Python. Класи в Python. Загальні поняття. Об’єкти класів. Об’єкти екземплярів

Класи в Python. Загальні поняття. Ключове слово class. Об’єкти класів. Об’єкти екземплярів

Зміст

Пошук на інших ресурсах:

1. Особливості використання класів у мові Python. Об’єкти класів та об’єкти екземплярів

У мові програмування Python класи характеризуються наступними особливостями:

класи представляють собою окремо визначені простори імен;
класи підтримують створення набору об’єктів;
простори імен класів можуть бути успадковані;
в класах можна реалізовувати перевантаження функцій (методів);
в класах можна реалізовувати перевантаження операторів.

Як відомо, у мові Python будь-який елемент (число, рядок, список і т.д) представлений об’єктом. Це стосується і об’єктно-орієнтованої моделі Python, в якій розрізняють два типи об’єктів:

об’єкти класів. Ці об’єкти реалізують поведінку за замовчуванням. На основі об’єктів класів створюються об’єкти екземплярів. Іншими словами, об’єкти класів представляють собою фабрики зі створення об’єктів екземплярів;
об’єкти екземплярів. Це об’єкти, які створюються на основі об’єктів класів. Об’єкти екземплярів мають власний (самостійний) простір імен а також успадковують імена (мають доступ) класів, з яких вони були створені.

⇑

2. Створення об’єкту класу. Загальна форма

Об’єкт класу створюється з допомогою інструкції, що містить ключове слово class. У найпростішому випадку загальна форма створення об’єкту класу має вигляд:

class ClassName:
    # Елементи (атрибути), що реалізовані в класі
    # ...

тут

ClassName – ім’я класу, що створюється. Це є ім’я об’єкту класу. У цьому класі можна реалізовувати різні елементи класу, наприклад внутрішні дані, функції (методи), оператори тощо.

На основі імені ClassName може бути створений реальний об’єкт екземпляру.

⇑

3. Створення об’єкту екземпляру. Загальна форма

Об’єкт екземпляру створюється з допомогою виклику імені класу у правій частині операції присвоєння =. Кожен раз коли викликається ім’я класу, створюється новий екземпляр об’єкту цього класу.

Загальна форма створення об’єкту екземпляру наступна:

Obj = ClassName()

тут

Obj – ім’я об’єкту екземпляру, який створюється об’єктом класом з іменем ClassName. Створений об’єкт екземпляру Obj має свій власний простір імен.;
ClassName – ім’я об’єкту класу, який створюється з допомогою інструкції class.

⇑

4. Особливості об’єктів класів

У мові Python для об’єктів класів можна виділити наступні особливості:

об’єкт класу створюється з допомогою інструкції class, яка визначена як виконувана інструкція (її можна викликати з програмного коду). Виклик інструкції class створює новий об’єкт класу;
всередині інструкції class можна створювати атрибути об’єкту класу. Це здійснюється з допомогою операції присвоювання =. Доступ до атрибутів класу здійснюється за їх складеними (повними) іменами, наприклад Obj.NameAtr (атрибут з іменем NameAtr в об’єкті класу з іменем Obj);
атрибути класу описують стан об’єкту. Під станом об’єкту мається на увазі поточне значення даних всередині об’єкту;
атрибути класу описують поведінку об’єкту. Під поняттям “поведінка об’єкту” розуміється наявність методів, які обробляють екземпляри. Методи в класах визначаються з допомогою інструкції def.

⇑

5. Особливості об’єктів екземплярів

Об’єкт екземпляр є результатом виклику об’єкту класу. Для об’єктів екземплярів можна виділити наступні характерні особливості:

об’єкт екземпляру створюється на основі виклику об’єкту класу як функції, що містить круглі дужки ( ). На основі одного об’єкту класу може бути створена будь-яка кількість об’єктів екземпляру;
об’єкт екземпляру є конкретним елементом даних у програмі;
при створенні кожен об’єкт екземпляру успадковує атрибути класу, на основі якого він створюється;
об’єкт екземпляру має свій власний простір імен;
присвоювання значень атрибутам відбувається через перший аргумент, яким може бути наприклад, посилання з іменем self (дивіться приклади нижче). Після присвоювання, створюється відповідний атрибут у кожному окремому об’єкті екземпляру. У цьому випадку, методи класу отримують першим аргументом посилання self (згідно з домовленістю), яке відповідає об’єкту екземпляру. З допомогою цього посилання (self) можна створювати або змінювати дані екземпляру об’єкту. Дані екземпляру класу з допомогою self створити (змінити) не можна.

⇑

6. Що таке атрибут класу? Приклад класу Circle

Атрибутом класу вважається елемент, що реалізований в класі. Таким елементом може бути метод, оператор, поле даних тощо.

Наприклад. Нехай задано клас з іменем Circle, що реалізує коло на координатній площині.

# Класи. Атрибути класу. Приклад.
# Оголосити клас Circle, який реалізує коло на координатній площині
class Circle:
    # Метод, що встановлює значення центру кола (x,y) та радіусу
    def Set(cr, x, y, radius):
        cr.x = x
        cr.y = y
        cr.radius = radius
        return

    # Отримати дані про коло у вигляді списку
    def Get(cr):
        return [cr.x, cr.y, cr.radius] # Повернути як список

    def Print(cr):
        print('x = ', cr.x, ', y = ', cr.y, ',   radius = ', cr.radius)
        return

    # Обчислити площу круга
    def Area(cr):
        return 3.1415*cr.radius*cr.radius

# Оголосити екземпляр об'єкту класу
circle1 = Circle()

# Встановити значення координат
circle1.Set(2, 3, 5)

# Вивести дані про коло circle1
circle1.Print()

# Обчислити площу круга
area = circle1.Area()
print('circle1.Area() = ', area)

У вищенаведеному класі Circle реалізовано наступні атрибути:

метод Set(), що встановлює значення атрибутів x, y, radius;
метод Get(), що повертає дані про коло у вигляді списку;
метод Print() – виводить інформацію про коло;
метод Area() – виводить площу круга радіусу radius;
внутрішні поля даних x, y – координата центру кола;
поле даних radius – радіус кола.

У методах першим аргументом використовується параметр з іменем cr, який означає поточний екземпляр. Через це ім’я cr здійснюється доступ до даних: cr.x, cr.y, cr.radius. Ім’я cr може бути замінене на інше ім’я, наприклад self.

⇑

7. Приклад оголошення та використання простого класу, що зберігає деяке значення

У прикладі оголошується клас з іменем Value. У класі створюється комірка з даними, що містить деяке значення. Ім’я даних в класі value. Щоб доступитись до даних використовується параметр self, який представляє собою поточний екземпляр класу. Допускається використання іншого імені замість імені self (наприклад, self2).

# Класи. Оголошення класу. Використання класу
# Оголосити клас Value, який зберігає деяке значення
class Value:
    # Оголошення методу в класі Value
    def SetValue(self, val):
        self.value = val # self.value - значення, що зберігається

    # Метод, що повертає значення value
    def GetValue(self):
        return self.value

    def Print(self):
        print("value = ", self.value)

# Випадок 1. Виклик методів через об'єкт екземпляру
obj1 = Value() # Оголосити об'єкт класу Value
obj1.SetValue(25) # Встановити нове значення в об'єкті класу
obj1.Print() # value = 25

# Випадок 2. Виклик методу SetValue() через об'єкт класу
obj2 = Value() # Оголосити об'єкт класу Value
Value.SetValue(obj2, 37)
Value.Print(obj2) # value = 37

Результат виконання програми

value = 25
value = 37

На рисунку 1 зображено об’єкти, які створюються у вищенаведеному прикладі.

Рисунок 1. Структура програми: об’єкти екземпляру та об’єкт класу

⇑

8. Приклад реалізації класу, що зберігає набір даних. Клас SquareEquation – розв’язок квадратного рівняння

У прикладі створюється екземпляр класу, який призначений для розв’язку квадратного рівняння. У класі з допомогою імені екземпляру self створюються три члени даних з іменами a, b, c.

Також у методах класу використовуються додаткові внутрішні змінні з іменами d, x1, x2. Це тільки тимчасові локальні змінні. Вони не є даними екземпляру класу і не впливають на стан конкретного екземпляру об’єкту. Внутрішній стан будь-якого екземпляру об’єкту визначається даними a, b, c.

# Класи. Приклад.

import math

# Оголосити клас SquareEquation, який розв'язує квадратне рівняння
class SquareEquation:
    # Метод ініцалізації даних класу
    def __init__(self, a, b, c):
        # створюється три члени даних класу
        self.a = a
        self.b = b
        self.c = c
        return

    # Метод обчислення коренів рівняння
    def Calc(self):
        # d - дискримінант, додаткова локальна змінна
        d = self.b*self.b - 4*self.a*self.c

        if (d<0):
            print("The equation has no roots")
            return []
        else:
            # x1, x2 - локальні змінні - це не є члени даних класу
            x1 = (-self.b - math.sqrt(d))/(2.0*self.a)
            x2 = (-self.b + math.sqrt(d))/(2.0*self.a)
            return [x1, x2]

# Використання класу SquareEquation
equation1 = SquareEquation(1, 1, -2) # конкретний екземпляр об'єкту
result = equation1.Calc()
print('result = ', result)

Результат роботи програми

result = [-2.0, 1.0]

⇑

Зв’язані теми

Представлення даних в Python. Поняття об’єкту. Ідентичність, тип, значення об’єкту. Функції id(), type(). Оператори is, is not

⇑

BestProg