ООП: Наследование в Python

1. Объектно-ориентированное программирование

Занятие №16
Объектно-ориентированное
программирование

2. Наследование — одна из концепций объектно-ориентированного программирования (ООП). Наследование позволяет объявить класс,

Наследование — одна из концепций объектноориентированного программирования (ООП).
Наследование позволяет объявить класс, который
дублирует функциональность уже существующего
класса.
С помощью этой концепции вы сможете расширить
возможности своего класса.

3. Синтаксис

class BaseClass:
Тело родительского класса
class DerivedClass(BaseClass):
Тело дочернего класса

4. Задача. Пример наследования

Полигон — замкнутая геометрическая фигура. У полигона 3 и более сторон.
class Polygon:
def __init__(self, no_of_sides):
self.n = no_of_sides
self.sides = [0 for i in range(no_of_sides)]
def inputSides(self):
self.sides = [float(input("Введите сторону " + str(i+1)+ " : ")) for i in range(self.n)]
def dispSides(self):
for i in range(self.n):
print("Сторона", i+1, " — ", self.sides[i])

5. Объяснение

В этом классе объявлено несколько переменных. Одна хранит количество
сторон — n. Вторая, sides — это список, в нём находятся размеры сторон.
Метод inputSides() принимает размер каждой стороны, а dispSides() выводит
их на экран.
Треугольник — это полигон с 3 сторонами. Теперь мы можем создать класс
Triangle, который наследует весь функционал Polygon. Благодаря этому все
атрибуты класса Polygon становятся доступны в Triangle.
Так что нам не нужно объявлять все переменные и методы снова.

6. Давайте создадим класс Triangle:

class Triangle(Polygon):
def __init__(self):
Polygon.__init__(self,3)
def findArea(self):
a, b, c = self.sides
# Вычисляем полупериметр
s = (a + b + c) / 2
area = (s*(s-a)*(s-b)*(s-c)) ** 0.5
print('Площадь треугольника равна %0.2f' %area)

7. В классе есть и собственный метод findArea(). Он вычисляет площадь треугольника и выводит ее на экран. Попробуем запустить нашу

программу:
>>> t = Triangle()
>>> t.inputSides()
Введите сторону 1 : 3
Введите сторону 2 : 5
Введите сторону 3 : 4
>>> t.dispSides()
Сторона 1 — 3.0
Сторона 2 — 5.0
Сторона 3 — 4.0
>>> t.findArea()
Площадь треугольника равна 6.

8. from math import pi

Рассмотрим следующий пример:
from math import pi
class Circle:
def init (self, radius):
self.r = radius
def area(self):
return pi * self.r ** 2
class Rectangle:
def init (self, a, b):
self.a = a
self.b = b
def area(self):
return self.a * self.b

9. Наблюдение: Square – частный случай Rectangle

class Square:
def
init
=a
(self, a): self.a
def area(self):
return self.a * self.a

10. Задача: реализовать метод perimeter() у всех фигур

Сейчас нам нужно добавитьего во все три класса — но это лишняя
работа, ведьпериметр квадрата вычисляется так же, каки периметр
прямоугольника.
А любаялишняя работа не только отнимает время
у программиста, но и увеличивает вероятность допустить ошибку.

11. Задача: реализовать метод perimeter() у всех фигур

Резюмируем наши наблюдения:
– Класс Square является частным случаем класса Rectangle;
– Если бы имелсяспособ явно запрограммироватьэто отношение,
то наш код получился более коротким и,что важно,
согласованным (еслипериметр прямоугольника вычисляется
правильно,то периметр квадрата автоматически вычисляется
правильно).

12. Наследование

Наследование — это механизм,позволяющий
запрограммировать отношение вида «класс B является частным
случаем класса A».
В этом случаекласс A также называется базовым классом, а B —
производным классом.

13. Синтаксис наследования

Чтобы наследовать класс B от класса A (то есть, чтобы
запрограммировать отношение «класс B являетсячастным случаем
класса A»),нужно написать так:
class A:
pass
class B(A):
pass

14. Иерархия классов

15. Иерархия геометрических фигур

Shape
Circle
Rectangle
Square

16. Механизм наследования

17. Механизм наследования

Вопрос:Что происходит, когда класс B наследуется от класса A (т.е.
когда мы пишем class B(A))?
Ответ:Меняется процедура поиска методов и атрибутов в
классе B.

18. Механизм наследования

Мы знаем, что у «простого» объекта (который ни от кого не
наследуется) нельзя вызвать несуществующий метод или
прочитать несуществующий атрибут:
class C:
def foo(self):
print('foo')
c = C()
c.foo()
c.bar()
# ok
# error

19. Механизм наследования

Если класс наследован от другого класса, то проверка
существования метода (или атрибута) осуществляется так:
– сперва метод ищется в исходном (производном) классе;
– если его там нет,он ищется в базовом классе;
– предыдущие шаги повторяются до тех пор, пока метод не будет
найден, или пока процедура не дойдет до класса, который ни от
кого не наследуется.

20. Пример

class BaseC:
def bar(self):
print('bar')
class C(BaseC):
def foo(self):
print('foo')
c = C()
c.foo()
c.bar()
c.baz()
классе
# ok
-- этот метод есть в производном классе
# ok
-- этот метод есть в базовом классе
# error -- этого метода нет ни в производном, ни в базовом

21. Наследование на примере геометрических фигур

22. Использование методов базового класса

Реализуем в классе Shape метод describe, который будет
печатать название собственного класса:
class Shape:
def describe(self):
# Атрибут class
содержит класс или тип объекта self # Атрибут
name
содержит строку,
# в которой написано название класса или типа print("Класс:
{}".format(self. class . name ))

23. Использование методов базового класса

Убедимся, что метод describe работает для классов Circleи Rectangle
from math import pi
class Circle(Shape):
def init (self, radius): self.r = radius
class Rectangle(Shape):
def init (self, a, b): self.a = a
self.b = b
def area(self):
return pi * self.r ** 2
def area(self):
return self.a * self.b

24. Использование методов базового класса

shape = Shape()
shape.describe() # =>
Класс: Shape
circle = Circle(1)
circle.describe() # =>
Класс: Circle
rectangle = Rectangle(1, 2)
rectangle.describe()
# => Класс: Rectangle

25. Как добавить в производный класс новый метод, которого нет в базовом классе.

Добавим в классCircleметод square,который решает знаменитую
задачу квадратуры круга — возвращает квадрат (внашем случае
— объект Rectangle с равными сторонами), который по площади
равен площади исходного круга.

26. Квадратура круга

class Circle(Shape):
def init (self, radius):
self.r = radius
def area(self):
return pi * self.r ** 2
def square(self):
side = pi ** 0.5 * self.r
return Rectangle(side, side)

27. Квадратура круга

circle
= Circle(1)
square = circle.square()
print("Площадь круга: {}".format(circle.area())) # => Площадь круга:
3.141592653589793
print("Площадь квадрата: {}".format(square.area())) # => Площадь
квадрата: 3.1415926535897927
print("Радиус круга: {}".format(circle.r)) # => Радиус круга: 1
print("Длина стороны квадрата: {}".format(square.a)) # => Длина стороны
квадрата: 1.7724538509055159

28. Множественное наследование

29. Множественное наследование — это возможность класса иметь более одного родительского класса. 

Множественное наследование — это возможность класса
иметь более одного родительского класса.
class Base1:
pass
class Base2:
pass
# этот класс наследует сразу от двух родительских классов:
Base1 и Base2
class MultiDerived(Base1, Base2):
pass

30. Многоуровневое наследование

31. Мы также можем наследовать класс от уже наследуемого. Это называется многоуровневым наследованием. Оно может иметь сколько

угодно уровней.
В многоуровневом наследовании свойства родительского
класса и наследуемого от него класса передаются новому
наследуемому классу.

32. Класс Derived1 наследуется от класса Base, а класс Derived2 — от класса Derived1.

class Base:
pass
class Derived1(Base):
pass
class Derived2(Derived1):
pass

33. Расширение методов

34. Иерархия геометрических фигур

Shape
Circle
Rectangle
Square

35.

from math import pi
class Shape:
def describe(self):
print("Класс: {}".format(self. class . name
class Circle(Shape):
def init (self, radius): self.r = radius
def area(self):
return pi * self.r ** 2
def perimeter(self): return 2 * pi * self.r
class Rectangle(Shape):
def init (self, a, b): self.a = a
self.b = b
def area(self):
return self.a * self.b
def perimeter(self):
return 2 * (self.a + self.b)
))

36. Наследуем класс Square от класса Rectangle

class Square(Rectangle): pass
side = 5
sq = Square(side, side)
print(sq.area())
# => 25
print(sq.perimeter()) # => 20

37. Наследуем класс Square от класса Rectangle

Поскольку мы никак не «заполнили» код класса Square, то он будет
иметь те же самые методы,что были у класса Rectangle.
Мы хотим,чтобыконструктор класса Square принимал на вход
один аргумент (длинустороны).
Однако конструктор класса Rectangle принимает на вход два аргумента
(ширину и высоту). Как быть?

38. Расширение метода

Такаяпроцедура (когда метод производного класса
дополняет аналогичный метод базового класса)
называется расширением метода,а в коде это выглядит
следующим образом:
class Square(Rectangle):
def
init
(self, size): print('Создаём
квадрат') super().
init (size,
size)
Вызываем конструктор базового класса

39. Расширение метода

sq = Square(2)
# => Создаём квадрат
print(sq.area()) # => 4
print(sq.perimeter()) # => 8
print(sq.a)
# => 2

40. Использование методов наследников в базовом классе

Использование методов наследников
вбазовом классе

41. Задача: вывести на экран «описание» фигуры

Напишем универсальную (т.е. полиморфную) функцию для этого:
def describe_shape(shape):
print("Периметр: {}\nПлощадь: {}".format( shape.perimeter(),
shape.area()))
describe_shape(sq)

42. Если на вход этой функции подать переменную неправильного типа?

Программа завершится с ошибкой:
describe_shape(5)
AttributeError
Traceback (most recent call last)
...
AttributeError: 'int' object
has
no attribute 'perimeter'

43. Правильное решение – добавить соответствующий метод в базовый класс

В нашем случае можно просто немного дополнить метод describe
класса Shape:
class Shape:
def describe(self):
print("Класс: {}\nПериметр:
Добавим ещё и название
self. class . name ,
self.perimeter(), self.area()))
{}\nПлощадь:
класса
{}".format( #

44. Методы наследников в базовом классе

Обратите внимание, что у класса Shape нет методов perimeter()и
area(),поэтому метод describe() не будет работать для объектов этого
класса. Но у всех производных классов эти методы есть, поэтому
для них все сработает правильно:
sq = Square(3)
# => Создаём квадрат
sq.describe()
# => Класс: Square
# => Периметр: 12
# => Площадь: 9

45. Переопределение методов

46. «Починим» метод describe() для класса Shape

class Shape:
def describe(self):
print("Класс: {}\nПериметр:
self. class .
self.area()))
def area(self): return
None
def perimeter(self): return
None
name ,
{}\nПлощадь:
{}".format(
self.perimeter(),

47.

shape = Shape()
circle = Circle(5)
rectangle = Rectangle(3, 4)
square = Square(5)
# => Создаём квадрат
shape.describe()
# => Класс: Shape
# => Периметр: None
# => Площадь: None
rectangle.describe()
# => Класс: Rectangle
# => Периметр: 14
# => Площадь: 12
circle.describe()
# => Класс: Circle
# => Периметр: 31.41592653589793
# => Площадь: 78.53981633974483
square.describe()
# => Класс: Square
# => Периметр: 20
# => Площадь: 25

48. Переопределение методов

Это называется переопределением методов.
В отличие от расширения методов,в данном случаеметод area()
базового класса не используется при реализации метода area()
производного класса;то же самое относится и к методу perimeter().

49. Множественное наследование

50. Множественное наследование

Python предоставляет возможность наследоваться сразу от
нескольких классов.
Такой механизм называется множественное наследование, и он
позволяет вызывать в производном классе методы разных
базовыхклассов.

51. Пример

class Base1:
def tic(self):
print("tic")
class Base2:
def tac(self):
print("tac")
class Derived(Base1, Base2): pass
d = Derived()
d.tic()
# метод,
наследованный
от
Base1
d.tac()
# метод,
наследованный
от
Base2

52. Проблемы множественного наследования

– Что, если названиякаких-то методов в базовых классах
совпадают?
– И какой из нихбудет вызван из производного класса?

53. Множественное наследование: пример

Мы знаем,что квадрат является не только прямоугольником, но еще
и правильным многоугольником.
В любой правильный многоугольник, например, можно
вписать окружность, а в произвольный прямоугольник —
нельзя.
Давайте напишем отдельный класс RegularPolygon для
правильных многоугольников.

54. Пример

from math import tan, pi
class RegularPolygon:
def init (self, side,
n): self.side = side
стороны self.n = n
# число
# длина
сторон
def inscribed_circle_radius(self): '''Радиус вписанной
окружности'''
return self.side / (2 * tan(pi / self.n))

55. Пример

Квадрат можно отнаследовать от прямоугольника и правильного
многоугольника. Обратите внимание на конструктор класса Square:
class Square(Rectangle, RegularPolygon): def init (self,
a):
# Приходится явно вызывать конструкторы базовых классов Rectangle. init
(self, a, a)
RegularPolygon. init (self, a, 4)
s = Square(5)
s.describe()
# метод
класса Rectangle
print(s.inscribed_circle_radius())
# метод
класса RegularPolygon