# Python的物件與類別
## Python以物件(object)的方式看待、處理資料
Python是一種`物件導向程式語言`，從資料、變數到函式，都被視為「物件」(Object)來處理，物件包含以下元素
- `名稱`：用來稱呼這個物件
- `資料型態`: 設定物件的用途
- `唯一的id`: 用來區別不同物件
- `值`：真正的資料內容
- `參考計數`: 追蹤這物件被使用的頻率
例如宣告一個變數`x = 1`，在Python的設計觀點：
- 使用者宣告了一個`變數物件`，賦予`名稱`為`x`
- 系統賦予一個識別用的id
- 這個物件的資料值指定為`1`
- 因為存放數值`1`，此物件資料型態是`integer`
以上是Python內建的資料型別變數物件，在這個章節中，我們將介紹，使用者怎麼自訂物件，處理客製化資料。
## 什麼是物件
`物件(object)`是一種資料型態，由`屬性（Attribute)`與`方法(Method)`組成。
屬性以**變數**形式表示，一個物件可以包含多個屬性，例如一個多邊形物件的顏色、長度。
方法以**函式**來表示，一個物件可以包含多個函式，例如一個多邊形物件可以被計算面積、體積
## 什麼是類別
`類別（Class）`，就是用來建立物件的方法。
你必須定義類別，來指出一個物件包含哪些屬性跟方法。
### 定義類別
例如你想定義一個銀行帳號的物件
- 屬性包括帳號代碼（number）跟戶名（name)、跟餘額(balance)
- 方法包括存款（deposit）與提款（withdraw）
參考語法如下。
```python=
class Account:
def __init__(self, number, name):
self.number = number
self.name = name
self.balance = 0
def deposit(self, amount): #存款動作: amount代表存入金額
if amount <= 0:
print('must be positive')
self.balance += amount
def withdraw(self, amount): #取款動作: amount代表取款金額
if amount <= self.balance:
self.balance -= amount
else:
print('balance not enough')
```
### 從類別中建立物件
通常也被稱為`實例(Instance)`
延續上面的程式碼，我們建立兩個帳號資料物件，分別是：
- Account1
- number:`S00001`
- name:`AAA`
- Account2
- number:`S00002`
- name: `BBB`
參考程式碼如下：
```python=
class Account:
def __init__(self, number, name):
self.number = number
self.name = name
self.balance = 0
def deposit(self, amount): #存款動作: amount代表存入金額
if amount <= 0:
print("Error!")
self.balance += amount
def withdraw(self, amount): #取款動作: amount代表取款金額
if amount <= self.balance:
self.balance -= amount
else:
print("Error!")
#建立account 1
account1 = Account("S00001", "AAA")
account1.deposit(1000) #存入1000
print(account1.balance)
#建立account 2
account2 = Account("S00002", "BBB")
account2.deposit(2000) #存入2000
print(account2.balance)
```
### 不預先定義屬性的作法 <a id="none_property" ></a>
Python允許在物件生成階段，再進行屬性的定義，例如下方例子的第16, 17行。
```python=
class Account:
pass
def deposit(acct, amount):
if amount <= 0:
raise ValueError('must be positive')
acct.balance += amount
def withdraw(acct, amount):
if amount <= acct.balance:
acct.balance -= amount
else:
raise RuntimeError('balance not enough')
acct = Account()
acct.number = '123-456-789'
acct.name = 'Justin'
acct.balance = 0
print(acct.number) # 123-456-789
print(acct.name) # Justin
deposit(acct, 100)
print(acct.balance) # 100
withdraw(acct, 50)
print(acct.balance) # 50
```
### 隨堂練習
:::info
請宣告一個class `CRectangle`(長方形類別)
- 它的屬性包括長`width`跟寬`height`
- 函式是`area(width, height)`，用來計算面積
請使用此class，生成一個長寬2x3的`rectangle1`物件，並且呼叫他的`area`方法，輸出它的面積
:::
:::spoiler 參考程式碼
```python=
class CRectangle:
def __init__(self, width, height):
self.width = width
self.height = height
def area(self):
area = self.width * self.height
return area
rectangle1 = CRectangle(2,3)
rectangle1.area()
print(rectangle1.area())
```
:::
### 類別的繼承
我們從這個例子出發，有兩個class，都有`drive`這個方法，根據物件導向設計原則，我們應該使用`繼承`這個技巧，來優化程式碼，方便後續維護。
```python=
# 汽車類別
class Car:
# 駕駛方法
def drive(self):
print("drive method is called.")
# 加速方法
def accelerate(self):
print("accelerate method is called.")
# 飛機類別
class Airplane:
# 駕駛方法
def drive(self):
print("drive method is called.")
# 飛行方法
def fly(self):
print("fly method is called.")
```
繼承作法如下，我們新增一個`class` Transpotation，也就是交通工工具的類別，然後讓原本的兩個`class`Car, Airplane繼承它，所以這兩個class都不用再實作自己的`drive`方法了。
```python=
# 交通工具(基底類別)
class Transportation:
# 建構式
def __init__(self):
self.color = "white" #顏色屬性
# 駕駛方法
def drive(self):
print("drive method is called.")
# 汽車子類別
class Car(Transportation):
# 加速方法
def accelerate(self):
print("accelerate is method called.")
# 飛機子類別
class Airplane(Transportation):
# 飛行方法
def fly(self):
print("fly method is called.")
```
### 方法覆寫(Method Overriding)
當子類別中定義了和父類別同名的方法(Method)，這時候子類別的物件(Object)呼叫這個同名方法時，其中的實作內容將會覆蓋掉父類別的同名方法，這就叫做方法覆寫(Method Overriding)，如下範例：
```python=
# 交通工具(基底類別)
class Transportation:
# 駕駛方法
def drive(self):
print("Base class drive method is called.")
# 汽車子類別
class Car(Transportation):
# 駕駛方法
def drive(self):
print("Sub class drive method is called.")
car1 = Car()
car1.drive()
```
如果我們想在子類別中執行父類別的方法時，則可以使用`super()`內建方法來達成，如下範例：
```python=
# 交通工具(基底類別)
class Transportation:
# 駕駛方法
def drive(self):
print("Base class drive method is called.")
# 汽車子類別
class Car(Transportation):
# 駕駛方法
def drive(self):
super().drive()
print("Sub class drive method is called.")
car1 = Car()
car1.drive()
```
從執行結果可以看到，子類別透過`super()`內建方法執行父類別的`drive()`方法後，接著執行子類別的方法後續實作。
## 隨堂練習
:::info
請創造一個class，`CPolygon`多邊形
- 屬性有`line1`, `line2`
- 方法有`area()`計算面積
再宣告兩個class，`CTriangle`與`CRectangle`，繼承`CPolygon`，各自實作自己的`area()`進行面積計算。
- `CTriangle.area()`: 三角形面積公式
- `CRectangle.area()`: 長方形面積公式
請使用以上兩個class，各自生成物件`triangle1(2,3)`和`rectangle1(2,3)`，並且使用它們的方法，計算面積並輸出。
:::
:::spoiler 參考程式碼
```python=
class CPolygon:
def __init__(self, line1, line2):
self.line1 = line1
self.line2 = line2
def area(self):
print("area")
class CTriangle(CPolygon):
def area(self):
area = (self.line1 * self.line2)/2
return area
class CRectangle(CPolygon):
def area(self):
area = self.line1 * self.line2
return area
triangle1 = CTriangle(2,3)
print(triangle1.area())
rectangle1 = CRectangle(2,3)
print(rectangle1.area())
```
:::
## 類別的進階使用技巧
- 多重繼承
- 屬性存取
- 聚合與組合
###### tags: `Python程式設計入門`
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