Программирование на языке Python Лекция 12. Наследование и полиморфизм

1. Программирование на языке Python

Лекция 12. Наследование и
полиморфизм
Заманова С.К.

2.

План лекции
Понятие наследования
Метод super()
Примеры
применения
механизма
наследования в действии
Полиморфизм.
Примеры реализации полиморфизма

3. Объектно-ориентированное программирование

3
Объектно-ориентированное программирование
• Объектно-ориентированное программирование
(ООП) — методология программирования, основанная на
представлении программы в виде совокупности объектов,
каждый из которых является экземпляром определённого
класса, а классы образуют иерархию наследования.
• В основе ООП лежит простая и элегантная идея, в
соответствии с которой главное в программе - это данные.
Именно они определяют, какие методы будут
использоваться для их обработки.
• Т. е. данные первичны, код для обработки этих данных вторичен.

4. Свойства объектно-ориентированного программирования

4
Свойства объектно-ориентированного программирования
• Наследование (возможность создания новых классов на
базе старых);
• Инкапсуляция (возможность изолирования данных и
методов от остальной части программы);
• Полиморфизм (возможность выполнять одну и ту же
операцию с классами различных типов, если они имеют
общие свойства)..

5. Программирование на языке Python

5
Программирование
на языке Python
Наследование в Python
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

6. Наследование

6
Наследование
Механизм наследования позволяет создать новый класс
на основе уже существующего.
При этом новый класс включает в себя как свойства и
методы родительского класса, так и новые (собственные)
атрибуты.
Эти новые атрибуты и отличают свежесозданный класс от
его родителя.

7. Наследование

7
Наследование
Для того, чтобы в Python создать новый класс с помощью
механизма наследования, необходимо воспользоваться
следующим синтаксисом:
Синтаксис
class <имя_нового_класса>(<имя_родителя>):
Теперь давайте рассмотрим пример применения
механизма наследования в действии.
Перед нами класс Phone (Телефон), у которого есть одно
свойство is_on и три метода:
Инициализатор: _init_()
Включение: turn_on()
Звонок: call()

8. Наследование

8
Наследование
Python
# Родительский класс
class Phone:
# Инициализатор
def __init__(self):
self.is_on = False
# Включаем телефон
def turn_on(self):
self.is_on = True
# Если телефон включен, делаем звонок
def call(self):
if self.is_on:
print(‘ Making call...')

9. Наследование

9
Наследование
В результате объект такого класса получит следующий
набор атрибутов:
Python
>>> my_phone = Phone()
>>> dir(my_phone)
['_class_', '_delattr_', '_dict_', '_dir_', '_doc_', '_eq_', '_format_',
'_ge_', '_getattribute_', '_gt_', '_hash_', '_init_',
'_init_subclass_', '_le_', '_lt_', '_module_', '_ne_', '_new_',
'_reduce_', '_reduce_ex_', '_repr_', '_setattr_', '_sizeof_',
'_str_', '_subclasshook_', '_weakref_', 'call', 'is_on', 'turn_on']
Среди данной совокупности атрибутов нас больше всего
интересуют пользовательские свойства и методы: '_init_',
'call', 'is_on', 'turn_on‘.

10. Наследование

10
Наследование
А теперь предположим, что мы захотели создать новый
класс - MobilePhone (Мобильный телефон).
Хоть этот класс и новый, но это по-прежнему телефон, а
значит - его все так же можно включить и по нему можно
позвонить.
А раз так, то нам нет смысла реализовывать этот
функционал заново, а можно просто унаследовать его от
класса Phone.
Выглядит это так:

11. Наследование

11
Наследование
Python
class Phone:
def __init__(self):
self.is_on = False
def turn_on(self):
self.is_on = True
def call(self):
if self.is_on:
print(‘ Making call...')

12. Наследование

12
Наследование
# Унаследованный класс
class MobilePhone(Phone):
# Добавляем новое свойство battery
def __init__(self):
super().__init__()
self.battery = 0
# Заряжаем телефон на величину переданного значения
def charge(self, num):
self.battery = num
print(f ' Charging battery up to ... {self.battery}%')

13. Наследование

13
Наследование
Как вы видите, в новом классе добавились свойство
battery и метод charge(). При этом мы помним, что это
класс-потомок Phone, а значит от унаследовал и его
функционал тоже. Создадим объект нового класса и
посмотрим список его атрибутов:
Python
>>> my_mobile_phone = MobilePhone()
>>> dir(my_mobile_phone)
['__class__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__',
'__eq__', '__format__', '__ge__', '__getattribute__', '__gt__',
'__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__le__', '__lt__',
'__module__', '__ne__', '__new__', '__reduce__',
'__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__',
'__str__', '__subclasshook__', '__weakref__', 'battery', 'call',
'charge', 'is_on', 'turn_on']

14. Наследование

14
Наследование
Теперь мы видим, что пользовательские атрибуты состоят
из унаследованных ('is_on', 'call', 'turn_on') и новых ('_init_',
'battery', 'charge').
Все они теперь принадлежат классу MobilePhone.
Пример использования:
Python
# Импортируем оба класса
>>> from phone import Phone, MobilePhone
# Создаем объект класса MobilePhone
>>> my_mobile_phone = MobilePhone()

15. Наследование

15
Наследование
# Включаем телефон и делаем звонок
>>> my_mobile_phone.turn_on()
>>> my_mobile_phone.call()
Making call...
# Заряжаем мобильный телефон
>>> my_mobile_phone.charge(76)
Charging battery up to ... 76%

16. Наследование

16
Наследование
Что такое super?
Как вы могли заметить, в инициализаторе (метод _init_)
наследуемого класса вызывается метод super(). Что это за
метод и зачем он нужен?
Главная задача этого метода - дать возможность
наследнику обратиться к родительскому классу.
В классе родителе Phone есть свой инициализатор, и
когда в потомке MobilePhone мы так же создаем
инициализатор (а он нам действительно нужен, так как
внутри него мы хотим объявить новое свойство) - мы его
перегружаем.
Иными словами, мы заменяем родительский метод _init_()
собственным одноименным методом.

17. Наследование

17
Наследование
Это чревато тем, что родительский метод просто в
принципе не будет вызван, и мы потеряем его функционал
в классе наследнике.
В конкретном случае, потеряем свойство is_on.
Чтобы такой потери не произошло, мы можем:
1. Внутри инициализатора класса-наследника вызвать
инициализатор родителя (для этого вызываем метод
super()._init_())
2. А затем просто добавить новый функционал.

18. Наследование

18
Наследование
Давайте еще раз взглянем на метод _init_() класса
MobilePhone:
def __init__(self):
____super().__init__()
____self.battery = 0
Обратите внимание, что вызывать родительский метод
необходимо в первую очередь.

19. Программирование на языке Python

19
Программирование
на языке Python
Полиморфизм в Python
К.Ю. Поляков, Е.А. Ерёмин, 2013
http://kpolyakov.spb.ru

20. Полиморфизм

20
Полиморфизм
Полиморфизм позволяет перегружать одноименные
методы родительского класса в классах-потомках.
Что дает возможность использовать перегруженный метод
в случаях, когда мы еще не знаем, для какого именно
класса он будет вызван.
Мы просто указываем имя метода, а объект класса, к
которому он будет применен, определится по ходу
выполнения программы.
Базовый класс
Метод Х
Производный класс
Метод Х

21. Полиморфизм

21
Полиморфизм
[греч. poly — много и morphe — вид, форма, образ]
Полиморфизм (polymorphism)
имеется несколько реализаций
алгоритма
выбор реализации осуществляется в
зависимости от типа объекта и типа
параметров
Механизмы реализации:
Перегрузка (overload) метода
Переопределение (override) метода
(Химия) В химии свойство тел, одинаковых по химическому составу и построению, принимать различные кристаллические
формы (Графит и Алмаз)
(Биология) Существование особей одного и того же вида с различными по строению формами. Полиморфизм пчел и муравьев.

22. Полиморфизм.

22
Полиморфизм.
Пример переопределения методов
Прямоугольник Площадь
Фигура
Площадь
Круг
Площадь
Связывание объекта и метода
Статическое (раннее)
Динамическое (позднее)

23. Полиморфизм

23
Полиморфизм
Чтобы стало более понятно, давайте рассмотрим пример:
# Родительский класс
class Phone:
def __init__(self):
self.is_on = False
def turn_on(self):
pass
def call(self):
pass
# Метод, который выводит короткую сводку по классу Phone
def info(self):
print(f 'Class name: {Phone.__name__}')
print(f 'If phone is ON: {self.is_on}')

24. Полиморфизм

24
Полиморфизм
# Унаследованный класс
class MobilePhone(Phone):
def __init__(self):
super().__init__()
self.battery = 0
# Такой же метод, который выводит короткую сводку по классу
MobilePhone
# Обратите внимание, что названия у методов совпадают - оба
метода называются info()
# Однако их содержимое различается
def info(self):
print(f 'Class name: {MobilePhone.__name__}')
print(f 'If mobile phone is ON: {self.is_on}')
print(f 'Battery level: {self.battery}')

25. Полиморфизм

25
Полиморфизм
# Демонстрационная функция
# Создаем список из классов
# В цикле перебираем список и для каждого элемента
списка (а элемент - это класс)
# создаем объект и вызываем метод info()
# Главная особенность: запись object.info() не дает информацию об объекте, для которого будет вызван метод info()
# Это может быть объект класса Phone, а может - объект
класса MobilePhone
# И только в момент исполнения кода становится ясно,
для какого именно объекта нужно вызывать метод info()
def show_polymorphism():
for item in [Phone, MobilePhone]:
print('-------')
object = item()
object.info()

26. Полиморфизм

26
Полиморфизм
Вызываем наш демонстрационный метод:
Python
>>> from phone import Phone, MobilePhone
>>> from phone import show_polymorphism
>>> show_polymorphism()
------Class name: Phone
If phone is ON: False
------Class name: MobilePhone
If mobile phone is ON: False
Battery level: 0

27. Итак:

27
Итак:
- Мы с вами узнали, почему при разработке современных
программ использование объектно-ориентированного
подхода является обязательным условием.
- Также разобрались в понятиях Класс, Объект
(Экземпляр), Атрибут, Свойство (Поле), Метод.
- Далее посмотрели, какими эти самые атрибуты, свойства
и методы бывают.
- А еще научились отличать Protected атрибуты от Private и
разобрались, как реализована модель уровней доступа к
атрибутам непосредственно в Python.
- Научились реализовывать наследование и полиморфизм
- Теперь давайте постараемся эти знания применить на
практике.

28. Задача "Покупка дома"

28
Задача "Покупка дома"
С помощью подхода ООП и средств Python в рамках данной
задачи необходимо реализовать следующую предметную
структуру:
Классовая структура
• Есть Человек, характеристиками которого являются:
1. Имя
2. Возраст
3. Наличие денег
4. Наличие собственного жилья
• Человек может:
1. Предоставить информацию о себе
2. Заработать деньги
3. Купить дом

29. Задача "Покупка дома"

29
Задача "Покупка дома"
• Также же есть Дом, к свойствам которого относятся:
1. Площадь
2. Стоимость
• Для Дома можно:
1. Применить скидку на покупку
• Также есть Небольшой Типовой Дом, обязательной
площадью 40м2.

30. Задание. Часть 1. Класс Human

30
Задание. Часть 1. Класс Human
1. Создайте класс Human.
2. Определите для него два статических поля: default_name
и default_age.
3. Создайте метод __init__(), который помимо self
принимает еще два параметра: name и age. Для этих
параметров задайте значения по умолчанию, используя
свойства default_name и default_age. В методе __init__()
определите четыре свойства: Публичные - name и age.
Приватные - money и house.
4. Реализуйте справочный метод info(), который будет
выводить поля name, age, house и money.
5. Реализуйте справочный статический метод default_info(),
который будет выводить статические поля default_name
и default_age.

31. Задание. Часть 1. Класс Human

31
Задание. Часть 1. Класс Human
6. Реализуйте приватный метод make_deal(), который будет
отвечать за техническую реализацию покупки дома:
уменьшать количество денег на счету и присваивать ссылку
на только что купленный дом. В качестве аргументов
данный метод принимает объект дома и его цену.
7. Реализуйте метод earn_money(), увеличивающий
значение свойства money.
8. Реализуйте метод buy_house(), который будет проверять,
что у человека достаточно денег для покупки, и совершать
сделку. Если денег слишком мало - нужно вывести
предупреждение в консоль. Параметры метода: ссылка на
дом и размер скидки

32. Задание. Часть 2. Класс House

32
Задание. Часть 2. Класс House
1. Создайте класс House
2. Создайте метод __init__() и определите внутри него два
динамических свойства: _area и _price. Свои начальные
значения они получают из параметров метода __init__()
3. Создайте метод final_price(), который принимает в
качестве параметра размер скидки и возвращает цену с
учетом данной скидки.

33. Задание. Часть 3. Класс SmallHouse

33
Задание. Часть 3. Класс SmallHouse
1. Создайте класс SmallHouse, унаследовав его
функционал от класса House
2. Внутри класса SmallHouse переопределите метод
__init__() так, чтобы он создавал объект с площадью 40м2
.

34. Задание. Часть 4. Выполнение

34
Задание. Часть 4. Выполнение
1. Вызовите справочный метод default_info() для класса
Human
2. Создайте объект класса Human
3. Выведите справочную информацию о созданном объекте
(вызовите метод info()).
4. Создайте объект класса SmallHouse
5. Попробуйте купить созданный дом, убедитесь в
получении предупреждения.
6. Поправьте финансовое положение объекта - вызовите
метод earn_money()
7. Снова попробуйте купить дом
8. Посмотрите, как изменилось состояние объекта
класса Human