###### tags: `Python`

# Class

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# 前言

當一些資料有關連性時我們可以使用 List 把它包在一起，但這種方法通常會在資料能夠全部列出來，並且資料本身並不複雜的時候使用，像是之前買課本的範例，List 內只有 課本名稱 和 課本數量，並且我們知道了課本有國英數自社這五種。那假設我們今天並不知道有哪些課本需要購買的話怎麼辦呢？

# 語法

這時候我們就需要 Class 了，Class 的概念像是一個設計藍圖，會預先把相關的資料與函式的「格式」給寫好，以上方的例子來說，會有一個藍圖(Class) 叫做「課本」，藍圖裡面要規定一些內容，像是課本的名稱、課本的數量、課本的價錢等等。 那我們可以這樣做：

class Book :
    def __init__(self, name, money, quantity):
        self.name = name
        self.money = money
        self.quantity = quantity
    
    def printing(self):
        print("您購買了", self.quantity, "本", self.name)
        print("一共要", self.quantity * self.money, "元")
        print()


chinese = Book("國文課本", 200, 5)
english = Book("英文課本", 300, 4)
math = Book("數學課本", 400, 3)

chinese.printing()
english.printing()
math.printing()

在上方的例子中，我們創了一種 Class 叫做 Book，Book 預設會有3種值，分別為名字、錢和數量，另外在 Class 內我們定義了一個函式叫做 `printing()` ，用來把金額給印出來。

再來我們看它的語法，首先會有 `class` 關鍵字，後方會接這個 Class 的名稱， Class 的名字我們通常第一個字會大寫，後面記得要冒號。

Class 內一定會要定義一個函式叫做 `__init__` ，這個函式的意義是初始化這個Class的值，我們有給這個函式取一個名字，叫做建構子。 這樣一來我們就畫出了一種書的「藍圖」，它告訴我們每本書都要有名字、價格和數量，並且都能夠印出金額。 之後在主程式中，我們創了變數來接受這個 Class 實作出來的東西，像是 `Book("國文課本", 200, 5)` 代表這本書是國文課本，價格是200元，然後我們要買5本，如此一來透過 `__init__` 我們就能夠初始化這個實作出來的東西的值了。

另外，利用 Class 實作出來的東西我們會稱它為 「物件」，以上例來說，`chinese`、`english` 和 `math` 都是物件，因為他們都是透過 Class 實作出來的東西。

現在我們既然利用這個藍圖製造出了一個實際的物件，那我們就可以試試看藍圖裡面寫好的功能，以上例來說就是 `printing()` ，在主程式最下方的三行能夠看到我們呼叫了這三個物件本身的 `printing()`

# 訪問許可權限 (public、private 與 protect)

在上例中我們可以透過這樣來呼叫出每個物件裡面儲存的值：

print(chinese.name)
print(english.name)
print(math.name)

有時候我們並不想要這樣，因為 Class 在設計的時候我們都已經寫好它的功能了，如果要改物件裡面的值，我們通常會希望是透過我們寫好的功能來改，而不是可以直接這樣呼叫它來改，這種能夠在外面呼叫物件裡面的值，我們會稱它的訪問權限為 `public` ，意思是它是一個公開的值。

如果要避免上方這種狀況發生，我們可以在設計 Class 時，在裡面的變數前加上 `__` ，表示我們無法從外面呼叫它，只能在 Class 裡面呼叫它：

class Book :
    def __init__(self, name, money, quantity):
        self.__name = name
        self.__money = money
        self.__quantity = quantity
    
    def printing(self):
        print("您購買了", self.__quantity, "本", self.__name)
        print("一共要", self.__quantity * self.__money, "元")
        print()

如此一來，我們就無法在主程式內呼叫物件裡儲存的東西了，因此下方這樣會噴錯：

print(chinese.__name)
print(english.__name)
print(math.__name)

而透過 Class 設計好的方法我們仍然能呼叫它：

chinese.printing()
english.printing()
math.printing()

這種變數我們就會稱它的訪問權限為 `private` ，意思是它是一個私有的的值，只能在 Class 內使用，也就是說只有在 Class 裡面設計功能時能呼叫它，像是上例 `printing()` 內就呼叫了 `__name` 等變數，但其實 Python 並沒有分 Private 和 Public，詳細的底層大家可以自己去看。

然而無法從外面呼叫有時也是個壞處，但我們又不想讓使用者如此容易的呼叫它，因此我們這時就會在變數名稱前方加上一個底線 `_` ，表示它是一個能從外面呼叫的值，但是記得要小心可能會有風險，例如不小心改到物件內容等等，這樣的訪問權限我們稱它為 `protect` ，代表它是一個受保護的值，從外面呼叫它的時候要注意一下。

# 練習

### 練習1：利用 Class 做出一個時鐘
> 提示：可以引用函式庫 `time` 裡的 `sleep` 函式，`time.sleep(數字)` 代表程式會停頓我們填入的數字的秒數後再繼續執行。

參考解答：

from time import sleep

class Clock :

    def __init__(self, hour = 0, minute = 0, second = 0):
        self._hour = hour
        self._minute = minute
        self._second = second

    # 運作的函式
    def run(self):
        self._second += 1

        if self._second == 60:
            self._second = 0
            self._minute += 1

            if self._minute == 60:
                self._minute = 0
                self._hour += 1

                if self._hour == 24:
                    self._hour = 0
    # 顯示的函式
    def show(self):
        return f"{self._hour:02d}：{self._minute:02d}：{self._second:02d}"



clock = Clock(00, 00, 00)
while True:
    print( clock.show() )
    sleep(1) # 停頓一秒
    clock.run() # 秒數+1

# 額外文章

我們基礎的語法基本上就教到這裡了，其實 Class 還有很多東西，但因為那比較偏向程式風格了，所以我們這次的課就不討論到這麼後面，那我這邊會貼幾篇文章，有興趣的可以去看看。
<br>

Class 在使用的時候可能還會有繼承關係，也就是說我們的藍圖是有層次的，像是製作一個「老師」的 Class ，那我們設計的方式可能會是「人類」 -> 「老師」，也就是說「老師」這個設計圖要利用到「人類」這個設計圖，此時我們就會需要繼承了，有興趣的可以看看課本：

<strong><a href = "https://github.com/jackfrued/Python-100-Days/blob/master/Day01-15/09.%E9%9D%A2%E5%90%91%E5%AF%B9%E8%B1%A1%E8%BF%9B%E9%98%B6.md" class = "redlink">09.面向對象進階</a></strong>

<strong><a href = "https://openhome.cc/Gossip/Python/index.html" class = "redlink">語言技術：Python Gossip</a></strong>
<br>

在設計 Class 的時候我們可能會用到裝飾器，裝飾器是一個好用的工具，能幫助我們有效的化簡程式，有興趣的可以看看課本和這篇：

<strong><a href = "https://medium.com/citycoddee/python%E9%80%B2%E9%9A%8E%E6%8A%80%E5%B7%A7-3-%E7%A5%9E%E5%A5%87%E5%8F%88%E7%BE%8E%E5%A5%BD%E7%9A%84-decorator-%E5%97%B7%E5%97%9A-6559edc87bc0" class = "redlink">Python進階技巧 (3) — 神奇又美好的 Decorator</a></strong>

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