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tags: Python
title: 類別與物件(入門版) - Python 教學
description: 中興大學資訊研究社1101學期程式分享會主題社課
image: none
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###### [Python 教學/](https://hackmd.io/7-LP9CyOThOdkEbq44FLvw)
# 類別與物件(入門版)
> [name=Hui][time= 110,12,9]
>
根據我朋友的意見，這邊可能會有點難以理解
如果觀看時有任何不適，包含噁心、頭暈目眩、無法理解，請立即舉手反映

另外，有些地方可能會有一點點的不精準，那是為了方便各位理解還請見諒
## 物件導向觀念

Python是一種物件導向的程式語言。在Python中，幾乎所有的東西都是一個物件(object)。

包含function本身也是

def foo():
  print(hellow)

print(type(foo))  #印出foo 是甚麼東西
print(dir(foo))   #印出foo 裡有甚麼東西

output

<class 'function'>
['__annotations__', '__call__', '__class__', '__closure__', '__code__', '__defaults__', '__delattr__', '__dict__', '__dir__', '__doc__', '__eq__', '__format__', '__ge__', '__get__', '__getattribute__', '__globals__', '__gt__', '__hash__', '__init__', '__init_subclass__', '__kwdefaults__', '__le__', '__lt__', '__module__', '__name__', '__ne__', '__new__', '__qualname__', '__reduce__', '__reduce_ex__', '__repr__', '__setattr__', '__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__']

一個物件最主要的組成即是**屬性(Attribute)**和**方法(Method)**
>另外你看到所有有兩個底線的東西都是預設值，初學不用理會即可

#### 練習1

請印出**list**中的所有成員(Attributes and Methods)，並觀察之
>hint: use dir()

### 類別(class)

類別(class)就像構建物件的「藍圖」，或者說是一個構建物件的函式。
另外，物件中的方法(Method)是指在物件裡的函式，物件中的屬性(
Attributes)是指物件裡的變數。

>Method: 舉個例來說，我們常用的list.append() 就是list的Method

>Attributes: 物件裡的變數

### 實例(instance)

如果類別是藍圖的話，那instance就是實體啦，也就是object本身。同一個class 的不同instance是彼此獨立的(當然也有方法讓他們共享某些資料)

而在python 中可以使用函式"isinstance"來檢查是否為該class的實例
>isinstance(obj,class) # True if object is the instance of the class else False

如

l = [1,2,3]
print(isinstance(l,list))
#>>> True

dic = {'a':'apple','b':'ball'}
print(isinstance(dic,dict))
#>>> True

### 名稱

名稱與別名的問題我們在使用list常常遇到，如下面範例

a=[1,2,3]

b=a
a.append(4)

print(a)  
#>>> [1, 2, 3, 4]
print(b)
#>>> [1, 2, 3, 4]
print(a is b)
#>>> True

我們可以得知a 實際上跟b是同一個東西
>使用"is"來檢查是否為同一個物件

詳見:https://docs.python.org/zh-tw/3/tutorial/classes.html#a-word-about-names-and-objects

#### 練習2

a = [1,2,3,4]
b = [1,2,3,4]

print(a == b) #Q1
print(a is b) #Q2

請回答 Q1、Q2分別會印出甚麼?

#### 補充

如果想要複製一份list，而不是表示同一份list的話請使用

a=[1,2,3]
b = a[:]      #用法1
c = a.copy()  #用法2

print(a,b,c)
#>>> [1,2,3][1,2,3][1,2,3]
a.append(4)
print(a,b,c)
#>>> [1,2,3,4][1,2,3][1,2,3]

# 實際練習

還記得上次教的函式庫嗎?
這次我們用 datetime 作為範例來講解以下行為

說明文件:https://docs.python.org/zh-tw/3/library/datetime.html

import datetime

我們先來看看這個模組都提供了些甚麼東西吧

help(datetime)

節錄

...
CLASSES
    builtins.object
        date
            datetime
        time
        timedelta
        tzinfo
            timezone
...

或者你可以點開上面網址
找到


這些都是這個模組提供的類別(class)

## 建立(初始化)
**我們以datetime中的date為例**

### 建構子
按圖施工
我們要建立一個class的instance，必須按照class規定的方法。
另外這個建立instance的"方法"，我們稱之為建構子，他的呼叫方式就是class自身的名子
>就有點像你要用原料去製造一個東西一樣，那建構子就是製造這個東西的方法

找到說明文件的下面對於date物說明的地方

這是最基礎的建構方法，之後其他的建構方法都是基於此方法延伸出來的
我們觀察一下
>class datetime.date(year, month, day)
>
在上列程式碼的描述中date後面直接放參數，表示他是建構子，需要建立date物件時直接呼叫即可
試試看下列程式碼

import datetime
this_day = datetime.date(2021,12,9)
print(this_day)

#### 練習3
建立一個 **2022年11月16日** 的 **date** 物件

### 延伸方法

而在此基礎上，通常一個class也會提供建立特定物件的方法，例如**date**這個類別提供了[這些](https://docs.python.org/zh-tw/3/library/datetime.html#date-objects)方法來建立物件。

我們以**today**為例

import datetime
this_day = datetime.date.today()
print(this_day)
#>>> 2021-12-09

#### 練習4
使用"2022-11-16"來建立**date**物件
>hint: 去剛剛[那個](https://docs.python.org/zh-tw/3/library/datetime.html#date-objects)網頁找找看有沒有支援的方法

## 屬性(Attribute)

**date** 裡面提供了三個屬性(不包含預設的)
看到有藍色磚塊的那ㄍ，那個就是了

import datetime
this_day = datetime.date.today()
print(this_day.year)
#>>> 2021
print(this_day.month)
#>>> 12
print(this_day.day)
#>>> 9

### 練習5
承練習4，請印出該物件的日期
>2022年11月16日
### 練習6
計算生命靈數計算機
>生命靈數怎麼算？ 將你的西元出生年月日全部數字加總，如果得出的是二位數，此兩數再相加，直到成為個位數字，即可得到你的生命靈數，也可以知道你是屬於幾號人(共1-9號人)。 2+2=『4』→此為你的生命靈數哦!
>如 2000年 11月 11日則為 2+0+0+0+1+1+1+1 = 6
>-by google

給定一個datetime.date物件，請補全下列function以回傳生命靈數

import datetime

def magicLifeNumber(birthday: datetime.date) -> int:
  # to do .....

>hint1: 請注意datetime.date 中各屬性的型別

>hint2:
>使用下方程式碼以檢查你的答案是否正確(會印出5)
>test_birthday = datetime.date(1999,11,29)
print(magicLifeNumber(test_birthday))
::: spoiler **Answer**

def magicLifeNumber(birthday: datetime.date) -> int:
  birthday_string = str(birthday.year) + str(birthday.month) + str(birthday.day)
  while (len(birthday_string) >= 2):
    temp = 0
    for c in birthday_string:
      temp += int(c) 
    birthday_string = str(temp)
  return temp 

:::

## 方法(Method)
>這邊我們暫時只探討實例方法(instance method)

物件的方法為物件的function，是可呼叫的
並且是物件提供我們對物件的操作手段，或是藉由物件的屬性延伸的以資料(例如剛剛的生命靈數函示)

例如list.append()就是list提供的方法

下面我們將繼續以datime.date作為例子
一樣我們看到[這邊](https://docs.python.org/zh-tw/3/library/datetime.html#date-objects)
根據這段描述


import datetime
this_day = datetime.date.today()
print(this_day)
#>>> 2021-12-9
another_day = this_day.replace(year=2022)
print(another_day)
#>>> 2022-12-9

another_day 則為一個新的datetime.date物件，並擁有屬性
year=2022,month=12,day=9

還有一些有趣的，例如

import datetime
this_day = datetime.date.today()
print(this_day.isoweekday())# 今天禮拜4

#### 練習7
查看datetime.date的說明
找到方法使用上面的**this_day**印出
>Thu Dec 9 00:00:00 2021

>hint 方法是需要透過呼叫的，記得加小括號

## 繼承
以剛剛datetime.date 為例，我們在表示日期時常常也會需要表示時間
那怎麼辦呢?

難不成只有日期時使用這份code，加上時間的話我們要再寫另一份code?
這時候我們就會用到繼承啦!

在**datetime**這個模組中，還有另一個class叫**datetime**(datetime.datetime)

import datetime
this_day = datetime.datetime.now()
print(this_day)
#>>> 2021-12-09 09:47:22.154680 

他在日期的基礎上又多加上了時間的功能，換而言之
**datetime.date**繼承了**datetime.datetime**

datetime.datetime 為父類別
datetime.date 為子類別
### 特性

繼承的特性是父類別的所有成員(屬性與方法)，子類別通通都要有，而且名稱必須一樣
當某個功能需要使用父類別時，那完全可以使用子類別來代替
例如:
繼承

當有人需要紅筆時，你完全可以拿上面那支筆給他

#### 練習8

複製練習6的答案，並傳入一個datetime.datetime的物件進去，觀察程式的情況

## 補充
### 反射(reflex)
reflex 顧名思義是要先照到物體才會有反光
在程式語言中，我們會用於檢查物件
如dir(), type() 等等，希望由物件來自己告訴我們她的特徵
### 預設屬性
python 中的所有物件都是繼承baseobject中而來，所以有些屬性是已經存在的，在命名上，一般會在前後各家兩個底線
(\_\_xx\_\_)
使用dir()看到的就是這些

並且同時是readonly
### print
其實我們在使用print(obj)時，就是在調用obj.\_\_str\_\_()，由它的回傳字串來決定螢幕上印的東西

當你需要該物支援該物件在螢幕上的列印時修改她即可

class hyper_datetime(datetime.datetime):
  def __str__(self):
    return self.ctime()

a_day = hyper_datetime.now()
print(a_day)