Python物件導向(上)

dtes 發表於 2023-01-23
Python 物件導向

Python物件導向(上)

python是一門物件導向的程式語言。何為物件?物件是類的例項。在生活中,任何一個事物都是一個物件,如牡丹花。牡丹花的類是花類,同樣屬於花類的還有荷花、月季花、金銀花、菊花、梅花、蘭花等,它們都是花科,但是每一朵花都有不同的枝葉,不同的色彩,不同的長相。這就是花類的各個屬性了,如玫瑰花是紅色,菊花是黃色……除了屬性,物件裡還有方法,也就是花兒怎樣開花,怎樣長出形態等。

我們來剖析一下分數的構成,一個分數由 分子、分母構成,分子在上,分母在下。分子可以取任意整數,分母的值不能等於0。

現在我們就可以建立一個分數類:

class Fraction:

    def __init__ (self, top, bottom):

    self.num = top

    self.den = bottom

 

所有的類都應該寫構造方法,在python中,構造方法一般是__init__。Self是一個總是指向物件本身的特殊引數,它必須是第一個形式引數。然而,在呼叫方法時,從來不需要提供相應的實際引數。

在建構函式中,self.num與self.den定義了分子與分母,也就是說,呼叫物件時傳入的初始值給其二者賦予:

Myfra = Fraction(3, 5)

 

#建立了一個物件Myfra,並給予初始值3和5,對應分子分母,所以為三分之五

如果我們要將此物件的值(也就是三分之五)列印出來,我們則需要定義一個show()方法:

def show(self):

    print(str(self.num)+“/”+ str(self.den))

 

然後我們呼叫這個方法:

Myfra.show()

 

這樣就可以顯示出它的值了。但其實我們有更好的實現:

def __str__(self):

    return str(self.num) +“/ ”+str( self.den))

 

因為python中有一套標準方法,我們可以重寫它們,也就是重新定義他們,來使我們的程式更加簡便。如此呼叫過程則為:

Myfra = Fraction(3, 5)

print(Myfra)

 

我們可以根據這種方式來重新其他的標準方法,如實現分數之間的加法運算:

def __add__ (self, otherFraction):

    newNum = self.num * otherFraction.den + \

    self.den * otherFraction.num

    newDen = self.den * otherFraction.den

    return Fraction(newNum, newDen)

 

如果要使得兩個分數相加,最簡單的方法就是:

Python物件導向(上)

 

由上式可得上述程式,接著呼叫:

F1 = Fraction(1,4)

F2 = Fraction(1,2)

F3 = F1 + F2

print(F3)

 

上述程式雖然可以相加,但不是最簡分數,我們可以運用歐幾里得演算法尋得最大公因數(GCD),然後將分子分母分別除以最大公因數,結果就是最簡分數。

歐幾里得演算法中,對於整數m和n,如果m能被n整除,那麼它們的最大公因數就是n。如果m不能被n整除,那麼結果是n與m除以n的餘數的最大公因數。

def gcd(m, n):

    while m % n != 0:

    oldm = m

    oldn = n

    m = oldn

    n = oldm%oldn

    return n

 

我們透過上述程式可以迭代出最大公因數,但是需要注意的是,此程式的分數不能為負數。

#改良版分數的加法

def __add__(self, otherFraction):

    newNum = self.num * otherFraction.den + \

    self.den * otherFraction.num

    newDen = self.den * otherFraction.den

    common = gcd(newNum, newDen)

    return Fraction(newNum // common, newDen // common)

 

為了讓兩個分數進行比較,還需要怎加一個方法,我們可以透過重寫內建方法__eq__來實現。

def __eq__(self, other):

    firstNum = self.num * other.den

    secNum = other.num * self.den

    return firstNum == secNum

 

如果我們沒有重寫__eq__方法,那麼預設比較的是兩個物件例項,如果是指向同一個例項的物件,那麼他們兩個才能相等,這被稱為淺相等。而我們重寫後,兩個物件只有值相同時,才是相等的,這被稱為深相等

所有程式碼如下:

class Fraction:
    def __init__(self, top, botton):
        self.num = top
        self.den = botton

    def __str__(self):
       return str(self.num) + "/" + str(self.den)

    def __add__(self, otherFraction):
        newnum = self.num * otherFraction.den + self.den * otherFraction.num
        newden = self.den * otherFraction.den

        common = gcd(newnum, newden)

        return Fraction(newnum // common, newden // common)

    def __eq__(self, otherFraction):
        firstnum = self.num * otherFraction.den
        secnum = self.den * otherFraction.num

        return firstnum == secnum

def gcd(m, n):
    while m % n != 0:
        oldm = m
        oldn = n
        m = oldn
        n = oldm % oldn
    return n

if __name__ == '__main__':
    f1 = Fraction(3, 4)
    f2 = Fraction(3, 4)
    f3 = f1 + f2
    print(f3)
    print(f1 == f2)

    f4 = Fraction(4, 8)
    f5 = Fraction(2, 4)
    print(f4 == f5)
    print(f4 + f5)