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Python继承与多态

Python作为一门高级编程语言,是很受开发人员喜爱的。在Python中,继承和多态是两个十分重要的概念。继承让我们能够使用已经存在的类来定义新的类,而多态则让程序能够根据实际情况来选择不同的方法实现。在本文中,我们将从多个方面来详细介绍Python中的继承和多态。

一、继承

Python支持继承,即一个派生类可以继承基类的方法和属性。这意味着我们可以使用已经存在的类来定义新的类。Python中的继承语法使用关键字 classsuper 来实现。我们来看一个例子:

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    
    def show_info(self):
        print(f'My name is {self.name}, and I am {self.age} years old.')

class Student(Person):
    def __init__(self, name, age, id_num):
        super().__init__(name, age)
        self.id_num = id_num
    
    def show_info(self):
        super().show_info()
        print(f'My student ID is {self.id_num}.')

在这个例子中,Person 是我们的基类,而 Student 是我们从 Person 派生出来的子类。我们可以通过继承,获得 Person 中的方法和属性,这样就不用再重复编写代码了。在 Student 中,我们也可以使用和重写 Person 中的方法。这样,我们就可以很方便地扩展已有的类了。

以上是Python中继承的简单示例。下面,让我们来看看更多有趣的用例。

二、多重继承

Python还支持多重继承,即一个派生类可以有多个基类。Python的多重继承语法使用逗号来分隔多个基类,如下所示:

class A:
    def foo(self):
        print('A')

class B:
    def foo(self):
        print('B')
        
class C(A, B):
    def bar(self):
        self.foo()

c = C()
c.bar()

在这个例子中,C 是由 AB 派生出来的子类。注意到 AB 都定义了名为 foo 的方法。当我们调用 C 中的 bar 方法时,会自动选择 C 自身的 foo 方法,即使它在多个基类中都存在。这就是Python中的方法冲突解决机制,叫做方法解析顺序 (MRO)

三、抽象类与接口

抽象类和接口是面向对象编程中的两个概念。Python中可以通过抽象基类(ABC)来定义抽象类和接口。抽象类是指不能被实例化的类,而接口是指只包含抽象方法的类。我们来看一个例子:

from abc import ABC, abstractmethod

class Drawable(ABC):
    @abstractmethod
    def draw(self):
        pass

class Rectangle(Drawable):
    def draw(self):
        print('Drawing a rectangle...')

class Circle(Drawable):
    def draw(self):
        print('Drawing a circle...')

shapes = [Rectangle(), Circle()]
for shape in shapes:
    shape.draw()

在这个例子中,我们先定义了一个名为 Drawable 的抽象基类,它定义了一个名为 draw 的抽象方法。然后,我们从 Drawable 派生出了两个具体的类 RectangleCircle。这两个类都重写了 Drawable 中的 draw 方法,分别画了一个矩形和一个圆形。最后,我们定义了一个名为 shapes 的列表,里面包含了两个形状,然后遍历这个列表,调用每个形状的 draw 方法。

通过抽象基类,我们可以定义规范,然后其他类可以依照这个规范来实现。这就是接口的作用。在Python中,由于没有接口的概念,我们可以通过继承抽象基类来实现。

四、总结

通过以上例子,我们可以看到Python中继承和多态的魅力。继承让我们能够使用已经存在的类来定义新的类,从而实现代码重用;多态让程序能够根据实际情况来选择不同的方法实现,从而提高了代码的灵活性。抽象类和接口则可以让我们定义规范,方便其他类依照这个规范来实现。在实际开发中,我们需要根据具体情况来选择使用这些特性。希望本文能够对你理解Python的继承和多态有所帮助。