Python, Теория

Python. Наследование в классах. Правила




Python. Наследование в классах. Правила применения наследования. Примеры

Содержание

Поиск на других ресурсах:

1. Реализация наследования в классах. Общие положения

Как и в других языках программирования, в языке Python реализован механизм наследования. Наследование — это возможность расширения (наследования) ранее написанного программного кода класса с целью дополнения, усовершенствования или привязки под новые требования.

Наследование позволяет создавать иерархии классов. В этих иерархиях классы верхних уровней представляют наиболее обобщенные атрибуты, а классы нижних уровней (подклассы) реализуют более подробную специализацию атрибутов. Иерархии классов образуют дерево иерархии, в котором чем ниже находится класс, тем больше он является специализированным.

Если один класс наследует (расширяет) другой класс, то этот класс называется подкласс. А класс, который наследуется, называется суперкласс.

  ⇑

2. Правила, определяющие работу механизма наследования в Python. Примеры

В языке Python наследование реализуется с соблюдением следующих правил.

  ⇑

2.1. Правило 1. Указание имени суперкласса

Если некоторый класс наследует другой суперкласс, то имя суперкласса задается в круглых скобках в заголовке инструкции class.

Пример.

# Класс A - есть суперклассом для класса B
class A:
    # атрибуты класса A
    ...

# Класс B - есть подклассом класса A
class B(A):
    # атрибуты класса B
    ...

  ⇑

2.2. Правило 2. Наследование атрибутов суперкласса подклассом

Подкласс наследует атрибуты своих суперклассов.

Пример.

# Класс A - есть суперклассом для классов B, C
class A:
    # Атрибут класса A: метод AAA()
    def AAA(self):
        print("class A. Method AAA()")

# Класс B - есть подклассом класса A
class B(A):
    # Атрибут класса B: Метод BBB()
    def BBB(self):
        # Из метода BBB() можно доступиться
        # к атрибуту AAA() класса A
        self.AAA() # будет вызвано A.AAA()
        print("class B. Method BBB()")

# Класс C - есть подклассом классов A, B
class C(B):
    # Атрибут класса C: метод CCC()
    def CCC(self):
        # Из метода CCC() можно доступиться
        # к атрибуту AAA() класса A
        # и к атрибуту BBB() класса B.
        self.AAA()
        self.BBB()
        print("class C. Method CCC()")

# Тестирование работы механизма наследования
# 1. Использование экземпляра класса A
objA = A()
objA.AAA() # вызов метода AAA() класса A
print("----------------")

После запуска на выполнение программа выдала следующий результат

class A. Method AAA()
----------------
class A. Method AAA()
class A. Method AAA()
class B. Method BBB()
----------------
class A. Method AAA()
class A. Method AAA()
class B. Method BBB()
class A. Method AAA()
class A. Method AAA()
class B. Method BBB()
class C. Method CCC()

  ⇑

2.3. Правило 3. Наследование атрибутов суперкласса экземпляром подкласса

Экземпляры классов наследуют атрибуты всех доступных классов. Например. Из экземпляра objB можно доступиться к методам (атрибутам) A1(), A2(), A3() класса A.

# Класс A - есть суперклассом для класса B
class A:
    # Атрибуты класса A:
    def A1(self):
        print("A.A1()")

    def A2(self):
        print("A.A2()")

    def A3(self):
        print("A.A3()")

# Класс B - есть подклассом класса A
class B(A):
    # Атрибуты класса B:
    def B1(self):
        print("B.B1()")

# Доступ из экземпляра подкласса B
objB = B()

# Вызов методов суперкласса A
objB.A1()
objB.A2()
objB.A3()

Результат выполнения программы

A.A1()
A.A2()
A.A3()

  ⇑

2.4. Правило 4. Обращение к атрибуту суперкласса из экземпляра класса

Чтобы доступиться к атрибуту суперкласса из экземпляра класса, нужно выполнить обращение вроде

obj.attribute

здесь

  • obj – имя экземпляра подкласса;
  • attribute – имя атрибута суперкласса.

Такое обращение включает в себя:

  • ссылку на экземпляры и классы по инструкции class (например A.attribute)
  • ссылку на атрибуты аргумента экземпляра self в методах класса (например self.attribute).

Примеры использования данного правила приведены в предыдущих двух правилах 3.

  ⇑

2.5. Правило 5. Изменения в подклассе не затрагивают суперкласс. Перегрузка атрибутов

Если в подклассе вносятся изменения, то эти изменения не затрагивают суперкласс. Это касается также замены имен суперклассов в подклассах, расположенных на более низких уровнях в дереве классов. В этом случае изменяется только унаследованное поведение. Замена атрибутов суперкласса за счет их переопределения в подклассах называется перегрузкой.

Например. В нижеследующем коде демонстрируется замещение имени метода HelloWorld() класса A в подклассе B.

# Класс A есть суперклассом для класса B
class A:
    # Атрибут класса A - метод HelloWorld()
    def HelloWorld(self):
        print("Class A: Hello world!")

# Класс B есть подклассом класса A
class B(A):
    # В классе B есть атрибут с таким же именем
    # как в классе A
    def HelloWorld(self):
        print("Class B: Hello world!")

# Продемонстрироветь замещение имени
# 1. Объявить экземпляр класса B
objB = B()

# 2. Вызвать метод HelloWorld()
objB.HelloWorld() # Class B: Hello world! - метод класса B

# 3. Объявить экземпляр класса A
objA = A()

# 4. Вызвать метод HelloWorld()
objA.HelloWorld() # Class A: Hello world! - метод класса A

Результат выполнения программы

Class B: Hello world!
Class A: Hello world!

Как видно из результата, замещение имени метода в подклассе B не влияет на одноименный метод класса A.

  ⇑

3. Пример использования наследования. Расширение класса Point к классу ColorPoint

Условие задачи. Задан класс Point, описывающий точку с координатами x, y на координатной плоскости. Используя механизм наследования нужно расширить возможности класса Point путем добавления нового атрибута цвета. Для этого реализовать подкласс PointColor.

В классе Point реализовать следующие атрибуты:

  • координаты точки;
  • метод иницализации, который получает 2 параметра — координаты точки x, y;
  • метод вычисления расстояния от точки до начала координат;
  • метод getPoint(), который возвращает точку в виде списка.

В подклассе PointColor реализовать следующие атрибуты:

  • цвет точки color;
  • метод начальной инициализации, который получает 3 параметра: координаты точки и цвет;
  • метод доступа к цвету color с именем getColor().

Решение. Текст программы, решающий задачу, следующий.

import math

# Класс, описывающий точку на координатной плоскости
class Point:
    # Метод начальной инициализации данных класса
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

    # Метод вычисления расстояния от точки до начала координат
    def length(self):
        # теорема Пифагора
        len = math.sqrt(self.x*self.x+self.y*self.y)
        return len

    # Метод, возвращающий координаты точки в виде списка
    def getPoint(self):
        return [self.x, self.y]

# Класс, расширяющий класс Point
class PointColor(Point):
    # Метод начальной инициализации
    def __init__(self, x, y, color):
        # доступ к x, y суперкласса Point
        self.x = x
        self.y = y

        # ввести новую переменную color
        self.color = color

    # Вернуть цвет
    def getColor(self):
        return self.color;

# Использование класса Point
point1 = Point(3, 4)
print("point1.length = ", point1.length()) # length = 5.0
print("point11 = ", point1.getPoint())

# Использование класса PointColor
point2 = PointColor(5, 6, "Red")
print("point2.x = ", point2.getPoint()[0])
print("point2.y = ", point2.getPoint()[1])
print("point2.color = ", point2.getColor())

Результат выполнения программы

point1.length = 5.0
point11 = [3, 4]
point2.x = 5
point2.y = 6
point2.color = Red

  ⇑

Связанные темы

  ⇑