Python面向对象教程：从基础到实践

学习Python面向对象编程，掌握组织代码的高效范式。Python支持通过类与对象实现面向对象编程，强调数据封装与方法，简化复杂系统构建。此教程从基础入手，深入实践，助你精通Python OOP技巧。

面向对象编程（Object-Oriented Programming，OOP）是一种组织代码的编程范式，它通过“对象”来封装数据与操作数据的方法。OOP的核心属性是封装、继承和多态，旨在提高代码的可读性、复用性和维护性。通过类和对象，可以更高效地模拟现实世界中的复杂系统和逻辑。

Python以其简洁的语法和强大的特性，成为学习和实践面向对象编程的首选语言。在Python中，面向对象编程主要通过定义类和创建对象实现。类是创建对象的蓝图，其中包含数据属性和方法。

定义和使用类

以下是一个Car类的定义，它描述了一辆汽车：

class Car:
    def __init__(self, make, model, year):
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
        self.mileage = 0

    def drive(self, distance):
        self.mileage += distance

    def get_info(self):
        return f"{self.year} {self.make} {self.model} with {self.mileage} miles."

通过这个类，我们可以创建具体的Car对象，并执行操作：

my_car = Car('Toyota', 'Camry', 2020)
print(my_car.get_info())  # 输出 "2020 Toyota Camry with 0 miles."

my_car.drive(200)
print(my_car.get_info())  # 输出 "2020 Toyota Camry with 200 miles."

探索类的高级特性

实例属性与类属性

• 实例属性：每个Car对象都有其独特的mileage属性。
• 类属性：所有实例共享Car类的year属性，例如生产年份。

class Car:
    # 类属性
    max_speed = 180

    def __init__(self, make, model, year):
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
        self.mileage = 0

# 创建实例并访问属性
my_car = Car('Toyota', 'Camry', 2020)
print(my_car.max_speed) # 输出 180

# 可以修改实例的属性
my_car.max_speed = 160
print(my_car.max_speed) # 输出 160

方法与函数

类中的函数称为方法，它们可以访问并修改类的实例属性。例如：

class Car:
    def __init__(self, make, model, year):
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
        self.mileage = 0

    def drive(self, distance):
        self.mileage += distance

    def get_info(self):
        return f"{self.year} {self.make} {self.model} with {self.mileage} miles."

    # 方法可以访问类的静态属性
    @staticmethod
    def speed_limit():
        return "Maximum speed is 180kph."

# 使用方法
my_car = Car('Toyota', 'Camry', 2020)
print(my_car.get_info())  # 输出 "2020 Toyota Camry with 0 miles."
print(my_car.speed_limit())  # 输出 "Maximum speed is 180kph."

实战练习：文件管理系统

创建一个使用面向对象编程的文件管理系统：

class File:
    def __init__(self, name, size):
        self.name = name
        self.size = size

    def set_permissions(self):
        print(f"Set permissions for: {self.name}")

class Directory:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.files = []

    def add_file(self, file):
        self.files.append(file)

    def list_files(self):
        for file in self.files:
            print(file.name)

# 使用示例
file1 = File('example.txt', 1024)
file2 = File('notes.pdf', 3000)

my_directory = Directory('Documents')
my_directory.add_file(file1)
my_directory.add_file(file2)

my_directory.list_files()
# 输出 "example.txt"
# 输出 "notes.pdf"

通过以上示例，我们不仅理解了面向对象编程的基本概念，还学会了在实际项目中应用这些概念，构建更复杂的系统结构。

在接下来的内容中，我们将深入探索面向对象编程的高级概念，如继承、多态、封装与抽象，并通过更多的实践案例来巩固这些知识。