因此,面向对象可以帮助我们从宏观上把握、从整体上分析整个系统。但是,具体到实现部分的微观操作(就是一个个方法),仍然需要面向过程的思路去处理。

我们千万不要把面向过程和面向对象对立起来。他们是相辅相成的。面向对象离不开面向过程!

面向对象思考方式

遇到复杂问题,先从问题中找名词(面向过程更多的是找动词),然后确立这些名词哪些可以作为类,再根据问题需求确定的类的属性和方法,确定类之间的关系。

面向对象和面向过程的总结

  • 都是解决问题的思维方式,都是代码组织的方式。
  • 解决简单问题可以使用面向过程
  • 解决复杂问题:宏观上使用面向对象把握,微观处理上仍然是面向过程。

对象的进化

随着编程面临的问题越来越复杂,编程语言本身也在进化,从主要处理简单数据开始, 随着数据变多进化“数组”;数据类型变复杂,进化出了“结构体”; 处理数据的方式和 逻辑变复杂,进化出了“对象”。

  1. 简单数据
    像30,40,50.4 等这些数字,可以看做是简单数据。最初的计算机编程,都是像这样的数字。
  2. 数组
    将同类型的数据放到一起。比如:整数数组[20,30,40],浮点数数组[10.2, 11.3, 12.4],字符串数组:[“aa”,”bb”,”cc”]
  3. 结构体
    将不同类型的数据放到一起,是C 语言中的数据结构。比如:
struct resume{
int age;
char name[10];
double salary;
};
  1. 对象
    将不同类型的数据、方法(即函数)放到一起,就是对象。比如:
class Student:
company = "SXT" #类属性
count = 0 #类属性
def __init__(self,name,score):
self.name = name #实例属性
self.score = score
Student.count = Student.count+1
def say_score(self): #实例方法
print("我的公司是:",Student.company)
print(self.name,'的分数是:',self.score)

类的定义

我们把对象比作一个“饼干”,类就是制造这个饼干的“模具”。

我们通过类定义数据类型的属性(数据)和方法(行为),也就是说,“类将行为和状态打包在一起”。
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对象是类的具体实体,一般称为“类的实例”。类看做“饼干模具”,对象就是根据这个“模 具”制造出的“饼干”。
从一个类创建对象时,每个对象会共享这个类的行为(类中定义的方法),但会有自己的属性值(不共享状态)。更具体一点:“方法代码是共享的,属性数据不共享”。

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Python 中,“一切皆对象”。类也称为“类对象”,类的实例也称为“实例对象”。
定义类的语法格式如下:
class 类名:
类体

要点如下:

  1. 类名必须符合“标识符”的规则;一般规定,首字母大写,多个单词使用“驼峰原则”。
  2. 类体中我们可以定义属性和方法。
  3. 属性用来描述数据,方法(即函数)用来描述这些数据相关的操作。

【操作】一个典型的类的定义

class Student: #类名一般首字母大写,多个单词采用驼峰原则

    def __init__(self,name,score): #构造方法第一个参数必须为self
        self.name=name      #实例属性
        self.score=score

    def say_score(self): #实例方法
        print("{0}的分数是:{1}".format(self.name,self.score))

s1=Student("高琪",18)     #s1 是实例对象,自动调用__init__()方法
s1.say_score()
运行结果:
高琪的分数是:18

__init__构造方法和__new__方法

类是抽象的,也称之为“对象的模板”。我们需要通过类这个模板,创建类的实例对象,然后才能使用类定义的功能。

我们前面说过一个Python 对象包含三个部分:id(identity 识别码)、type(对象类型)、value(对象的值)。

现在,我们可以更进一步的说,一个Python 对象包含如下部分:

  1. id(identity 识别码)
  2. type(对象类型)
  3. value(对象的值)
    (1) 属性(attribute)
    (2) 方法(method)

创建对象,我们需要定义构造函数__init__()方法。构造方法用于执行“实例对象的初始化工作”,即对象创建后,初始化当前对象的相关属性,无返回值。

__init __()的要点如下:

  1. 名称固定,必须为:__ init__()
  2. 第一个参数固定,必须为:self。self 指的就是刚刚创建好的实例对象。
  3. 构造函数通常用来初始化实例对象的实例属性,如下代码就是初始化实例属性:name和score。
    def __init__(self,name,score): #构造方法第一个参数必须为self
        self.name=name      #实例属性
        self.score=score
  1. 通过“类名(参数列表)”来调用构造函数。调用后,将创建好的对象返回给相应的变量。
    比如:s1 = Student(‘张三’, 80)
  2. __init __()方法:初始化创建好的对象,初始化指的是:“给实例属性赋值”
  3. __new __()方法: 用于创建对象,但我们一般无需重定义该方法。
  4. 如果我们不定义__init __方法,系统会提供一个默认的__init __方法。如果我们定义了带参的__init__方法,系统不创建默认的__init__方法。

注:
8. Python 中的self 相当于C++中的self 指针,JAVA 和C#中的this 关键字。Python 中,self 必须为构造函数的第一个参数,名字可以任意修改。但一般遵守惯例,都叫做self。

实例属性和实例方法

实例属性

实例属性是从属于实例对象的属性,也称为“实例变量”。他的使用有如下几个要点:

  1. 实例属性一般在__init__()方法中通过如下代码定义:
    self.实例属性名= 初始值
  2. 在本类的其他实例方法中,也是通过self 进行访问:
    self.实例属性名
  3. 创建实例对象后,通过实例对象访问:
    obj01 = 类名()
    #创建对象,调用__init__()初始化属性
    obj01.实例属性名= 值
    #可以给已有属性赋值,也可以新加属性

实例属性内存示意图:
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S1调用后,可以继续赋值,例如,s1.age , s1.salary等, 但是新建s2实例对象后,还是按照类的属性(模具)。不会有.age, .salary等。
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实例方法

实例方法是从属于实例对象的方法。实例方法的定义格式如下:

def 方法名(self, [ 形参列表]):
函数体
方法的调用格式如下:
对象.方法名([实参列表])

要点:

  1. 定义实例方法时,第一个参数必须为self。和前面一样,self 指当前的实例对象。
  2. 调用实例方法时,不需要也不能给self 传参。self 由解释器自动传参。

函数和方法的区别

  1. 都是用来完成一个功能的语句块,本质一样。
  2. 方法调用时,通过对象来调用。方法从属于特定实例对象,普通函数没有这个特点。
  3. 直观上看,方法定义时需要传递self,函数不需要。

实例对象的方法调用本质:

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内存示意图:
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其他操作:

  1. dir(obj)可以获得对象的所有属性、方法
  2. obj.__dict __ 对象的属性字典
  3. pass 空语句
  4. isinstance(对象,类型) 判断“对象”是不是“指定类型”

类对象、类属性、类方法、静态方法

类对象

我们在前面讲的类定义格式中,“class 类名:”。实际上,当解释器执行class 语句时,就会创建一个类对象。

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【操作】测试类对象的生成

class Student:
pass #空语句
print(type(Student))
print(id(Student))
Stu2 = Student
s1 = Stu2()
print(s1)

运行结果:
<class 'type'>
51686328
<__main__.Student object at 0x0000000002B5FDD8>

我们可以看到实际上生成了一个变量名就是类名“Student”的对象。我们通过赋值给新变量Stu2,也能实现相关的调用。说明,确实创建了“类对象”。

【注】pass 为空语句。就是表示什么都不做,只是作为一个占位符存在。当你写代码时,遇到暂时不知道往方法或者类中加入什么时,可以先用pass 占位,后期再补上。

类属性

类属性是从属于“类对象”的属性,也称为“类变量”。由于,类属性从属于类对象,可以被所有实例对象共享。

类属性的定义方式:
class 类名:
类变量名= 初始值
在类中或者类的外面,我们可以通过:“类名.类变量名”来读写。

【操作】类属性的使用测试

class Student:
    company = "SXT" #类属性
    count = 0 #类属性
    def __init__(self,name,score):
        self.name = name #实例属性
        self.score = score
        Student.count = Student.count+1
    def say_score(self): #实例方法
        print("我的公司是:",Student.company)
        print(self.name,'的分数是:',self.score)

s1 = Student('张三',80) #s1 是实例对象,自动调用__init__()方法
s1.say_score()

s2=Student('高其',60)
s3=Student('高希希',100)

print('一共创建{0}个Student 对象'.format(Student.count))

运行结果:
我的公司是: SXT
张三 的分数是: 80
一共创建3个Student 对象

内存分析实例对象和类对象创建过程(重要)

我们以下面代码为例,分析整个创建过程,让大家对面向对象概念掌握更加深刻:

class Student:
    company = "SXT" #类属性
    count = 0 #类属性
    def __init__(self,name,score):
        self.name = name #实例属性
        self.score = score
        Student.count = Student.count+1
    def say_score(self): #实例方法
        print("我的公司是:",Student.company)
        print(self.name,'的分数是:',self.score)

s1 = Student('高琪',80) #s1 是实例对象,自动调用__init__()方法
s1.say_score()

print('一共创建{0}个Student 对象'.format(Student.count))

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类方法

类方法是从属于“类对象”的方法。类方法通过装饰器@classmethod 来定义,格式如下:

@classmethod
def 类方法名(cls [,形参列表]) :
    函数体

要点如下:

  1. @classmethod 必须位于方法上面一行
  2. 第一个cls 必须有;cls 指的就是“类对象”本身;
  3. 调用类方法格式:“类名.类方法名(参数列表)”。参数列表中,不需要也不能给cls 传值。
  4. 类方法中访问实例属性和实例方法会导致错误
  5. 子类继承父类方法时,传入cls 是子类对象,而非父类对象

【操作】类方法使用测试

#测试类方法

class Student:
    company = "SXT" #类属性
    @classmethod
    def printCompany(cls):
        print(cls.company)

Student.printCompany()

运行结果:

SXT

静态方法

Python 中允许定义与“类对象”无关的方法,称为“静态方法”。

“静态方法”和在模块中定义普通函数没有区别,只不过“静态方法”放到了“类的名字空间里面”,需要通过“类调用”。

静态方法通过装饰器@staticmethod 来定义,格式如下:
@staticmethod
def 静态方法名([形参列表]) :
函数体

要点如下:

  1. @staticmethod 必须位于方法上面一行
  2. 调用静态方法格式:“类名.静态方法名(参数列表)”。
  3. 静态方法中访问实例属性和实例方法会导致错误

【操作】静态方法使用测试

class Student2:
    company = "SXT" # 类属性

    @staticmethod
    def add(a, b): # 静态方法
        print("{0}+{1}={2}".format(a,b,(a+b)))
        return a+b
    
Student2.add(20,30)

运行结果:

20+30=50

__del__方法(析构函数)和垃圾回收机制

__del__方法称为“析构方法”,用于实现对象被销毁时所需的操作。比如:释放对象占用的资源,例如:打开的文件资源、网络连接等。
Python 实现自动的垃圾回收,当对象没有被引用时(引用计数为0),由垃圾回收器调用__del__方法。
我们也可以通过del 语句删除对象,从而保证调用__del__方法。
系统会自动提供__del__方法,一般不需要自定义析构方法。

#析构方法

class Person:
    def __del__(self):
        print("销毁对象:{0}".format(self))

p1=Person()
p2=Person()
del p2
print("程序结束")

运行结果

销毁对象:<__main__.Person object at 0x000001F555551A08>
程序结束
销毁对象:<__main__.Person object at 0x000001F5554AF048>

__call__方法和可调用对象

定义了__call__方法的对象,称为“可调用对象”,即该对象可以像函数一样被调用。

#测试可调用方法__call__()

class SalaryAccount:
    '''工资计算类'''

    def __call__(self, salary):
        print("算工资啦。。。")
        yearSalary=salary*12
        daySalary=salary//22.5
        hourSalary=daySalary//8

        return dict(yearSalary=yearSalary,monthSalary=salary,daySalary=daySalary,hourSalary=hourSalary)

s=SalaryAccount()
print(s(30000))

运行结果:

算工资啦。。。
{'yearSalary': 360000, 'monthSalary': 30000, 'daySalary': 1333.0, 'hourSalary': 166.0}

拜师教育学员文章:作者:2250-张同学, 转载或复制请以 超链接形式 并注明出处 拜师资源博客
原文地址:《Python 基础课程第七天》 发布于2022-01-25

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