Объектно-ориентированное программирование: классы и объекты

В этом уроке ты узнаешь

Объяснять понятия класса и объекта
Писать класс с __init__, атрибутами и методами
Использовать наследование и переопределять методы

Ты пишешь электронный журнал: у каждого ученика есть имя, класс и оценки, нужно добавлять новые оценки и считать средний балл. Для 30 учеников отдельные переменные и функции быстро превращаются в путаницу. Объектно-ориентированное программирование (ООП) предлагает другой путь: объединить данные и функции, работающие с ними, в один «пакет» — объект.

Класс и объект

Класс — это чертёж объектов: он описывает, какие данные будут у каждого объекта и что он умеет делать. Объект — конкретный экземпляр, созданный по этому чертежу. Как по одному чертежу можно построить много домов, так из одного класса можно создать сколько угодно объектов.

Термин	Значение	В примере
Класс	чертёж объектов	`Student`
Объект	экземпляр, созданный из класса	`aysel`
Атрибут	переменная внутри объекта	`self.name`
Метод	функция внутри объекта	`average()`

Первый класс

Python· Измени код и запусти снова

class Student:
    def __init__(self, name, grade):
        self.name = name
        self.grade = grade
        self.scores = []

    def add_score(self, score):
        self.scores.append(score)

    def average(self):
        return sum(self.scores) / len(self.scores)

    def __str__(self):
        return f'{self.name} (grade {self.grade})'

aysel = Student('Aysel', 8)
murad = Student('Murad', 9)
aysel.add_score(5)
aysel.add_score(4)
murad.add_score(3)
print(aysel, aysel.scores)
print(murad, murad.scores)
print('Average:', aysel.average())

▸ Ожидаемый результат

Aysel (grade 8) [5, 4]
Murad (grade 9) [3]
Average: 4.5

class Student: определяет новый класс. Имена классов обычно пишут с заглавной буквы.
__init__ — особый метод, конструктор: он вызывается автоматически при записи Student('Aysel', 8) и задаёт атрибуты объекта.
self — это сам объект, у которого вызван метод. При записи aysel.add_score(5) self — это aysel.
__str__ определяет, как объект будет выглядеть при выводе через print.

Обрати внимание: aysel и murad созданы из одного класса, но у каждого свой список оценок. Добавление оценки одному не влияет на другого — объекты независимы.

Наследование

Наследование позволяет создать новый класс на основе существующего. Дочерний класс получает все атрибуты и методы родительского и может переопределить нужные. Ниже классы Dog и Cat берут метод introduce у Animal в готовом виде, а метод speak заменяют своим:

Python· Измени код и запусти снова

class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def speak(self):
        return '...'

    def introduce(self):
        return f'I am {self.name} and I say {self.speak()}'

class Dog(Animal):
    def speak(self):
        return 'Woof!'

class Cat(Animal):
    def speak(self):
        return 'Meow!'

for pet in [Dog('Rex'), Cat('Mestan'), Animal('Nemo')]:
    print(pet.introduce())

▸ Ожидаемый результат

I am Rex and I say Woof!
I am Mestan and I say Meow!
I am Nemo and I say ...

Один и тот же вызов introduce() дал для каждого объекта разный результат, потому что каждый объект использует свой метод speak. Это свойство называется полиморфизмом. Если дочернему классу нужен новый атрибут, в его __init__ сначала вызывают конструктор родителя через super().__init__(...):

Python· Измени код и запусти снова

class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

class Parrot(Animal):
    def __init__(self, name, words):
        super().__init__(name)
        self.words = words

    def talk(self):
        return self.name + ' says ' + ' and '.join(self.words)

tutu = Parrot('Tutu', ['hello', 'salam'])
print(tutu.talk())
print(isinstance(tutu, Animal))

▸ Ожидаемый результат

Tutu says hello and salam
True

Задание

Напиши класс Player: __init__ сохраняет имя и устанавливает score в 0, метод add_points(points) увеличивает счёт, а __str__ возвращает текст вида Aysel: 25 points. Нижняя часть заготовки проверяет класс — не меняй её.

Задание · Python· Измени код и запусти снова

class Player:
    # __init__(self, name): save the name, set score to 0
    # add_points(self, points): add points to score
    # __str__(self): return text like Aysel: 25 points
    pass

aysel = Player('Aysel')
murad = Player('Murad')
aysel.add_points(10)
aysel.add_points(15)
murad.add_points(20)
print(aysel)
print(murad)

▸ Ожидаемый результат

Aysel: 25 points
Murad: 20 points

Задание

Класс Shape уже готов. Создай от него два подкласса: Square (со стороной side) и Rectangle (с width и height). Каждый должен передать своё имя ('Square', 'Rectangle') через super().__init__() и определить свой метод area(). Затем выведи результат describe() для Square(4) и Rectangle(5, 3).

Задание · Python· Измени код и запусти снова

class Shape:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def area(self):
        return 0

    def describe(self):
        return f'{self.name}: area {self.area()}'

# 1) class Square(Shape) with side; area = side * side
# 2) class Rectangle(Shape) with width and height
# 3) print describe() for Square(4) and Rectangle(5, 3)

▸ Ожидаемый результат

Square: area 16
Rectangle: area 15

Главное

Класс — чертёж, объект — его конкретный экземпляр.
__init__ вызывается автоматически при создании объекта и задаёт его атрибуты.
Первый параметр метода — self, объект, у которого вызван метод.
class Dog(Animal): — наследование: Dog получает всё от родителя и может переопределять методы.
super().__init__() вызывает конструктор родителя из дочернего класса.

Проверь себя

Вопросов: 10. Каждый правильный ответ приносит XP.

1 / 10

Что такое класс?