python基础篇(十六)——类(下)

前言

  前两篇文章给大家介绍了Python中的类，主要包括类的创建和使用、以及类中较为重要的一个知识点——继承。本文给大家介绍Python中将类的导入、Python的标准库以及Python在类中的编码风格。首先为大家介绍导入类的相关内容。

一、导入类

  随着我们不断地给类添加功能，文件可能变得很长，即使我们妥善地使用了继承亦是如此。为了遵循Python的总体理念，应让文件尽可能整洁。为这方面提供帮助，Python允许我们将类存储在模块中，然后主程序中导入所需的模块。

1、导入单个类

  下面来创建一个只包含Car类的模块。这让我们面临一个微妙的命名问题：在本章中，已经有一个名为Car.py的文件，但这个模块也应命名为car.py，因为它包含表示汽车的代码。我们将这样解决这个命名的问题：将car类存储在一个名为car.py的模块中，该模块将覆盖前面使用的文件car.py。从现在开始，使用该模块的程序都必须使用更具体的文件名，如my_car.py，下面是car.py，其中只包含Car类的代码：

class Car():
    """一个可用于汽车的类"""
    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化描述汽车的属性"""
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
        self.odometer_reading = 0
    def get_descriptive_name(self):
        """返回整洁的描述性信息"""
        long_name = str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
        return long_name.title()
    def read_odometer(self):
        """打印一条指出汽车里程的消息"""
        print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " miles on it.")
    def update_odometer(self, mileage):
        """
        将这里程表读数设置为指定的值
        禁止将这里程表读数往回调
        """
        if mileage >= self.odometer_reading:
            self.odometer_reading = mileage
        else:
            print("Your can't roll back an odometer!")
    def increment_odoemeter(self, miles):
        """将里程表读数增加指定的量"""
        self.odometer_reading += miles

  我们在本代码中，只包含了一个模块级文档字符串，对该模块的内容做了简要的描述，你应为自己创建的每个模块都编写文档字符串。下面我们来创建另一个文件——my_car.py,在其中导入Car类并创建其实例，具体如下：

from car import Car
my_new_car = Car('audi', 'a4', 2016)
print(my_new_car.get_descriptive_name())
my_new_car.odometer_reading = 23
my_new_car.read_odometer()

  我们首先将用import语句让Python打开模块car，并导入其中的Car类。这样我们就可以使用Car类了，就像它是在这个文件中定义一样。输出与我们在前面看到的一样，具体执行结果如下：

  导入类是一种有效的编程方式。如果在这个程序中包含了整个Car类，它该有多长。通过将这个类移动到一个模块中，并导入该模块，我们依然可以使用其所有功能，但主程序文件变得整洁而易于阅读了。这还能让我们将大部分逻辑存储在独立的文件中；确定类像我们希望的那样工作后，我们就可以不管这些文件，而专注于主程序的高级逻辑了。

2、在一个模块中存储多个类

  虽然同一个模块的类之间应存在某种相关性，但可根据需要在一个模块中存储任意数量的类。类Battery和ElectricCar都可帮助模拟汽车，因此下面都将加入模块car.py中：

class Car():
    """一个可用于汽车的类"""
    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化描述汽车的属性"""
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
        self.odometer_reading = 0
    def get_descriptive_name(self):
        """返回整洁的描述性信息"""
        long_name = str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
        return long_name.title()
    def read_odometer(self):
        """打印一条指出汽车里程的消息"""
        print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " miles on it.")
    def update_odometer(self, mileage):
        """
        将这里程表读数设置为指定的值
        禁止将这里程表读数往回调
        """
        if mileage >= self.odometer_reading:
            self.odometer_reading = mileage
        else:
            print("Your can't roll back an odometer!")
    def increment_odoemeter(self, miles):
        """将里程表读数增加指定的量"""
        self.odometer_reading += miles
class Battery():
    """一次模拟电动汽车电瓶的简单尝试"""
    def __init__(self, battery_size=70):
        """初始化电瓶的属性"""
        self.battery_size = battery_size
    def describe_battery(self):
        """打印一条描述电瓶容量的消息"""
        print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-KWh battery.")
    def get_range(self):
        """打印一条信息，指出电瓶的续航里程"""
        if self.battery_size == 70:
            range = 240
        elif self.battery_size == 85:
            range = 270
        message = "This car can go approximately " + str(range)
        message += " miles on a full charge."
        print(message)
class ElectricCar(Car):
    """电动汽车的独特之处"""
    def __init__(self, make, model, year):
        """
        初始化父类的属性,再初始化电动汽车特有属性
        电动汽车的独特之处
        """
        super().__init__(make, model, year)
        self.battery_size = 70
        self.battery = Battery()  

  现在，我们可以新建一个名为my_electric_car.py的文件，导入ElectricCar类，并创建一辆电动汽车了，具体实现如下：

from car import ElectricCar
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'models', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name())
my_tesla.battery.describe_battery()
my_tesla.battery.get_range()

  输出与我们前面看到的相同，但大部分逻辑都隐藏在一个模块中，具体执行结果如下：

3、从一个模块中导入多个类

  可根据需要在程序文件中导入任意数量的类。如果我们要在同一个程序中创建普通汽车和电动汽车，就需要将Car和ElectricCar类都导入，具体实现如下：

from car import Car, ElectricCar
my_beetle = Car('volkswagen', 'beetle', 2016)
print(my_beetle.get_descriptive_name())
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'roadster', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name())

  我们从一个模块中导入多个模块，用逗号隔开了各个类。导入必要的类后，就可根据需要创建吗每个类的任意数量的实例。在这个示例中，我们创建了一辆大众甲壳虫普通汽车，并又创建了一辆特斯拉电动汽车，具体执行结果如下：

4、导入整个模块

  我们其实还可以导入整个模块，在使用句点表示法访问需要的类。这种导入方法很简单，代码也容易阅读。由于创建类实例的代码都包含模块名，因此不会与当前文件使用的任何名称发生冲突。下面的代码导入整个car模块，并创建一辆普通汽车和一辆电动汽车，具体实现如下：

import car
my_beetle = car.Car('volkswagen', 'beetle', 2016)
print(my_beetle.get_descriptive_name())
my_tesla = car.ElectricCar('tesla', 'roadster', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name())

  我们首先导入了整个car模块。接下来，我们使用语法module_name.class_name()访问需要的类。像前面一样，我们创建了一辆大众和一辆特斯拉汽车，具体执行结果如下：

5、导入模块中的所有类

  要导入模块中的 每个类，可使用语法from module_name import *。但是不推荐这种导入方法，其原因有二。首先，如果只要看一下文件开头的import语句，就能清楚地知道程序使用了哪些类，将大有裨益；但这种导入方式没有明确地指出我们使用了模块中的那些类。这种导入方法还可能引发名称方面的困惑。如果我们不小心导入了一个与程序文件中其他东西同名的类，将引发难以诊断的错误。这里之所以介绍这种导入方法，是因为虽然不推荐使用这种方法，但我们可能会在别人编写的代码中见到它。
  需要从一个模块中导入很多类时，最好导入整个模块，并使用module_name.class_name语法来访问类。这样做时，虽然文件开头并没有列出用到的所有类，但我们清楚地知道在程序的哪些地方使用了导入的模块；我们还避免了导入模块中的每个类可能引发的名称冲突。

6、在一个模块中导入另一个模块

  有时候，需要将类分散到多个模块中，并将ElectricCar和Battery类存储在另一个模块中。在这种情况下，可在前一个模块中导入必要的类。例如，下面的Car类存储在一个模块中，并将ElectricCar和Battery类存储在另一个模块中。我们将第二个模块命名为electric_car.py(这将覆盖前面创建的文件electric_car.py文件)，并将ElectricCar和Battery类复制在这个模块中：

from car import Car
class Battery():
    """一次模拟电动汽车电瓶的简单尝试"""
    def __init__(self, battery_size=70):
        """初始化电瓶的属性"""
        self.battery_size = battery_size
    def describe_battery(self):
        """打印一条描述电瓶容量的消息"""
        print("This car has a " + str(self.battery_size) + "-KWh battery.")
    def get_range(self):
        """打印一条信息，指出电瓶的续航里程"""
        if self.battery_size == 70:
            range = 240
        elif self.battery_size == 85:
            range = 270
        message = "This car can go approximately " + str(range)
        message += " miles on a full charge."
        print(message)
class ElectricCar(Car):
    """电动汽车的独特之处"""
    def __init__(self, make, model, year):
        """
        初始化父类的属性,再初始化电动汽车特有属性
        电动汽车的独特之处
        """
        super().__init__(make, model, year)
        self.battery_size = 70
        self.battery = Battery()

  ElectricCar类需要访问父类Car，因此，我们直接将Car类导入该模块中。如果我们忘记了这行代码，Python将在我们试图创建ElectricCar实例时引发错误。我们还需要更新模块car，使其包含Car类：

class Car():
    """一个可用于汽车的类"""
    def __init__(self, make, model, year):
        """初始化描述汽车的属性"""
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
        self.odometer_reading = 0
    def get_descriptive_name(self):
        """返回整洁的描述性信息"""
        long_name = str(self.year) + ' ' + self.make + ' ' + self.model
        return long_name.title()
    def read_odometer(self):
        """打印一条指出汽车里程的消息"""
        print("This car has " + str(self.odometer_reading) + " miles on it.")
    def update_odometer(self, mileage):
        """
        将这里程表读数设置为指定的值
        禁止将这里程表读数往回调
        """
        if mileage >= self.odometer_reading:
            self.odometer_reading = mileage
        else:
            print("Your can't roll back an odometer!")
    def increment_odoemeter(self, miles):
        """将里程表读数增加指定的量"""
        self.odometer_reading += miles

  现在可以分别从每个模块中导入类，以根据需要创建任何类型的汽车了：

from car import Car
from electric_car import ElectricCar
my_beetle = Car('volkswagen', 'beetle', 2016)
print(my_beetle.get_descriptive_name())
my_tesla = ElectricCar('tesla', 'roadster', 2016)
print(my_tesla.get_descriptive_name())

  我们从模块car中导入了Car类，并从模块electric_car中导入了ElectricCar类，接下来我们创建了一辆普通的汽车和一辆电动汽车。这两种汽车得以正确地创建，具体执行结果如下：

7、自定义工作流程

  正如我们看到的，再组甚至大型项目的代码方面，Python提供了很多选项。熟悉所有这些选项很重要，这样我们才能确定那种项目组织方式是最佳的，并能理解别人开发的项目。
  一开始应让代码结构尽可能简单。先尽可能在一个文件中完成所有的工作，确定一切都能正确运行后，再将类移动到独立的模块中。如果我们喜欢模块和文件的交互方式，可在项目开始时就尝试将类存储到模块中。先找出让我们能够编写出可行代码的方式，在尝试让代码更为组织有序。

二、Python标准库

  Python标准库是一组模块，安装的Python都包含它。我们现在对类的工作原理已有大致的了解，可以开始使用其他程序员编写好的模块了。可使用标准库中的任何函数和类，为此只需在程序开头包含一条简单的import语句。
  字典让我们能够将信息关联起来，但它们不记录我们添加键值对的顺序。要创建字典并记录其中的键值对的添加顺序，可使用模块collections中的OrderedDict类。OrderedDict实例的行为几乎和字典相同，区别只在于记录了键值对的添加顺序。
  这是一个很不错的类，它兼具列表和字典的主要优点(在将信息关联起来的同时保留原来的顺序)。等我们开始对关心的现实情形建模时，可能会发现有序字典正好能够满足需求。随着我们对标准库的了解越来越深入，将熟悉大量可帮助我们处理常见情形的模块。当然，我们也可以从其他地方下载外部模块。我们在以后介绍的爬虫、推荐系统以及机器学习的实战中经常会应用下载好的模块。

三、类的编码风格

  我们必须熟悉有些与类相关的编码风格的问题，在我们编写的程序较复杂的时尤其如此。类名应采用驼峰命名法，即将类名中的每个单词的首字母都大写，而不使用下划线。实例名和模块名都采用小写格式，并在单词之间加上下划线。对于每个类，都应紧跟在类定义后面包含一个文档字符串。这种文档字符串简要地描述类的功能，并遵循编写函数的文档字符串时采用的格式约定。每个模块也都包含一个文档字符串，对其中的类可用于做什么进行描述。可使用空行来组织代码，但不要滥用。在类中，可使用一个空行来分隔方法；而在模块中，可使用两个空行来分隔类。需要同时导入标准库中的模块和你编写的模块时，先编写导入标准库模块的import语句的程序中，这种做法让人更容易明白程序 使用的各个模块都来自何方。

总结

  我们通过三篇文章给大家介绍了Python中的类，主要包括类的创建和使用、以及类中较为重要的一个知识点——继承。本文给大家介绍Python中将类的导入、Python的标准库以及Python在类中的编码风格。Python是一门注重实际操作的语言，它是众多编程语言中最简单，也是最好入门的。当你把这门语言学会了，再去学习java、go以及C语言就比较简单了。当然，Python也是一门热门语言，对于人工智能的实现有着很大的帮助，因此，值得大家花时间去学习。生命不息，奋斗不止，我们每天努力，好好学习，不断提高自己的能力，相信自己一定会学有所获。加油！！！