类的定义（一）

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1、第7讲 面向对象基础,讲课教师：常姗 2014. 5. 13,计算机编程导论 -Python语言,数据和对数据的操作被看作是分离的两件事情： 数据：信息表示，在程序中处于“被动”地位； 对数据的操作：处于“主动”地位，驱动程序实现特定功能的力量。程序员思考的主要问题：数据如何表示、对各数据执行什么操作、各操作的先后顺序如何安排。,面向过程观点（以操作为中心）,基本观点：数据和对数据的操作不可分离。 对象(object)：将数据和操作两者结合在一起，抽象出的一种实体。 对象拥有一些数据，同时也知道如何对这些数据进行操作。,面向对象观点（1）,对象：广义的数据,消息（message）：外部若想对某

2、个对象存储的数据进行操作，只能向对象发送一个表示操作请求的消息，由对象来响应这个请求，执行被特定的操作，并将结果告知请求者。 接口（interface）：对象将它能响应的消息对外公布，这些消息构成了对象与外部进行交互的接口（界面），外部只能通过这个界面与对象打交道。,面向对象观点（2）,Object-Orientation Programming，简称OOP，通过OOP所得到的程序是一个由很多对象组成的系统，可以向对象发送消息来实现对数据的处理，全体对象通过相互协作来完成程序的数据处理功能。,面向对象编程-OOP,“人”可视为“对象”： 每个人都具有自己的数据，如姓名、出生日期、身高、体重等；

3、 每个人对他的数据都有自己的操作方法，例如通过计算当前日期与出生日期的差值来得到年龄、通过公式“标准体重 =（身高100） 0.9）”来判断自己是否超重等。 每个人都能响应外部发来的消息（如询问年龄的消息），也就是执行相应的数据操作。,了解对象-举例,一个类是一种自定义的类型 int, bool, float, str 就是全世界了吗？No! 具有同一类属性的物体的抽象就是一个类 例如，人(类)、计算机(类)、树(类)等等 类除了具有特定的属性，还具有特定的行为（方法） 例如，人的身高、性别、年龄，计算机的存储大小、运算速度，树的年龄、粗细、高度 此外：人会吃饭，计算机会执行程序，树会光合作用

4、 因此，你就是造物主！ 创造新的物种（类）：将属性和方法封装在一起,类（Class）,7,一个对象是一个类的某一个实例 例如，张三是人、李四也是人，台式机是计算机、平板电脑也是计算机，桃树是树、杏树也是树 卡拉是条狗 ,对象,8,假设为“学生”数据定义一个新的数据类型 S： S由学号、姓名、地址等简单数据项构成，称为S的属性。 定义能对S数据执行的操作，如修改姓名或年龄、读取地址等。 实现S：编程语言提供的基本类型+新类型定义机制。,类的定义（1）,类：广义的数据类型,类用关键字class来定义 class :.: 每个方法定义其实都是一个函数定义，即形如： def ():. 每个方法都必须有

5、一个特殊的形参self，并且self必须是该方法的第一个形参。,类的定义（2）,class Person:def _init_(self,n,y):self.name = nself.year = ydef whatName(self):print “My name is“,self.namedef howOld(self,y):age = y self.yearif age 0:print “My age in“,y,“is“,ageelse:print “I was born in“,self.year,定义类Person（1）,Python 中，类的实例所拥有的数据一般在特殊方法_ini

6、t_中定义。,以“self.”形式定义的变量称为实 例变量。可在类的任何方法中直接引用。,无self前缀，则该变量是普通的函数局部变量，作用域仅限于该方法。,指明当前是哪个对象实例要执行类的方法。,class Person1:def _init_(self,n,y):self.name = nself.year = ydef whatName(self):print “My name is“,self.namedef howOld(self,y):age = y self.yearif age 0: print “My age in“,y,“is“,ageelse: print “I was

7、born in“,self.yeardef allInfo(self,y):self.whatName()self.howOld(y),定义类Person（2）,类的方法定义中可以通过self.f()的方式调用同一个类中的其它方法f。,allInfo调用了本类中的另外两个方法whatName和howOld。,创建类的实例采用如下形式：= () 类名当成一个函数来用，称为类的构造器（constructor，或称构造函数）。 构造器返回一个新对象，通常需要定义来引用这个新对象。,创建对象,在类中定义_init_方法。 创建新对象时，自动调用_init_，实现新对象的初始化（如为该对象的数据赋值）。

8、 传参：_init_方法用参数（至少有参数self）传递初始化所需的信息，调用须提供相应实参。 _init_不是直接调用的，无法直接将实参传递给它，所以将所需实参传递给构造器，再由构造器自动传递给_init_。 _init_的特殊参数self是新创建的对象。,创建特定初始状态的对象（1）, from person import Person p1 = Person(“Lucy“,2005)_init_(p1,“Lucy“,2005) 从而导致执行_init_的函数体，为新对象进行初始化： p1.name = “Lucy“ p1.year = 2005,创建特定初始状态的对象（2）,先导入Per

9、son类，然后创建Person对象，并使变量p1引用该对象。,创建对象时自动调用_init_，该方法所需的三个参数self、n、y 分别用实参p1、“Lucy“和2005代入。,实例变量：值随实例的不同而不同,创建特定初始状态的对象（3）,类与实例的关系就像模具与产品的关系， 同一个模具可以制造出大量的产品，这些产品总体上是相似的，但可能各有不同的细节。,向对象发消息来调用对象的方法。 消息格式：.() 例如： p1.whatName() My name is Lucy p2.whatName() My name is Tom p2.howOld(2013) My age in 2013 is

10、 23,对象方法调用,请求执行，方法定义中列出的形式参数由提供。,Python的惯例,对象实例由Python隐含地传递给self,输入：角度angle（度）、初速度v、高度h0、时间间隔t。 输出：射程（米） 计算初速度分量：将angle换算成弧度单位的theta； 计算xv = v * cos(theta)，yv = v * sin(theta) 初始位置：(xpos,ypos) = (0,h0) 当炮弹还未落地（即ypos = 0.0）：更新炮弹下一时段位置(xpos,ypos)和垂直速度分量yv； 输出xpos,编程实例：模拟炮弹飞行（1）,xpos,水平位置更新：xpos = xpos

11、 + xv * t 垂直位置更新：向上速度每秒减少9.8米/秒，经过时段t，向上速度变成了 yv1 = yv - 9.8 * t 炮弹在时段t内垂直方向位移： (yv + yv1) / 2.0 * t 经过时段t 后，炮弹在垂直方向的新位置为ypos = ypos + (yv + yv1) / 2.0 * t,编程实例：模拟炮弹飞行（2）,流水账式,编程实例：模拟炮弹飞行（3）,from math import pi,sin,cosdef main():angle = input(“输入发射角度(度): “)v = input(“输入初速度(米/秒): “)h0 = input(“输入初始高度

12、(米): “)t = input(“输入时间间隔(秒): “)theta = (angle * pi) / 180.0xv = v * cos(theta)yv = v * sin(theta)xpos = 0ypos = h0while ypos = 0:xpos = xpos + t * xvyv1 = yv - t * 9.8ypos = ypos + t * (yv + yv1) / 2.0yv = yv1print “射程: %0.1f 米.“ % (xpos)main(),10个变量,模块化程序设计,编程实例：模拟炮弹飞行（4）,def update(t,xpos,ypos,xv,

13、yv):xpos = xpos + t * xvyv1 = yv - t * 9.8ypos = ypos + t * (yv + yv1) / 2.0yv = yv1return xpos,ypos,yvdef main():angle, v, h0, t = getInputs()xv, yv = getXY(v,angle)xpos = 0ypos = h0while ypos = 0:xpos,ypos,yv = update(t,xpos,ypos,xv,yv)print “射程: %0.1f 米.“ % (xpos)main(),from math import pi,sin,co

14、sdef getInputs():a = input(“输入发射角度(度): “)v = input(“输入初速度(米/秒): “)h = input(“输入初始高度(米): “)t = input(“输入时间间隔(秒): “)return a,v,h,tdef getXY(v,angle):theta = (angle * pi) / 180.0xv = v * cos(theta)yv = v * sin(theta)return xv,yv,Main中8个变量,龙套,面向对象编程（类：炮弹）,编程实例：模拟炮弹飞行（5）,from math import pi,sin,cos class

15、 Projectile:def _init_(self,angle,velocity,height):self.xpos = 0.0self.ypos = heighttheta = pi * angle / 180.0self.xv = velocity * cos(theta)self.yv = velocity * sin(theta)def update(self, time):self.xpos = self.xpos + time * self.xvyv1 = self.yv - 9.8 * timeself.ypos = self.ypos + time * (self.yv +

16、 yv1) / 2.0self.yv = yv1def getX(self):return self.xposdef getY(self):return self.ypos,def getInputs():a = input(“输入发射角度(度): “)v = input(“输入初速度(米/秒): “)h = input(“输入初始高度(米): “)t = input(“输入时间间隔(秒): “)return a,v,h,tdef main():angle,v,h0,t = getInputs()cball = Projectile(angle,v,h0)while cball.getY() = 0:cball.update(t)print “射程: %0.1f 米.“ % (cball.getX(),Main中仅使用4个初始数据。,编程实例：模拟炮弹飞行（6）,