????????面向對象編程（OOP）是一種以對象為核心的編程范式。Python全面支持OOP，主要包含以下核心概念：

一、類與對象

1.類(Class)

類是創建對象的模板或藍圖，它定義了對象的屬性和方法。

class Dog:# 類屬性（所有實例共享）species = "Canis familiaris"# 初始化方法（構造對象）def __init__(self, name, age):# 實例屬性（每個對象獨立）self.name = nameself.age = age# 實例方法def bark(self):return f"{self.name} says Woof!"

2.對象（Object）

對象是類的實例，具有類定義的屬性和方法。

my_dog = Dog("Buddy", 3)
print(my_dog.bark()) ?# 輸出: Buddy says Woof!

二、三大核心特性

1.封裝（Encapsulation）

????????封裝是將數據（屬性）和操作數據的方法（行為）綁定在一起，并隱藏內部實現細節，只對外提供必要的接口。Python通過私有屬性和私有方法實現封裝。

class BankAccount:def __init__(self, balance=0):self.__balance = balance  # 私有屬性def deposit(self, amount):if amount > 0:self.__balance += amountreturn Truereturn Falsedef withdraw(self, amount):if 0 < amount <= self.__balance:self.__balance -= amountreturn Truereturn Falsedef get_balance(self):  # 提供獲取余額的方法return self.__balanceaccount = BankAccount(100)
account.deposit(50)
print(account.get_balance())  # 輸出: 150
# print(account.__balance)  # 報錯，無法直接訪問私有屬性

2.繼承（Inheritance）

繼承允許一個類（子類）繼承另一個類（父類）的屬性和方法，實現代碼的重用和擴展。

class Animal:def __init__(self, name):self.name = namedef speak(self):raise NotImplementedError("Subclass must implement abstract method")class Dog(Animal):def speak(self):return f"{self.name} says woof!"class Cat(Animal):def speak(self):return f"{self.name} says meow!"dog = Dog("Buddy")
cat = Cat("Whiskers")
print(dog.speak())  # 輸出: Buddy says woof!
print(cat.speak())  # 輸出: Whiskers says meow!

3.多態（Polymorphism）

????????多態是指同一個方法調用在不同對象上產生不同的行為。在Python中，多態通過繼承和方法重寫實現。

# 繼續使用上面的Animal、Dog和Cat類def animal_sound(animal):print(animal.speak())animals = [Dog("Buddy"), Cat("Whiskers")]
for animal in animals:animal_sound(animal)  # 分別輸出: Buddy says woof! 和 Whiskers says meow!

三、類成員詳解

????????類成員是面向對象編程的核心概念，Python中的類成員主要分為三類：屬性、方法和特殊成員。下面詳細解析各類成員的特性和用法：

1.屬性（Attributes）

?(1).類屬性

類屬性是屬于類的，所有對象共享該屬性。

class Circle:# 類屬性pi = 3.14159def __init__(self, radius):self.radius = radiusdef area(self):return Circle.pi * self.radius ** 2circle1 = Circle(5)
circle2 = Circle(10)print(circle1.area())  # 輸出: 78.53975
print(circle2.area())  # 輸出: 314.159

(2).實例屬性

實例屬性是屬于對象的，每個對象可以有不同的屬性值。

class Dog:def __init__(self, name, breed):# 實例屬性self.name = nameself.breed = breeddog1 = Dog("Buddy", "Golden Retriever")
dog2 = Dog("Max", "German Shepherd")print(dog1.name)  # 輸出: Buddy
print(dog2.breed) # 輸出: German Shepherd

?綜合案例：

class User:# 類屬性（所有用戶共享）platform = "WebApp"def __init__(self, name):# 實例屬性（每個用戶獨立）self.name = name# 保護屬性（約定私有）self._session_id = id(self)# 私有屬性（強私有）self.__password = "default"# 訪問示例
u = User("Alice")
print(u.platform)        # 類屬性 → "WebApp"
print(u.name)            # 實例屬性 → "Alice"
print(u._session_id)     # 保護屬性 → 123456
print(u.__password)      # 報錯！AttributeError
print(u._User__password) # 私有屬性 → "default"（不推薦）

2.方法（Methods）

(1). 實例方法

實例方法是屬于對象的方法，第一個參數通常是?self，用于引用對象本身。

class Rectangle:def __init__(self, length, width):self.length = lengthself.width = width# 實例方法def area(self):return self.length * self.widthrect = Rectangle(5, 10)
print(rect.area())  # 輸出: 50

(2).類方法

????????類方法是屬于類的方法，使用?@classmethod?裝飾器定義，第一個參數通常是?cls，用于引用類本身。

class Pizza:def __init__(self, radius, ingredients):self.radius = radiusself.ingredients = ingredients@classmethoddef margherita(cls):return cls(12, ["tomato sauce", "mozzarella", "basil"])@classmethoddef pepperoni(cls):return cls(14, ["tomato sauce", "mozzarella", "pepperoni"])pizza1 = Pizza.margherita()
pizza2 = Pizza.pepperoni()print(pizza1.ingredients)  # 輸出: ['tomato sauce', 'mozzarella', 'basil']
print(pizza2.radius)       # 輸出: 14

(3).靜態方法

靜態方法是屬于類的方法，使用?@staticmethod?裝飾器定義，不需要?self?或?cls?參數。

class Math:@staticmethoddef add(a, b):return a + bresult = Math.add(3, 5)
print(result)  # 輸出: 8

綜合案例:?

class Calculator:# 類屬性PI = 3.14159# 實例方法def add(self, a, b):return a + b# 類方法@classmethoddef circle_area(cls, radius):return cls.PI * radius ** 2# 靜態方法@staticmethoddef is_even(num):return num % 2 == 0# 調用示例
calc = Calculator()
calc.add(2, 3)             # 實例方法 → 5
Calculator.circle_area(2)   # 類方法 → 12.56636
Calculator.is_even(7)       # 靜態方法 → False

3.特殊成員（魔術方法）

????????魔術方法（Magic Methods）是 Python 面向對象編程的核心特性，它們以雙下劃線開頭和結尾（如?__init__），用于定義類的特殊行為。這些方法會在特定操作發生時自動調用，讓自定義類擁有類似內置類型的行為。

1. 對象生命周期方法

class Lifecycle:def __new__(cls, *args, **kwargs):print("創建對象（內存分配）")return super().__new__(cls)def __init__(self, name):print(f"初始化對象: {name}")self.name = namedef __del__(self):print(f"銷毀對象: {self.name}")obj = Lifecycle("Test")  # 輸出: 創建對象 → 初始化對象: Test
del obj                 # 輸出: 銷毀對象: Test

2. 字符串表示方法

class Person:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = age# 用戶友好展示def __str__(self):return f"{self.name} ({self.age}歲)"# 開發者調試/重建對象def __repr__(self):return f"Person('{self.name}', {self.age})"# 格式化輸出def __format__(self, format_spec):if format_spec == 'short':return self.name[0].upper()return str(self)p = Person("張三", 30)
print(str(p))    # 張三 (30歲)
print(repr(p))   # Person('張三', 30)
print(f"{p:short}")  # 張

?其他不在一一展示

class Vector2D:def __init__(self, x, y):self.x = xself.y = y# 字符串表示（用戶友好）def __str__(self):return f"({self.x}, {self.y})"# 運算符重載（向量加法）def __add__(self, other):return Vector2D(self.x + other.x, self.y + other.y)# 長度定義（模長）def __len__(self):return int((self.x**2 + self.y**2)**0.5)v1 = Vector2D(3, 4)
v2 = Vector2D(1, 2)
print(v1)          # 觸發__str__ → (3, 4)
print(v1 + v2)     # 觸發__add__ → (4, 6)
print(len(v1))     # 觸發__len__ → 5

四、高級特性

1.屬性訪問控制

@property裝飾器實現屬性保護

class Temperature:def __init__(self, celsius):self._celsius = celsius  # 保護屬性@propertydef celsius(self):  # Getterreturn self._celsius@celsius.setterdef celsius(self, value):if value < -273.15:raise ValueError("Too cold")self._celsius = value

2.抽象基類（ABC）

定義接口規范

from abc import ABC, abstractmethodclass Animal(ABC):@abstractmethoddef speak(self):passclass Cat(Animal):def speak(self):  # 必須實現抽象方法return "Meow"