Обектно-ориентирано програмиране (ООП) в Python

Урок 4: Обектно-ориентирано програмиране (ООП) в Python

Обектно-ориентираното програмиране (ООП) е парадигма за програмиране, която използва “обекти” и “класове”. Обектите са конкретни екземпляри на класовете и могат да съдържат данни и методи за работа с тези данни. В този урок ще се запознаем с основните концепции на ООП и ще разгледаме как да ги приложим в Python.

Класове и обекти

Дефиниране на клас

Класовете в Python се дефинират с ключовата дума class, последвана от името на класа и двоеточие.

class Person:
    pass  # Използваме 'pass', за да създадем празен клас

Създаване на обект

Обектите се създават като извикаме класа, като използваме скоби:

person1 = Person()
person2 = Person()

Конструктор и атрибути

Конструкторът е специален метод, който се изпълнява при създаването на обект. В Python той се нарича __init__.

Дефиниране на конструктор и атрибути

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # Атрибут на класа
        self.age = age    # Атрибут на класа

Създаване на обект с параметри

person1 = Person("Alice", 30)
person2 = Person("Bob", 25)

print(person1.name)  # Отпечатва "Alice"
print(person2.age)   # Отпечатва 25

Методи в класове

Методите са функции, които са дефинирани в рамките на клас и оперират с обектите на този клас.

Дефиниране на метод

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def greet(self):
        print(f"Hello, my name is {self.name} and I am {self.age} years old.")

Извикване на метод

person1 = Person("Alice", 30)
person1.greet()  # Отпечатва "Hello, my name is Alice and I am 30 years old."

Наследяване

Наследяването е механизъм, при който един клас (подклас) наследява атрибутите и методите на друг клас (базов клас).

Дефиниране на базов и подклас

class Employee(Person):
    def __init__(self, name, age, job_title):
        super().__init__(name, age)  # Викаме конструктора на базовия клас
        self.job_title = job_title

    def work(self):
        print(f"{self.name} is working as a {self.job_title}.")

Създаване на обект на подклас

employee1 = Employee("Charlie", 28, "Software Developer")
employee1.greet()  # Отпечатва "Hello, my name is Charlie and I am 28 years old."
employee1.work()   # Отпечатва "Charlie is working as a Software Developer."

Инкапсулация

Инкапсулацията е концепция, при която данните в класа са скрити от външния свят и могат да бъдат достъпвани само чрез методи на класа.

Пример за инкапсулация

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.__name = name  # Приватен атрибут
        self.__age = age    # Приватен атрибут

    def get_name(self):
        return self.__name

    def set_name(self, name):
        self.__name = name

    def get_age(self):
        return self.__age

    def set_age(self, age):
        if age > 0:
            self.__age = age
        else:
            print("Invalid age")

person1 = Person("Alice", 30)
print(person1.get_name())  # Отпечатва "Alice"
person1.set_age(35)
print(person1.get_age())   # Отпечатва 35

Полиморфизъм

Полиморфизмът е концепция, при която различни класове могат да имат методи със същото име, но с различно поведение.

Пример за полиморфизъм

class Animal:
    def speak(self):
        pass

class Dog(Animal):
    def speak(self):
        return "Woof!"

class Cat(Animal):
    def speak(self):
        return "Meow!"

animals = [Dog(), Cat()]
for animal in animals:
    print(animal.speak())  # Отпечатва "Woof!" и "Meow!"

Абстракция

Абстракцията е концепция, при която се дефинират абстрактни класове и методи, които трябва да бъдат имплементирани в подкласи.

Пример за абстракция

from abc import ABC, abstractmethod

class Shape(ABC):
    @abstractmethod
    def area(self):
        pass

class Rectangle(Shape):
    def __init__(self, width, height):
        self.width = width
        self.height = height

    def area(self):
        return self.width * self.height

class Circle(Shape):
    def __init__(self, radius):
        self.radius = radius

    def area(self):
        return 3.14 * self.radius * self.radius

shapes = [Rectangle(3, 4), Circle(5)]
for shape in shapes:
    print(shape.area())  # Отпечатва 12 и 78.5

Практическа програма: Управление на библиотека с ООП

Нека създадем програма за управление на библиотека с книги, използвайки ООП концепциите.

Дефиниране на класове

book.py

class Book:
    def __init__(self, title, author):
        self.title = title
        self.author = author

    def __str__(self):
        return f"{self.title} by {self.author}"

library.py

from book import Book

class Library:
    def __init__(self):
        self.books = []

    def add_book(self, book):
        self.books.append(book)

    def remove_book(self, title):
        self.books = [book for book in self.books if book.title != title]

    def list_books(self):
        for book in self.books:
            print(book)

Основна програма

main.py

from book import Book
from library import Library

library = Library()

book1 = Book("The Great Gatsby", "F. Scott Fitzgerald")
book2 = Book("1984", "George Orwell")

library.add_book(book1)
library.add_book(book2)

print("Books in library:")
library.list_books()

library.remove_book("1984")

print("\nBooks in library after removal:")
library.list_books()

Заключение

В този урок разгледахме основните концепции на обектно-ориентираното програмиране (ООП) в Python. Научихме как да дефинираме класове и обекти, как да използваме конструктори и методи, какво представлява наследяването, инкапсулацията, полиморфизмът и абстракцията. В следващите уроци ще продължим да разширяваме нашите знания за Python и ще се запознаем с работа с файлове, бази данни и мрежово програмиране. Практикувайте редовно и експериментирайте с различни класове и обекти, за да затвърдите наученото.

Благодарим ви за прочитането на статията! Ако намерихте информацията за полезна, можете да дарите посредством бутоните по-долу: