MIT6.0001 筆記，LECTURE 8：Object Oriented Programming (class，object，method)

本節課主要講述了class，object，method這些概念。
1.首先講述了python中的任何一個資料型別都是一個類。任何一個資料，都是類的一個實體。類的作用能夠更好地抽象所描述的物件，將相關的資料和方法封裝起來。對於相似功能的方法，因為屬於不同的類，可以有同樣的命名，但是功能卻更適合所屬的類。

2.其次舉例說明了類，物件，方法的定義，實現和使用的方法。這裡舉了一個Fraction類的編寫過程的例子。

本篇筆記和程式碼都來自於MIT的公開課，第八課，物件導向程式設計。《Introduction to Computer Science and Programming in Python》。

什麼是物件

Python中的每一種資料型別都是一個物件，比如int，float，string，list，dict。都是一個物件。每個物件都有

• 一種型別
• 一種資料表示方法
• 一些方法，用於互動

簡單例子

一個常見的類，list。

x_list = ['Peggy','Susie','Daniel']

list是一個類（class），x_list是物件（object），也可以說是類的一個例項（instance）。在list這個類裡面，定義了 +， *， append()，pop() 等等方法（method）。

編寫一個類

任務：編寫一個類，Fraction。
要求：

1. 輸入是分子和分母，都是整型。
2. 可以做分數加減法和倒數運算。
3. 輸出有分數形式和小數形式。

步驟：
1.寫class的定義，定義的格式如下
class 關鍵字 class的名稱 (class的父類)

class Fraction(object):

object意味著Fraction是一個python物件，並且繼承了object的所有attribute。
object是Fraction的一個超集，而Fraction是object的一個子集。

2._init_()方法，接受輸入引數，賦值給class的型別。賦值之前先判斷輸入是否為整型。所有在該型別下使用的instance variable，都必須在__init__()方法類定義，最好不要在其他方法內隨意寫self.variable，以免在繼承時發生錯誤。初始化時將沒有傳入引數的變數設定為預設值或者為空。

  def __init__(self, num, denom):
        """ num and denom are integers """
        assert type(num) == int and type(denom) == int, "ints not used"
        self.num = num
        self.denom = denom

3._str_()方法，用來定義使用print(object)的輸出格式。如果沒有定義，則列印結果會是 xx object at xx address。

 def __str__(self):
        """ Retunrs a string representation of self """
        return str(self.num) + "/" + str(self.denom)

4._add_()，_sub_(),和_float_()方法，分別對應操作符 +，- 和float()方法。

 def __add__(self, other):
        """ Returns a new fraction representing the addition """
        top = self.num*other.denom + self.denom*other.num
        bott = self.denom*other.denom
        return Fraction(top, bott)

5.inverse()方法，用來求倒數。

 def inverse(self):
        """ Returns a new fraction representing 1/self """
        return Fraction(self.denom, self.num)

編寫完成，就可以定義Fraction的物件，然後完成相應的操作和運算。

方法有兩類，一類是像 _init_()，前後各有兩個下劃線的，他們對應特定的操作符。這種方法使用時可以直接使用method(object)，也可以class.methed(object).比如下方例子print(float©) 和 print(Fraction._float_©)。這類方法是python預先保留的。
另一類是inverse()，格式只能為object.method()。這種方式強調了inverse()是屬於Fraction 類的一個method。這類方法是使用者定義的。在類的定義過程中，一個成員方法可以直接引用類的其他成員方法，引用方法為 class.method(self, variables)，記住一定要寫self。

以上程式碼的執行結果如下

a = Fraction(1,4)
b = Fraction(3,4)
c = a + b # c is a Fraction object
print(c)
print(float(c))
print(Fraction.__float__(c))
print(float(b.inverse()))
##c = Fraction(3.14, 2.7) # assertion error
##print a*b # error, did not define how to multiply two Fraction objects

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以下是一些簡單的出錯資訊解釋。

c = Fraction(3.14, 2.7) 
#assertion error，__init__()要求輸入必須是整型。
print a*b 
#error, did not define how to multiply two Fraction objects，沒有定義兩個Fraction object如何相乘
len(a)
#object of type 'Fraction' has no len()。Fraction類中沒有定義len()。

完整程式碼如下，版權歸MIT 公開課MIT的公開課《Introduction to Computer Science and Programming in Python》所有。

#################
## EXAMPLE: simple class to represent fractions
## Try adding more built-in operations like multiply, divide
### Try adding a reduce method to reduce the fraction (use gcd)
#################
class Fraction(object):
    """
    A number represented as a fraction
    """
    def __init__(self, num, denom):
        """ num and denom are integers """
        assert type(num) == int and type(denom) == int, "ints not used"
        self.num = num
        self.denom = denom
    def __str__(self):
        """ Retunrs a string representation of self """
        return str(self.num) + "/" + str(self.denom)
    def __add__(self, other):
        """ Returns a new fraction representing the addition """
        top = self.num*other.denom + self.denom*other.num
        bott = self.denom*other.denom
        return Fraction(top, bott)
    def __sub__(self, other):
        """ Returns a new fraction representing the subtraction """
        top = self.num*other.denom - self.denom*other.num
        bott = self.denom*other.denom
        return Fraction(top, bott)
    def __float__(self):
        """ Returns a float value of the fraction """
        return self.num/self.denom
    def inverse(self):
        """ Returns a new fraction representing 1/self """
        return Fraction(self.denom, self.num)