Мэтиз. Изучаем Python. Crash course2 n d e d i t i o na h a n d s o n, p r o j e c t b a s e d i n t r o d u c t i o n t o p r o g r a m m i n g

• Название: Crash course2 n d e d i t i o na h a n d s o n, p r o j e c t b a s e d i n t r o d u c t i o n t o p r o g r a m m i n g
• Дата: 28.06.2022
• Размер: 6.2 Mb.
• Имя файла: Мэтиз. Изучаем Python.pdf
• Тип: Документы; #618322
• страница: 21 из 52

182 Глава 9 • Классы ко всем атрибутам класса-родителя. Имя super происходит из распространенной терминологии: класс-родитель называется суперклассом, а класс-потомок — под-
классом.
Чтобы проверить, правильно ли сработало наследование, попробуем создать элек- тромобиль с такой же информацией, которая передается при создании обычного экземпляра
Car
. В точке  мы создаем экземпляр класса
ElectricCar и сохраняем его в my_tesla
. Эта строка вызывает метод
__init__()
, определенный в
ElectricCar
, который, в свою очередь, приказывает Python вызвать метод
__init__()
, определен- ный в классе-родителе
Car
. При вызове передаются аргументы 'tesla'
,
'model s'
и
2019
Кроме
__init__()
, класс еще не содержит никаких атрибутов или методов, специ- фических для электромобилей. Пока мы просто убеждаемся в том, что класс электромобиля содержит все поведение, присущее классу автомобиля:
2019 Tesla Model S
Экземпляр
ElectricCar работает так же, как экземпляр
Car
; можно переходить к определению атрибутов и методов, специфических для электромобилей.
Определение атрибутов и методов класса-потомка
После создания класса-потомка, наследующего от класса-родителя, можно пере- ходить к добавлению новых атрибутов и методов, необходимых для того, чтобы потомок отличался от родителя.
Добавим атрибут, специфический для электромобилей (например, мощность аккумуляторa), и метод для вывода информации об этом атрибуте:
class Car():
class ElectricCar(Car):
"""Представляет аспекты машины, специфические для электромобилей."""
def __init__(self, make, model, year):
"""
Инициализирует атрибуты класса-родителя.
Затем инициализирует атрибуты, специфические для электромобиля.
"""
super().__init__(make, model, year)
❶
self.battery_size = 75
❷
def describe_battery(self):
"""Выводит информацию о мощности аккумулятора."""
print(f"This car has a {self.battery_size}-kWh battery.")
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2019)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.describe_battery()

Наследование 183
В точке  добавляется новый атрибут self.battery_size
, которому присваивается исходное значение — скажем, 75. Этот атрибут будет присутствовать во всех экзем- плярах, созданных на основе класса
ElectricCar
(но не во всяком экземпляре
Car
).
Также добавляется метод с именем describe_battery()
, который выводит инфор- мацию об аккумуляторе в точке . При вызове этого метода выводится описание, которое явно относится только к электромобилям:
2019 Tesla Model S
This car has a 75-kWh battery.
Возможности специализации класса
ElectricCar беспредельны. Вы можете до- бавить сколько угодно атрибутов и методов, чтобы моделировать электромобиль с любой нужной точностью. Атрибуты или методы, которые могут принадлежать любой машине (а не только электромобилю), должны добавляться в класс
Car вместо
ElectricCar
. Тогда эта информация будет доступна всем пользователям класса
Car
, а класс
ElectricCar будет содержать только код информации и пове- дения, специфических для электромобилей.
Переопределение методов класса-родителя
Любой метод родительского класса, который в моделируемой ситуации делает не то, что нужно, можно переопределить. Для этого в классе-потомке определяется метод с тем же именем, что и у метода класса-родителя. Python игнорирует метод родителя и обращает внимание только на метод, определенный в потомке.
Допустим, в классе
Car имеется метод fill_gas_tank()
. Для электромобилей за- правка бензином бессмысленна, поэтому этот метод логично переопределить. На- пример, это можно сделать так:
class ElectricCar(Car):
def fill_gas_tank(self):
"""У электромобилей нет бензобака."""
print("This car doesn't need a gas tank!")
И если кто-то попытается вызвать метод fill_gas_tank()
для электромобиля,
Python проигнорирует метод fill_gas_tank()
класса
Car и выполнит вместо него этот код. С применением наследования потомок сохраняет те аспекты родителя, которые вам нужны, и переопределяет все ненужное.
Экземпляры как атрибуты
При моделировании явлений реального мира в программах классы нередко до- полняются все большим количеством подробностей. Списки атрибутов и мето- дов растут, и через какое-то время файлы становятся длинными и громоздкими.
В такой ситуации часть одного класса нередко можно записать в виде отдельного

184 Глава 9 • Классы класса. Большой код разбивается на меньшие классы, которые работают во взаи- модействии друг с другом.
Например, при дальнейшей доработке класса
ElectricCar может оказаться, что в нем появилось слишком много атрибутов и методов, относящихся к аккумулято- ру. В таком случае можно остановиться и переместить все эти атрибуты и методы в отдельный класс с именем
Battery
. Затем экземпляр
Battery становится атрибу- том класса
ElectricCar
:
class Car():
❶
class Battery():
"""Простая модель аккумулятора электромобиля."""
❷
def __init__(self, battery_size=75):
"""Инициализирует атрибуты аккумулятора."""
self.battery_size = battery_size
❸
def describe_battery(self):
"""Выводит информацию о мощности аккумулятора."""
print(f"This car has a {self.battery_size}-kWh battery.")
class ElectricCar(Car):
"""Представляет аспекты машины, специфические для электромобилей."""
def __init__(self, make, model, year):
"""
Инициализирует атрибуты класса-родителя.
Затем инициализирует атрибуты, специфические для электромобиля.
"""
super().__init__(make, model, year)
❹
self.battery = Battery()
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2019)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.battery.describe_battery()
В точке  определяется новый класс с именем
Battery
, который не наследует ни один из других классов. Метод
__init__()
в точке  получает один параметр battery_size
, кроме self
. Если значение не предоставлено, этот необязательный параметр задает battery_size значение 75. Метод describe_battery()
также пере- мещен в этот класс .
Затем в класс
ElectricCar добавляется атрибут с именем self.battery
. Эта стро- ка приказывает Python создать новый экземпляр
Battery
(со значением battery_
size по умолчанию, равным 75, потому что значение не задано) и сохранить его в атрибуте self.battery
. Это будет происходить при каждом вызове
__init__()
; теперь любой экземпляр
ElectricCar будет иметь автоматически создаваемый экземпляр
Battery

Наследование 185
Программа создает экземпляр электромобиля и сохраняет его в переменной my_
tesla
. Когда потребуется вывести описание аккумулятора, необходимо обратиться к атрибуту battery
:
my_tesla.battery.describe_battery()
Эта строка приказывает Python обратиться к экземпляру my_tesla
, найти его атрибут battery и вызвать метод describe_battery()
, связанный с экземпляром
Battery из атрибута.
Результат выглядит так же, как и в предыдущей версии:
2019 Tesla Model S
This car has a 75-kWh battery.
Казалось бы, новый вариант требует большой дополнительной работы, но теперь аккумулятор можно моделировать с любой степенью детализации без загромож- дения класса
ElectricCar
. Добавим в
Battery еще один метод, который выводит запас хода на основании мощности аккумулятора:
class Car():
class Battery():
❶
def get_range(self):
"""Выводит приблизительный запас хода для аккумулятора."""
if self.battery_size == 75:
range = 260
elif self.battery_size == 100:
range = 315
print(f"This car can go about {range} miles on a full charge.")
class ElectricCar(Car):
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2019)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.battery.describe_battery()
❷
my_tesla.battery.get_range()
Новый метод get_range()
в точке  проводит простой анализ. Если мощность равна 75, то get_range()
устанавливает запас хода 260 миль, а при мощности
100 кВт/ч запас хода равен 315 милям. Затем программа выводит это значение.
Когда вы захотите использовать этот метод, его придется вызывать через атрибут battery в точке .
Результат сообщает запас хода машины в зависимости от мощности аккумуля- тора:

186 Глава 9 • Классы
2019 Tesla Model S
This car has a 75-kWh battery.
This car can go approximately 260 miles on a full charge.
Моделирование объектов реального мира
Занявшись моделированием более сложных объектов, таких как электромоби- ли, вы столкнетесь с множеством интересных вопросов. Является ли запас хода электромобиля свойством аккумулятора или машины? Если вы описываете толь- ко одну машину, вероятно, можно связать метод get_range()
с классом
Battery
Но если моделируется целая линейка машин от производителя, вероятно, метод get_range()
правильнее будет переместить в класс
ElectricCar
. Метод get_range()
по-прежнему будет проверять мощность аккумулятора перед определением за- паса хода, но он будет сообщать запас хода для той машины, с которой он связан.
Также возможно связать метод get_range()
с аккумулятором, но передавать ему параметр (например, car_model
). Метод get_range()
будет определять запас хода на основании мощности аккумулятора и модели автомобиля.
Если вы начнете ломать голову над такими вопросами, это означает, что вы мыслите на более высоком логическом уровне, не ограничиваясь уровнем синтаксиса. Вы думаете уже не о Python, а о том, как лучше представить реальный мир в своем коде.
И достигнув этой точки, вы поймете, что однозначно правильного или неправиль- ного подхода к моделированию реальных ситуаций часто не существует. Некоторые методы эффективнее других, но для того, чтобы найти наиболее эффективную ре- ализацию, необходим практический опыт. Если ваш код работает именно так, как вы хотели, — значит, у вас все получается! Не огорчайтесь, если окажется, что вы по несколько раз переписываете свои классы для разных решений. На пути к написанию точного, эффективного кода все программисты проходят через этот процесс.
УПРАЖНЕНИЯ
9.6. Киоск с мороженым: киоск с мороженым — особая разновидность ресторана. Напиши- те класс IceCreamStand, наследующий от класса Restaurant из упражнения 9.1 (с. 175) или упражнения 9.4 (с. 180). Подойдет любая версия класса; просто выберите ту, которая вам больше нравится. Добавьте атрибут с именем flavors для хранения списка сортов мороже- ного. Напишите метод, который выводит этот список. Создайте экземпляр
IceCreamStand и вызовите этот метод.
9.7. Администратор: администратор — особая разновидность пользователя. Напишите класс с именем Admin, наследующий от класса
User из упражнения 9.3 или упражнения 9.5
(с. 180). Добавьте атрибут privileges для хранения списка строк вида "разрешено добавлять сообщения"
,
"разрешено удалять пользователей"
,
"разрешено банить пользователей"
и т. д. На- пишите метод show_privileges()
для вывода набора привилегий администратора. Создай- те экземпляр
Admin и вызовите свой метод.
9.8. Привилегии: напишите класс
Privileges
. Класс должен содержать всего один атри- бут privileges со списком строк из упражнения 9.7. Переместите метод show_privileges()
в этот класс. Создайте экземпляр
Privileges как атрибут класса
Admin
. Создайте новый эк- земпляр
Admin и используйте свой метод для вывода списка привилегий.

Импортирование классов 187
9.9. Обновление аккумулятора: используйте окончательную версию программы electric_
car .py из этого раздела. Добавьте в класс
Battery метод с именем upgrade_battery()
. Этот метод должен проверять размер аккумулятора и устанавливать мощность равной 100, если она имеет другое значение. Создайте экземпляр электромобиля с аккумулятором по умол- чанию, вызовите get_range()
, а затем вызовите get_range()
во второй раз после вызова upgrade_battery()
. Убедитесь в том, что запас хода увеличился.
Импортирование классов
С добавлением новой функциональности в классы файлы могут стать слишком длинными, даже при правильном использовании наследования. В соответствии с общей философией Python файлы не должны загромождаться лишними подроб- ностями. Для этого Python позволяет хранить классы в модулях и импортировать нужные классы в основную программу.
Импортирование одного класса
Начнем с создания модуля, содержащего только класс
Car
. При этом возникает неочевидный конфликт имен: в этой главе уже был создан файл с именем car .py
, но этот модуль тоже должен называться car .py
, потому что в нем содержится код класса
Car
. Мы решим эту проблему, сохранив класс
Car в модуле с именем car .py
, заменяя им файл car .py
, который использовался ранее. В дальнейшем любой про- грамме, использующей этот модуль, придется присвоить более конкретное имя файла — например, my_car .py
. Ниже приведен файл car .py с кодом класса
Car
:
car.py
❶
"""Класс для представления автомобиля."""
class Car():
"""Простая модель автомобиля."""
def __init__(self, make, model, year):
"""Инициализирует атрибуты описания автомобиля."""
self.make = make self.model = model self.year = year self.odometer_reading = 0
def get_descriptive_name(self):
"""Возвращает аккуратно отформатированное описание."""
long_name = f"{self.year} {self.manufacturer} {self.model}"
return long_name.title()
def read_odometer(self):
"""Выводит пробег машины в милях."""
print(f"This car has {self.odometer_reading} miles on it.")
def update_odometer(self, mileage):

188 Глава 9 • Классы """
Устанавливает на одометре заданное значение.
При попытке обратной подкрутки изменение отклоняется.
"""
if mileage >= self.odometer_reading:
self.odometer_reading = mileage else:
print("You can't roll back an odometer!")
def increment_odometer(self, miles):
"""Увеличивает показания одометра с заданным приращением."""
self.odometer_reading += miles
В точке  включается строка документации уровня модуля с кратким описанием содержимого модуля. Пишите строки документации для каждого созданного вами модуля.
Теперь мы создадим отдельный файл с именем my_car .py
. Этот файл импортирует класс
Car и создает экземпляр этого класса:
my_car.py
❶
from car import Car my_new_car = Car('audi', 'a4', 2019)
print(my_new_car.get_descriptive_name())
my_new_car.odometer_reading = 23
my_new_car.read_odometer()
Команда import в точке  приказывает Python открыть модуль car и импортиро- вать класс
Car
. Теперь мы можем использовать класс
Car так, как если бы он был определен в этом файле. Результат остается тем же, что и в предыдущей версии:
2019 Audi A4
This car has 23 miles on it.
Импортирование классов повышает эффективность программирования. Пред- ставьте, каким длинным получился бы файл этой программы, если бы в него был включен весь класс
Car
. Перемещая класс в модуль и импортируя этот модуль, вы получаете ту же функциональность, но основной файл программы при этом остается чистым и удобочитаемым. Большая часть логики также может храниться в отдельных файлах; когда ваши классы работают так, как положено, вы можете забыть об этих файлах и сосредоточиться на высокоуровневой логике основной программы.
Хранение нескольких классов в модуле
В одном модуле можно хранить сколько угодно классов, хотя все эти классы должны быть каким-то образом связаны друг с другом. Оба класса,
Battery

Импортирование классов 189
и
ElectricCar
, используются для представления автомобилей, поэтому мы до- бавим их в модуль car .py
:
car.py
"""Классы для представления машин с бензиновым и электродвигателем."""
class Car():
class Battery():
"""Простая модель аккумулятора электромобиля."""
def __init__(self, battery_size=70):
"""Инициализация атрибутов аккумулятора."""
self.battery_size = battery_size def describe_battery(self):
"""Выводит информацию о мощности аккумулятора."""
print(f"This car has a {self.battery_size}-kWh battery.")
def get_range(self):
"""Выводит приблизительный запас хода для аккумулятора."""
if self.battery_size == 75:
range = 260
elif self.battery_size == 100:
range = 315
print(f"This car can go about {range} miles on a full charge.")
class ElectricCar(Car):
"""Представляет аспекты машины, специфические для электромобилей."""
def __init__(self, make, model, year):
"""
Инициализирует атрибуты класса-родителя.
Затем инициализирует атрибуты, специфические для электромобиля.
"""
super().__init__(make, model, year)
self.battery = Battery()
Теперь вы можете создать новый файл с именем my_electric_car .py
, импортировать класс
ElectricCar и создать новый экземпляр электромобиля:
my_electric_car.py
from car import ElectricCar my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model s', 2019)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.battery.describe_battery()
my_tesla.battery.get_range()
Программа выводит тот же результат, что и в предыдущем случае, хотя большая часть ее логики скрыта в модуле:

190 Глава 9 • Классы
2019 Tesla Model S
This car has a 75-kWh battery.
This car can go approximately 260 miles on a full charge.
Импортирование нескольких классов из модуля
В файл программы можно импортировать столько классов, сколько потребуется.
Если вы захотите создать обычный автомобиль и электромобиль в одном файле, потребуется импортировать оба класса,
Car и
ElectricCar
:
my_cars.py
❶
from car import Car, ElectricCar
❷
my_beetle = Car('volkswagen', 'beetle', 2019)
print(my_beetle.get_descriptive_name())
❸
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'roadster', 2019)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
Чтобы импортировать несколько классов из модуля, разделите их имена запя- тыми . После того как необходимые классы будут импортированы, вы можете создать столько экземпляров каждого класса, сколько вам потребуется.
В этом примере создается обычный автомобиль Volkswagen Beetle  и электро- мобиль Tesla Roadster :
2019 Volkswagen Beetle
2019 Tesla Roadster
Импортирование всего модуля
Также возможно импортировать весь модуль, а потом обращаться к нужным клас- сам с использованием точечной записи. Этот способ прост, а полученный код легко читается. Так как каждый вызов, создающий экземпляр класса, включает имя моду- ля, в программе не будет конфликтов с именами, используемыми в текущем файле.