類的繼承和多型，簡易的Python面向物件教程

作者：麥叔

面向物件是所有高階語言（Python，Java，C++等）的基石，是重中之重。

這個文章系列的目的是透過簡單易懂的例子，深入淺出，讓Python學習者牢固的掌握Python面向物件的概念和方法。

本系列包括：

面向物件（1） - 屬性，構造方法，self關鍵詞。

面向物件（2） - 例項方法 （本文）

面向物件（3） - 類屬性和類方法

面向物件（4） - 繼承和多型，以及一個綜合小遊戲案例

類的繼承，父類，子類

看這張圖：

上面有一條小狗，代表了普通的狗。

下面有警犬，牧羊犬和寵物犬，他們都是狗。

但他們又有獨特的特點，具有額外的屬性或者技能。

警犬有偵探功能，所以有detect（）方法，有額外的屬性ability，表示它的偵探能力等級。

牧羊犬有保護養的功能，所以有protect（）方法，有額外的num_of_sheeps表示它可以保護幾隻羊。

寵物犬有唱歌的功能，所以有sing（）方法，有額外的屬性price表示價格。

動物界具有天然的繼承關係，人類也是，我們一代代繼承下來。繼承了前輩們的屬性和能力，又發展了自己獨特的屬性和能力。

在圖中的例子，我們如何在程式中表示普通的狗，牧羊犬，警犬等呢？

我們可以把detect（）， protect（）等函式和屬性直接加在Dog裡面，但這並不合理，因為並不是所有的狗可以偵查，並不是所有的狗都可以保護養。

正確的作法是建立新的類，這些新的類繼承Dog類：

SheepDog 表示牧羊犬

PoliceDog 表示警犬

PetDog 表示寵物犬

在這裡Dog被稱為

父類

，SheepDog等被稱為

子類

。

子類會自動擁有父類的屬性和方法，自己也可以新增自己的獨特屬性和方法。

子類的定義

現在來定義SheepDog。先看看我們原來的Dog類：

#類是一個模板

class Dog：

num_of_dogs = 0 # 類屬性

police_height = 60

#構造方法 - 新增例項屬性，做其他的初始化工作

def __init__（self， name， height， power）：

self。name = name

self。height = height

self。power = power

self。blood = 10

print（f“{self。name}出生了，汪汪！”）

Dog。num_of_dogs += 1

#狗叫

def bark（self）：

print（f‘我是{self。name}，汪汪汪！’）

定義子類SheepDog

class SheepDog（Dog）：

‘’‘牧羊犬，包括名字，高度，攻擊力和能看護的養的個數’‘’

def __init__（self， name， height， power， num_of_sheeps）：

super（）。__init__（name， height， power）

self。num_of_sheeps = num_of_sheeps

仔細閱讀上面的程式碼，觀察它的特點：

宣告繼承關係

SheepDog(Dog)

這種寫法：括號中的Dog表示Dog是SheepDog的父類。

我們定義Dog的時候沒有括號，表示它沒有父類（實際上它預設繼承了Object類）。

建構函式和super（）方法

1。子類也有建構函式init方法，傳入各項必要的屬性。

2。建構函式的第一行呼叫父類的建構函式，因為牧羊犬首先也是一個Dog，所以要先構造一個Dog出來。

3。其中super（）代表父類。我們用self表示自己，用super（）表示父類。注意self是一個關鍵詞，是沒有括號的，super（）是一個函式，是有括號的。

4。值得注意的是，使用self可以訪問父類的屬性和方法，因為父類的就是自己的。在建構函式中我們使用super（）來呼叫父類的建構函式是因為子類和父類都有__init__方法，如果不適用super（）就會呼叫自己的__init__方法，這種情況下需要用super）（）來明確指定要訪問父類的方法。

5。第二行添加了牧羊犬的獨特屬性num_of_sheeps。這樣牧羊犬有4個屬性，其中3個屬性是繼承自父類的，一個是自己獨有的。

使用子類

子類的使用和父類是一樣的：

呼叫建構函式建立例項。

透過變數名訪問屬性。

透過變數名呼叫方法。注意bark（）是父類的函式，子類可以直接使用。

sd1 = SheepDog（‘大黃’， 67， 88， 10）

print（f‘名字：{sd1。name}’）

print（f‘血量：{sd1。blood}’）

print（f‘高度：{sd1。power}’）

sd1。bark（）

給子類新增新的方法

我們給SheepDog新增它的獨特方法protect（）：

class SheepDog（Dog）：

‘’‘牧羊犬，包括名字，高度，攻擊力和能看護的養的個數’‘’

def __init__（self， name， height， power， num_of_sheeps）：

super（）。__init__（name， height， power）

self。num_of_sheeps = num_of_sheeps

def protect（self）：

print（‘我開始保護小羊啦！’）

呼叫一下試試看：

sd1 = SheepDog（‘大黃’， 67， 88， 10）

sd1。protect（）

覆蓋父類的方法

因為繼承的關係，SheepDog直接就有bark（）方法，這是從父類繼承過來的。

假設牧羊犬的叫聲和普通叫聲是不一樣的，我們在子類中

覆蓋

父類中的方法：

class SheepDog（Dog）：

‘’‘牧羊犬，包括名字，高度，攻擊力和能看護的養的個數’‘’

def __init__（self， name， height， power， num_of_sheeps）：

super（）。__init__（name， height， power）

self。num_of_sheeps = num_of_sheeps

def protect（self）：

print（‘我開始保護小羊啦！’）

def bark（self）：

print（‘我是牧羊犬，我驕傲！’）

這時候再呼叫bark（）方法就會使用子類中定義的方法：

sd1 = SheepDog（‘大黃’， 67， 88， 10）

sd1。bark（）

列印的結果是：

我是牧羊犬，我驕傲！

整合和覆蓋的用處舉例

類的繼承和對父類方法的覆蓋在程式碼設計中很有用。假設有個程式的介面是這樣的：

按鈕就是一個類，比如叫做Button。

為了實現不同的面板，我們可以寫一個類繼承Button類，假設就叫做MyButton吧，子類自動擁有了父類的屬性和函式，但是我們可以覆蓋某些函式，讓他擁有不同的面板，甚至不同的行為。

Dog版本的吃雞遊戲

面向物件的核心知識到這裡就更新完了，最後奉上Dog版本的吃雞遊戲。這個遊戲包含兩個類：

其中dog。py定義了幾個狗類

game。py中建立100條Dog並讓他們互相攻擊，直到最後只有一隻為止。

dog。py

#2種狗具有不同的攻擊力和防禦能力。攻擊強的防禦弱；反之亦然；

import random

class Dog：

dogs = ［］ #儲存所有活著的Dog

def __init__（self， name）：

self。name = name

self。blood = 100

self。attack_power = 5

self。defense_power = 3

#攻擊！

def attack（self， dog2）：

print（f‘{self。name}攻擊{dog2。name}，攻擊力：{self。attack_power}，防禦力：{dog2。defense_power}’）

point = self。attack_power - dog2。defense_power

if（dog2。blood > point）：

dog2。blood -= point

print（f‘{dog2。name}受到攻擊，奮力自救，血量減少為{dog2。blood}’）

else：

dog2。blood = 0

print（f‘{dog2。name}受到攻擊，失血過多，死亡！’）

Dog。dogs。remove（dog2）

#判定狗的型別

def dog_type（self）：

if（isinstance（self， SheepDog））：

return ‘牧羊犬’

elif（isinstance（self， PoliceDog））：

return ‘警犬’

else：

return ‘普通犬’

#牧羊犬

class SheepDog（Dog）：

def __init__（self， name）：

super（）。__init__（name）

self。attack_power = random。randint（5， 10）

self。defense_power = random。randint（3，5）

print（‘牧羊犬{self。name}問世！’）

self。dogs。append（self）

#警犬

class PoliceDog（Dog）：

def __init__（self， name）：

super（）。__init__（name）

self。attack_power = random。randint（8， 13）

self。defense_power = random。randint（1，3）

print（‘♀警犬{self。name}問世！’）

self。dogs。append（self）

game。py

#1。 首先建立100個Dog， 50個SheepDog， 50個PoliceDog

#2。 每一輪遊戲，隨機選出2個Dog

#3。 dog1先攻擊dog2，然後dog2攻擊dog1

#3。 任何一方血量變為0就表明死亡！死亡的Dog退出遊戲。

#4。 最後只有一個Dog了，遊戲結束，勝利者可以吃雞。

from dog import *

import random #產生隨機數字

import time #時間模組

#1。建立100條狗

for i in range（100）：

if（i%2==0）：

SheepDog（i+1） #建立1個牧羊犬

else：

PoliceDog（i+1） #建立1個警犬

#2。 開始遊戲迴圈

while（True）：

#判斷是否只有1個Dog

if（len（Dog。dogs） == 1）：

winner = Dog。dogs［0］

print（‘’）

print（‘大吉大利，今晚吃雞！’）

print（f‘贏家是：{winner。dog_type（）} {winner。name}’）

print（‘’）

break

dog1， dog2 = random。sample（Dog。dogs， 2）

dog1。attack（dog2）

dog2。attack（dog1）

time。sleep（0。02）