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Python面向对象编程(OOP)详解

一、类与对象基础

面向对象编程的核心是类和对象的概念...

1. 类定义与实例化

class Dog:
    # 类属性
    species = "哺乳动物"
    
    # 构造方法
    def __init__(self, name, age):
        # 实例属性
        self.name = name
        self.age = age
    
    # 实例方法
    def bark(self):
        print(f"{self.name}说: 汪汪!")

# 创建对象
my_dog = Dog("旺财", 3)
my_dog.bark()  # 输出: 旺财说: 汪汪!

二、面向对象四大支柱

面向对象编程基于四个核心概念...

1. 继承示例

class Animal:
    def speak(self):
        pass

class Cat(Animal):
    def speak(self):
        print("喵喵~")

class Dog(Animal):
    def speak(self):
        print("汪汪!")

# 多态表现
animals = [Cat(), Dog()]
for animal in animals:
    animal.speak()  # 不同对象表现不同

三、高级OOP特性

Python支持多种面向对象高级特性...

1. 类方法与静态方法

class MyClass:
    @classmethod
    def class_method(cls):
        print(f"调用类方法，类名: {cls.__name__}")
    
    @staticmethod
    def static_method():
        print("调用静态方法，无需类或实例引用")

# 调用方法
MyClass.class_method()
MyClass.static_method()

2. 属性装饰器

class Circle:
    def __init__(self, radius):
        self._radius = radius
    
    @property
    def radius(self):
        return self._radius
    
    @radius.setter
    def radius(self, value):
        if value > 0:
            self._radius = value
        else:
            raise ValueError("半径必须为正数")
    
    @property
    def area(self):
        return 3.14 * self._radius ** 2

# 使用属性
c = Circle(5)
print(c.area)  # 输出: 78.5
c.radius = 10  # 使用setter方法

四、特殊方法与操作符重载

Python通过特殊方法实现操作符重载...

class Vector:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y
    
    def __add__(self, other):
        return Vector(self.x + other.x, self.y + other.y)
    
    def __str__(self):
        return f"Vector({self.x}, {self.y})"
    
    def __repr__(self):
        return f"Vector({self.x}, {self.y})"

# 使用重载操作符
v1 = Vector(2, 3)
v2 = Vector(4, 5)
v3 = v1 + v2  # 使用__add__
print(v3)     # 使用__str__: Vector(6, 8)

五、设计模式实践

常见设计模式在Python中的实现...

1. 单例模式

class Singleton:
    _instance = None
    
    def __new__(cls):
        if not cls._instance:
            cls._instance = super().__new__(cls)
        return cls._instance

# 测试单例
s1 = Singleton()
s2 = Singleton()
print(s1 is s2)  # 输出: True

2. 工厂模式

class ShapeFactory:
    def create_shape(self, shape_type):
        if shape_type == "circle":
            return Circle()
        elif shape_type == "rectangle":
            return Rectangle()
        else:
            raise ValueError("不支持的形状类型")

# 使用工厂
factory = ShapeFactory()
circle = factory.create_shape("circle")