### 7.3.1 繼承
不難理解,子類擁有超類的一切特性,凡是超類適用的地方,子類也適用。例如,“研究 生”具有“學生”的全部屬性,包括數據屬性(如學號、姓名、年齡)和行為屬性(如選課、 參加學生社團等),凡是“學生”能做的,“研究生”都能做。子類擁有超類的全部屬性(數 據和方法),這是面向對象方法中極為重要的一個特色,稱為繼承(inheritance)。
子類除了繼承超類的屬性,還包含一些自己的特殊屬性。例如,“研究生”具有導師信 息,而一般的“學生”未必有導師。在進行面向對象設計時,一般先定義超類,然后在超類 基礎上通過添加一些特殊屬性來定義子類。這種定義方式下,子類中不必重復定義那些繼承 來的屬性,從而簡化了子類定義。這也是繼承機制帶來了的另一個重要特色——代碼重用(code reuse),即超類中的代碼可以通過繼承機制被子類重復使用。當我們需要定義一個新 類時,如果發現它與某個現有的類在很多方面都相同,那么就無需重新寫代碼來實現這些相 同行為,而只需繼承現有功能。
> ① 超類/子類也稱為基類(base class)/派生類(derived class)。
Python 中定義子類采用如下形式:
```
class <子類名>(<超類名>):
<特殊屬性 1>
...
<特殊屬性 n>
```
注意,超類與子類的定義一般置于同一個模塊中。如果超類在另一個模塊中定義,則定義子 類時必須指明模塊信息,形如:
```
class <子類名>(<模塊名>.<超類名>):
...
```
下面通過具體例子來說明超類、子類以及繼承概念。程序 7.3 中定義了一個 Person 類, 它在最一般的層次上刻劃了“人”對象:每個人有姓名和出生年份數據,并且能回答外界提 出的“叫什么名字”、“今年多大了”之類的問題。為便于閱讀、比較,我們將 Person 類的定 義復制于此:
```
class Person:
def __init__ (self,n,y):
self.name = n
self.year = y
def whatName(self):
print "My name is",self.name
def howOld(self,y):
age = y – self.year
if age > 0:
print "My age in",y,"is",age
else:
print "I was born in",self.year
```
下面以 Person 作為超類,來定義幾種具有特殊屬性(數據和行為)的人。 首先定義“學生”。學生是人,因此擁有 Person 類的所有信息。學生還具有一些特殊屬性,比如學校、學號信息。按照子類的定義方式,我們可以定義如下的 Student 類:
```
class Student(Person):
def __init__ (self,n,y,u,id):
Person.__init__ (self,n,y)
self.univ = u
self.snum = id
def getUniv(self):
return self.univ
def getNum(self):
return self.snum
```
Student 類定義的第一行表明,Student 類是 Person 類的子類。作為特殊的人,學生擁有 普通人不一定有的 self.univ(學校)和 self.snum(學號)數據,因此 Student 類的構造器與 Person 不同,需要四個初始參數:姓名、出生年份、學校和學號。創建 Student 對象時要進 行的初始化工作包括:首先作為 Person 對象要執行 Person 對象的初始化,即 Person.__init (); 然后再執行 Student 對象特有的初始化工作,即對 self.univ 和 self.snum 兩個實例變量進行賦 值。可見,子類的構造器一般是在超類構造器的基礎上另外執行一些初始化工作。Student 對象除了能響應 Person 對象都能響應的 whatName 和 howOld 之外,還具有兩個特有的方法: getUniv 和 getNum。 我們再來定義另一種特殊的人——教師。假設教師擁有指導的學生人數信息,以及設置和獲取這個信息的方法,則可定義 Teacher 類如下:
```
class Teacher(Person):
def setNum(self,n):
self.snum = n
def getNum(self):
return self.snum
```
Teacher 類沒有定義自己的初始化方法 init__,因此創建 Teacher 對象時將自動調用超類 Person 的 init__方法來進行初始化。Teacher 對象有一個特殊的實例變量 num,但其值不是 在創建對象時初始化的,而是在創建之后利用 setNum 方法來設置。不要忘了,Python 對象 的實例變量可以在任何方法中定義,可以在任何時候賦值。
定義了以上各種類之后,就可以編寫使用這些類的程序了。假設 Person、Student 和 Teacher 類定義都存儲在模塊文件 person.py 之中,下面以交互方式演示對這些類的使用:
```
>>> from person import *
>>> tom = Student("Tom",1995,"SJTU","S001")
>>> tom.whatName()
My name is Tom
>>> tom.howOld(2013)
My age in 2013 is 18
>>> tom.getUniv()
'SJTU'
>>> print tom.getNum()
S001
>>> huck = Teacher("Huck",1975)
>>> huck.whatName()
My name is Huck
>>> huck.howOld(2013)
My age in 2013 is 38
>>> huck.setNum(8)
>>> print huck.getNum()
8
>>> lucy = Person("Lucy",2005)
>>> lucy.getUniv()
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#4>", line 1, in <module> p.getUniv()
AttributeError: Person instance has no attribute 'getUniv'
```
子類繼承超類的所有屬性,因此當創建了 Student 對象 tom 后,就可以向 tom 發消息 whatName 和 howOld,tom 對象能夠正確地響應這兩個消息。當然還可以向 tom 發送 getUniv 和 getNum 消息,這兩個方法是 Student 特有的,tom 自然能做出響應。Teacher 對象 huck 的行為也是類似的。注意,超類的實例并不具有子類中特殊屬性,因此上例中向 Person 對象 lucy發送 getUniv 消息,將導致錯誤。
- 前言
- 第 1 章 計算與計算思維
- 1.1 什么是計算?
- 1.1.1 計算機與計算
- 1.1.2 計算機語言
- 1.1.3 算法
- 1.1.4 實現
- 1.2 什么是計算思維?
- 1.2.1 計算思維的基本原則
- 1.2.2 計算思維的具體例子
- 1.2.3 日常生活中的計算思維
- 1.2.4 計算思維對其他學科的影響
- 1.3 初識 Python
- 1.3.1 Python 簡介
- 1.3.2 第一個程序
- 1.3.3 程序的執行方式
- 1.3.4 Python 語言的基本成分
- 1.4 程序排錯
- 1.5 練習
- 第 2 章 用數據表示現實世界
- 2.1 數據和數據類型
- 2.1.1 數據是對現實的抽象
- 2.1.1 常量與變量
- 2.1.2 數據類型
- 2.1.3 Python 的動態類型*
- 2.2 數值類型
- 2.2.1 整數類型 int
- 2.2.2 長整數類型 long
- 2.2.3 浮點數類型 float
- 2.2.4 數學庫模塊 math
- 2.2.5 復數類型 complex*
- 2.3 字符串類型 str
- 2.3.1 字符串類型的字面值形式
- 2.3.2 字符串類型的操作
- 2.3.3 字符的機內表示
- 2.3.4 字符串類型與其他類型的轉換
- 2.3.5 字符串庫 string
- 2.4 布爾類型 bool
- 2.4.1 關系運算
- 2.4.2 邏輯運算
- 2.4.3 布爾代數運算定律*
- 2.4.4 Python 中真假的表示與計算*
- 2.5 列表和元組類型
- 2.5.1 列表類型 list
- 2.5.2 元組類型 tuple
- 2.6 數據的輸入和輸出
- 2.6.1 數據的輸入
- 2.6.2 數據的輸出
- 2.6.3 格式化輸出
- 2.7 編程案例:查找問題
- 2.8 練習
- 第 3 章 數據處理的流程控制
- 3.1 順序控制結構
- 3.2 分支控制結構
- 3.2.1 單分支結構
- 3.2.2 兩路分支結構
- 3.2.3 多路分支結構
- 3.3 異常處理
- 3.3.1 傳統的錯誤檢測方法
- 3.3.2 傳統錯誤檢測方法的缺點
- 3.3.3 異常處理機制
- 3.4 循環控制結構
- 3.4.1 for 循環
- 3.4.2 while 循環
- 3.4.3 循環的非正常中斷
- 3.4.4 嵌套循環
- 3.5 結構化程序設計
- 3.5.1 程序開發過程
- 3.5.2 結構化程序設計的基本內容
- 3.6 編程案例:如何求 n 個數據的最大值?
- 3.6.1 幾種解題策略
- 3.6.2 經驗總結
- 3.7 Python 布爾表達式用作控制結構*
- 3.8 練習
- 第 4 章 模塊化編程
- 4.1 模塊化編程基本概念
- 4.1.1 模塊化設計概述
- 4.1.2 模塊化編程
- 4.1.3 編程語言對模塊化編程的支持
- 4.2 Python 語言中的函數
- 4.2.1 用函數減少重復代碼 首先看一個簡單的用字符畫一棵樹的程序:
- 4.2.2 用函數改善程序結構
- 4.2.3 用函數增強程序的通用性
- 4.2.4 小結:函數的定義與調用
- 4.2.5 變量的作用域
- 4.2.6 函數的返回值
- 4.3 自頂向下設計
- 4.3.1 頂層設計
- 4.3.2 第二層設計
- 4.3.3 第三層設計
- 4.3.4 第四層設計
- 4.3.5 自底向上實現與單元測試
- 4.3.6 開發過程小結
- 4.4 Python 模塊*
- 4.4.1 模塊的創建和使用
- 4.4.2 Python 程序架構
- 4.4.3 標準庫模塊
- 4.4.4 模塊的有條件執行
- 4.5 練習
- 第 5 章 圖形編程
- 5.1 概述
- 5.1.1 計算可視化
- 5.1.2 圖形是復雜數據
- 5.1.3 用對象表示復雜數據
- 5.2 Tkinter 圖形編程
- 5.2.1 導入模塊及創建根窗口
- 5.2.2 創建畫布
- 5.2.3 在畫布上繪圖
- 5.2.4 圖形的事件處理
- 5.3 編程案例
- 5.3.1 統計圖表
- 5.3.2 計算機動畫
- 5.4 軟件的層次化設計:一個案例
- 5.4.1 層次化體系結構
- 5.4.2 案例:圖形庫 graphics
- 5.4.3 graphics 與面向對象
- 5.5 練習
- 第 6 章 大量數據的表示和處理
- 6.1 概述
- 6.2 有序的數據集合體
- 6.2.1 字符串
- 6.2.2 列表
- 6.2.3 元組
- 6.3 無序的數據集合體
- 6.3.1 集合
- 6.3.2 字典
- 6.4 文件
- 6.4.1 文件的基本概念
- 6.4.2 文件操作
- 6.4.3 編程案例:文本文件分析
- 6.4.4 緩沖
- 6.4.5 二進制文件與隨機存取*
- 6.5 幾種高級數據結構*
- 6.5.1 鏈表
- 6.5.2 堆棧
- 6.5.3 隊列
- 6.6 練習
- 第 7 章 面向對象思想與編程
- 7.1 數據與操作:兩種觀點
- 7.1.1 面向過程觀點
- 7.1.2 面向對象觀點
- 7.1.3 類是類型概念的發展
- 7.2 面向對象編程
- 7.2.1 類的定義
- 7.2.2 對象的創建
- 7.2.3 對象方法的調用
- 7.2.4 編程實例:模擬炮彈飛行
- 7.2.5 類與模塊化
- 7.2.6 對象的集合體
- 7.3 超類與子類*
- 7.3.1 繼承
- 7.3.2 覆寫
- 7.3.3 多態性
- 7.4 面向對象設計*
- 7.5 練習
- 第 8 章 圖形用戶界面
- 8.1 圖形用戶界面概述
- 8.1.1 程序的用戶界面
- 8.1.2 圖形界面的組成
- 8.1.3 事件驅動
- 8.2 GUI 編程
- 8.2.1 UI 編程概述
- 8.2.2 初識 Tkinter
- 8.2.3 常見 GUI 構件的用法
- 8.2.4 布局
- 8.2.5 對話框*
- 8.3 Tkinter 事件驅動編程
- 8.3.1 事件和事件對象
- 8.3.2 事件處理
- 8.4 模型-視圖設計方法
- 8.4.1 將 GUI 應用程序封裝成對象
- 8.4.2 模型與視圖
- 8.4.3 編程案例:匯率換算器
- 8.5 練習
- 第 9 章 模擬與并發
- 9.1 模擬
- 9.1.1 計算機建模
- 9.1.2 隨機問題的建模與模擬
- 9.1.3 編程案例:乒乓球比賽模擬
- 9.2 原型法
- 9.3 并行計算*
- 9.3.1 串行、并發與并行
- 9.3.2 進程與線程
- 9.3.3 多線程編程的應用
- 9.3.4 Python 多線程編程
- 9.3.5 小結
- 9.4 練習
- 第 10 章 算法設計和分析
- 10.1 枚舉法
- 10.2 遞歸
- 10.3 分治法
- 10.4 貪心法
- 10.5 算法分析
- 10.5.1 算法復雜度
- 10.5.2 算法分析實例
- 10.6 不可計算的問題
- 10.7 練習
- 第 11 章 計算+X
- 11.1 計算數學
- 11.2 生物信息學
- 11.3 計算物理學
- 11.4 計算化學
- 11.5 計算經濟學
- 11.6 練習
- 附錄
- 1 Python 異常處理參考
- 2 Tkinter 畫布方法
- 3 Tkinter 編程參考
- 3.1 構件屬性值的設置
- 3.2 構件的標準屬性
- 3.3 各種構件的屬性
- 3.4 對話框
- 3.5 事件
- 參考文獻