DAY 28 類的定義和方法

知識點學習

1. 類的定義

在Python中，類是創建對象的模板。使用class關鍵字來定義一個類。類名通常采用首字母大寫的命名方式（PascalCase）。

# 最簡單的類定義
class MyClass:pass  # 使用pass占位符

類的定義就像是創建一個藍圖，比如要造汽車，類就是汽車的設計圖紙，而具體的汽車對象就是根據這個圖紙制造出來的實體車輛。

2. pass占位語句

pass是Python中的占位語句，當需要在語法上需要代碼塊，但暫時不想寫具體內容時使用。它什么都不做，只是為了保證語法正確。

class EmptyClass:pass  # 暫時沒有具體內容，但語法完整def empty_function():pass  # 函數體暫時為空if True:pass  # 條件語句暫時為空

3. 類的初始化方法

__init__方法是類的構造方法，當創建類的實例時會自動調用。這就像是給新生兒起名字和登記基本信息的過程。

class Person:def __init__(self, name, age):"""初始化方法，創建Person對象時自動調用self: 代表類的實例本身name, age: 傳入的參數"""self.name = name  # 實例屬性self.age = age   # 實例屬性print(f"創建了一個名叫{name}的人，年齡{age}歲")# 創建對象時，__init__方法自動執行
person1 = Person("小明", 18)  # 輸出：創建了一個名叫小明的人，年齡18歲
person2 = Person("小紅", 20)  # 輸出：創建了一個名叫小紅的人，年齡20歲

4. 類的普通方法

普通方法是定義在類中的函數，用來實現類的功能。每個方法的第一個參數必須是self，代表調用該方法的實例。

class Student:def __init__(self, name, score):self.name = nameself.score = scoredef introduce(self):"""自我介紹方法"""return f"我是{self.name}，我的成績是{self.score}分"def is_pass(self):"""判斷是否及格"""return self.score >= 60def add_score(self, points):"""加分方法"""self.score += pointsprint(f"{self.name}加了{points}分，現在總分是{self.score}")# 使用示例
student = Student("李華", 75)
print(student.introduce())  # 我是李華，我的成績是75分
print(student.is_pass())    # True
student.add_score(10)       # 李華加了10分，現在總分是85

5. 類的繼承

繼承是面向對象編程的重要特性，子類可以繼承父類的屬性和方法。這就像是孩子會遺傳父母的某些特征一樣。

屬性的繼承

class Animal:def __init__(self, name, species):self.name = nameself.species = speciesself.is_alive = True  # 所有動物都是活著的class Dog(Animal):  # Dog繼承Animaldef __init__(self, name, breed):super().__init__(name, "犬類")  # 調用父類的__init__方法self.breed = breed  # 子類特有的屬性# 創建對象
dog = Dog("旺財", "金毛")
print(f"名字：{dog.name}")      # 繼承自父類的屬性
print(f"種類：{dog.species}")   # 繼承自父類的屬性
print(f"品種：{dog.breed}")     # 子類特有的屬性
print(f"是否存活：{dog.is_alive}")  # 繼承自父類的屬性

方法的繼承

class Animal:def __init__(self, name):self.name = namedef eat(self):return f"{self.name}正在吃東西"def sleep(self):return f"{self.name}正在睡覺"class Cat(Animal):def __init__(self, name, color):super().__init__(name)self.color = colordef meow(self):  # 子類特有的方法return f"{self.name}在喵喵叫"def eat(self):  # 方法重寫return f"{self.name}優雅地吃著貓糧"# 使用示例
cat = Cat("咪咪", "白色")
print(cat.eat())    # 調用重寫后的方法：咪咪優雅地吃著貓糧
print(cat.sleep())  # 調用繼承的方法：咪咪正在睡覺
print(cat.meow())   # 調用子類特有方法：咪咪在喵喵叫

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作業

題目1：定義圓（Circle）類

思路分析：
需要創建一個圓類，它應該能夠存儲半徑信息，并且能夠計算面積和周長。圓的面積公式是πr2，周長公式是2πr。

import mathclass Circle:def __init__(self, radius=1):self.radius = radiusdef calculate_area(self):area = math.pi * self.radius ** 2return round(area, 2)def calculate_circumference(self):circumference = 2 * math.pi * self.radiusreturn round(circumference, 2)circle = Circle(5)
print(f"半徑：{circle.radius}")                    # 輸出：半徑：5
print(f"面積：{circle.calculate_area()}")          # 輸出：面積：78.54
print(f"周長：{circle.calculate_circumference()}")  # 輸出：周長：31.42# 測試默認值
default_circle = Circle()
print(f"默認圓的半徑：{default_circle.radius}")     # 輸出：默認圓的半徑：1
print(f"默認圓的面積：{default_circle.calculate_area()}")  # 輸出：默認圓的面積：3.14

題目2：定義長方形（Rectangle）類

思路分析：
長方形類需要存儲長和寬兩個屬性，能夠計算面積（長×寬）和周長（2×(長+寬)），還要能判斷是否為正方形（長==寬）。

class Rectangle:def __init__(self, length=1, width=1):self.length = lengthself.width = widthdef calculate_area(self):return self.length * self.widthdef calculate_perimeter(self):return 2 * (self.length + self.width)def is_square(self):return self.length == self.widthrect = Rectangle(4, 6)
print(f"長：{rect.length}, 寬：{rect.width}")      # 輸出：長：4, 寬：6
print(f"面積：{rect.calculate_area()}")           # 輸出：面積：24
print(f"周長：{rect.calculate_perimeter()}")      # 輸出：周長：20
print(f"是否為正方形：{rect.is_square()}")         # 輸出：是否為正方形：Falsesquare = Rectangle(5, 5)
print(f"是否為正方形：{square.is_square()}")       # 輸出：是否為正方形：True# 測試默認值
default_rect = Rectangle()
print(f"默認長方形：長={default_rect.length}, 寬={default_rect.width}")  # 輸出：默認長方形：長=1, 寬=1
print(f"默認長方形是否為正方形：{default_rect.is_square()}")  # 輸出：默認長方形是否為正方形：True

題目3：圖形工廠

思路分析：
工廠函數是一種設計模式，根據不同的參數創建不同類型的對象。需要創建一個函數，根據傳入的圖形類型參數來決定創建圓還是長方形對象。

def create_shape(shape_type, *args):if shape_type == "circle":# 創建圓對象，參數為半徑if len(args) == 0:return Circle()  # 使用默認半徑else:return Circle(args[0])  # 使用傳入的半徑elif shape_type == "rectangle":# 創建長方形對象，參數為長和寬if len(args) == 0:return Rectangle()  # 使用默認值elif len(args) == 1:# 如果只傳入一個參數，創建正方形return Rectangle(args[0], args[0])else:return Rectangle(args[0], args[1])  # 使用傳入的長和寬else:raise ValueError(f"不支持的圖形類型：{shape_type}")shape1 = create_shape("circle", 5)
print(f"圓的周長：{shape1.calculate_circumference()}")  # 輸出：圓的周長：31.42shape2 = create_shape("rectangle", 3, 4)
print(f"長方形是否為正方形：{shape2.is_square()}")      # 輸出：長方形是否為正方形：False# 更多測試示例
print("\n=== 更多測試示例 ===")# 創建默認圓
default_circle = create_shape("circle")
print(f"默認圓的面積：{default_circle.calculate_area()}")# 創建正方形（只傳入一個參數）
square_shape = create_shape("rectangle", 6)
print(f"正方形的面積：{square_shape.calculate_area()}")
print(f"是否為正方形：{square_shape.is_square()}")# 創建默認長方形
default_rect = create_shape("rectangle")
print(f"默認長方形的周長：{default_rect.calculate_perimeter()}")# 錯誤處理示例
try:error_shape = create_shape("triangle", 3, 4, 5)
except ValueError as e:print(f"錯誤：{e}")

完整示例代碼

import math# 圓類
class Circle:def __init__(self, radius=1):self.radius = radiusdef calculate_area(self):area = math.pi * self.radius ** 2return round(area, 2)def calculate_circumference(self):circumference = 2 * math.pi * self.radiusreturn round(circumference, 2)# 長方形類
class Rectangle:def __init__(self, length=1, width=1):self.length = lengthself.width = widthdef calculate_area(self):return self.length * self.widthdef calculate_perimeter(self):return 2 * (self.length + self.width)def is_square(self):return self.length == self.width# 圖形工廠函數
def create_shape(shape_type, *args):if shape_type == "circle":if len(args) == 0:return Circle()else:return Circle(args[0])elif shape_type == "rectangle":if len(args) == 0:return Rectangle()elif len(args) == 1:return Rectangle(args[0], args[0])else:return Rectangle(args[0], args[1])else:raise ValueError(f"不支持的圖形類型：{shape_type}")# 綜合測試
if __name__ == "__main__":print("=== DAY 28 類的定義和方法 測試 ===\n")# 測試圓類print("1. 圓類測試：")circle = Circle(5)print(f"半徑：{circle.radius}")print(f"面積：{circle.calculate_area()}")print(f"周長：{circle.calculate_circumference()}")# 測試長方形類print("\n2. 長方形類測試：")rect = Rectangle(4, 6)print(f"長：{rect.length}, 寬：{rect.width}")print(f"面積：{rect.calculate_area()}")print(f"周長：{rect.calculate_perimeter()}")print(f"是否為正方形：{rect.is_square()}")square = Rectangle(5, 5)print(f"正方形是否為正方形：{square.is_square()}")# 測試圖形工廠print("\n3. 圖形工廠測試：")shape1 = create_shape("circle", 5)print(f"工廠創建的圓的周長：{shape1.calculate_circumference()}")shape2 = create_shape("rectangle", 3, 4)print(f"工廠創建的長方形是否為正方形：{shape2.is_square()}")

@浙大疏錦行