9.9多态（课件）-《程序设计基础（Python）》同步教学（人民邮电版）

第9章 面向对象编程 1 学习目标/Target 了解面向对象，能够区分面向过程和基于面向对象的编程思想 了解面向对象的特性，能够说出什么是封装、继承、多态 熟悉对象和类的关系，能够归纳出对象和类的关系 掌握类的定义和对象的创建方式，能够通过关键字class定义类并创建对象 掌握属性，能够在程序中正确访问和修改类属性、实例属性和私有属性 2 学习目标/Target 掌握方法，能够在程序中正确调用实例方法、类方法、静态方法和私有方法 掌握构造方法的使用方式，能够在构造方法中初始化实例属性 掌握封装的特性，能够在程序中实现类的封装 掌握单继承、多继承的语法，能够在类中实现单继承和多继承 掌握重写的方式，能够在子类中实现父类方法的重写 3 学习目标/Target 掌握super()函数的使用方式，能够通过super()函数调用父类中被重写 的方法 掌握多态的特性，能够在程序中以多态的形式调用类中定义的方法 了解异常，能够说出异常的类型以及常见的异常类 掌握捕获与处理异常的方式，能够选择合适的方式捕获与处理异常 掌握抛出异常方式，能够通过raise和assert语句抛出异常 4 章节概述/ Summary 面向对象是程序开发领域的重要思想，它以模拟人类认识客观世界的方式来看待程序中的事务，将这些事务皆视为对象。Python是一种支持面向对象编程的语言，Python3.x版本的源码是完全基于面向对象的思想设计的。因此，了解面向对象的思想对于学习Python编程非常重要。本章将针对面向对象编程的相关知识进行详细地讲解。 5 目录/Contents 01 面向对象概述 类与对象 属性 02 03 方法 04 构造方法 05 6 目录/Contents 06 实例：航天器信息查询工具 封装 继承 07 08 多态 09 异常 10 7 多态 9.9 8 9.9 多态 多态是面向对象编程的重要特性之一，它的直接表现即让不同类的同一功能可以通过同一个接口调用，表现出不同的行为。 9.9 多态 定义一个表示猫的类Cat和一个表示狗的类Dog，这两个类都包含shout()方法，代码如下： class Cat: def shout(self): print("喵喵喵~") class Dog: def shout(self): print("汪汪汪！") 定义一个函数test()，该函数需要接收一个参数obj，并在其内部让obj调用了shout()方法，示例代码如下。 def test(obj): obj.shout() cat = Cat() dog = Dog() test(cat) test(dog) 异常 9.10 11 9.10.1 异常概述 Python中程序执行时检测到的错误称为异常。例如，两个数相除时把0作为除数进行运算，此时便会引发程序出现异常，代码如下： print(1 / 0) 运行代码，结果如下所示： Traceback (most recent call last): File "D:\PythonProject\Chapter09\test.py", line 1, in <module> print(1 / 0) ~~^~~ ZeroDivisionError: division by zero 9.10.1 异常概述 1. NameError NameError是程序中使用了未定义的变量时会引发的异常。例如，访问一个未定义过的变量name，代码如下： print(name) 运行代码，结果如下所示： Traceback (most recent call last): File "D:\PythonProject\Chapter09\test.py", line 1, in <module> print(name) ^^^^ NameError: name 'name' is not defined 9.10.1 异常概述 IndexError是程序越界访问时引发的异常。例如，列表list_demo中有4个元素，使用索引访问列表中第5个元素，代码如下： 运行代码，结果如下所示： list_demo = [1, 2, 3, 4] print(list_demo[4]) Traceback (most recent call last): File "D:\PythonProject\Chapter09\test.py", line 2, in <module> print(list_demo[4]) ~~~~~~~~~^^^ IndexError: list index out of range 2. IndexError 9.10.1 异常概述 运行代码，结果如下所示： AttributeError是使用对象访问不存在的属性引发的异常。例如，定义一个没有任何属性和方法的类Dog，通过Dog类的对象访问不存在的属性name，代码如下： class Dog: pass dog = Dog() print(dog.name) Traceback (most recent call last): File "D:\PythonProject\Chapter09\test.py", line 4, in <module> print(dog.name) ^^^^^^^^ AttributeError: 'Dog' object has no attribute 'name' 3. AttributeError 9.10.1 异常概述 FileNotFoundError是未找到指定文件或目录时引发的异常。例如，打开一个本地不存在的文件，代码如下： file = open("test.txt") 运行代码，结果如下所示： Traceback (most recent call last): File "D:\PythonProject\Chapter09\test.py", line 1, in <module> file = open("test.txt") ^^^^^^^^^^^^^^^^ FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'test.txt' 4. FileNotFoundError 9.10.2 捕获与处理异常 Python提供了try-except-else-finally语句来捕获与处理异常，try-except-else-finally语句的基本语法格式如下。 try: 可能发生异常的代码 except [异常类 [as 变量名]]: 捕获异常后的处理代码 else: 没有发生异常的处理代码 finally: 无论是否发生异常都执行的代码 9.10.2 捕获与处理异常 except子句用于捕获并处理异常，它可以省略异常类，也可以指定异常类。若指定了异常类，则只有匹配该类的异常会被捕获与处理。另外，except子句还可以使用as关键字，用于将捕获到的异常信息赋值给一个变量，便于输出异常信息。 else子句的代码只会在try子句没有发生任何异常时被执行。 finally子句的代码始终会被执行，无论try子句是否发生异常。 9.10.2 捕获与处理异常 当程序执行try-except-else-finally语句时，会按照以下过程捕获与处理异常： （1）执行try子句的代码。 （2）根据try子句的代码是否发生异常分以下情况执行： ① 若try子句的代码没有发生异常，则跳过except子句的代码，执行else子句的代码。 ② 若try子句的代码发生异常，则跳过try子句中未执行的代码，确认except子句是否能捕获异常。若能捕获则执行except子句的代码；若不能捕获则跳过except子句的代码，执行else子句的代码。 （3）执行finally子句的代码。 9.10.2 捕获与处理异常 1. 捕获单个异常 捕获单个异常的方式比较简单，只需要在关键字except之后指定要捕获的单个异常类即可，示例如下： num_one = int(input("被除数：")) num_two = int(input("除数：")) try: print("商：", num_one / num_two) except ZeroDivisionError: print("出错了") 9.10.2 捕获与处理异常 在异常类之后使用关键字as，通过该关键字获取异常的具体信息，具体代码如下。 num_one = int(input("被除数：")) num_two = int(input("除数：")) try: print("商：", num_one / num_two) except ZeroDivisionError as error: print("出错了") 1. 捕获单个异常 9.10.2 捕获与处理异常 捕获多个异常的实现方式比较多样，既可以通过多个except子句完成，也可以通过一个except子句完成。若通过一个except子句完成，则需要在关键字except之后以元组形式指定多个异常类，示例如下： try: num_one = int(input("被除数：")) num_two = int(input("除数：")) print("商：", num_one / num_two) except (ZeroDivisionError, ValueError) as error: print("出错了，原因：", error) 2. 捕获多个异常 9.10.2 捕获与处理异常 捕获全部异常的方式有两种，一种方式是将关键字except之后的异常类设置为Exception，另一种方式是省略关键字except后面的内容。例如，使用第一种方式捕获全部异常，代码如下： try: num_one = int(input("被除数：")) num_two = int(input("除数：")) print("商：", num_one / num_two) except Exception as error: print("出错了，原因：", error) 3. 捕获全部异常 9.10.2 捕获与处理异常 若try子句没有发生异常，程序会执行else子句后的代码。示例如下： try: num_one = int(input("被除数：")) num_two = int(input("除数：")) result = num_one / num_two except Exception as error: print("出错了，原因：", error) else: print("商：", result) 4. 没有发生异常 9.10.2 捕获与处理异常 无论try子句是否发生异常，finally子句后的代码都要执行。基于finally子句的特性，实际开发中finally 子句多用于预设资源的清理操作，如关闭文件、关闭网络连接、关闭数据库连接等。 5. 产生异常的资源清理 9.10.2 捕获与处理异常 在使用Python处理文件时，为避免打开的文件占用过多的系统资源，需要在完成对文件的操作后及时使用close()方法关闭文件。为了避免程序发生异常时无法关闭文件，可以将文件关闭操作放在finally子句中，示例如下： file = open('test.txt', 'r') try: file.write("人生苦短，我用Python") except Exception as error: print("写入文件失败", error) finally: file.close() print('文件已关闭') 5. 产生异常的资源清理 9.10.3 抛出异常 Python使用raise语句可以显式地抛出异常，reise语句的用法如下： raise 异常类 # 方式1：使用异常类名引发指定的异常 raise 异常类对象 # 方式2：使用异常类的对象引发指定的异常 raise # 方式3：使用刚出现过的异常重新引发异常 第1种方式和第2种方式是对等的，都会引发指定类型的异常，其中第1种方式会隐式创建一个该异常类型的对象，第2种方式是最常见的，它会直接提供一个该异常类型的对象；第3种方式用于重新引发刚刚发生的异常。 1. 使用raise语句抛出异常 9.10.3 抛出异常 raise IndexError raise IndexError() raise IndexError('索引下标超出范围') # 抛出异常及其具体信息 raise 使用raise语句抛出异常的示例如下： 1. 使用raise语句抛出异常 9.10.3 抛出异常 assert语句又称为断言语句，其语法格式如下所示： assert表达式[, 异常信息] 以上语法格式的assert后面紧跟一个表达式，表达式的值为False时触发AssertionError异常，值为True时不做任何操作；表达式之后可以使用字符串来描述异常信息。 2. 使用assert语句抛出异常 9.10.3 抛出异常 assert语句可以帮助程序开发者在开发阶段调试程序，以保证程序能够正确运行。接下来，使用断言语句判断用户输入的除数是否为0，示例代码如下： num_one = int(input("被除数：")) num_two = int(input("除数：")) assert num_two != 0, '除数不能为0' # assert语句判定num_two不等于0 result = num_one / num_two print(num_one, '/', num_two, '=', result) 2. 使用assert语句抛出异常 本章小结 本章主要讲解了面向对象编程的相关知识，包括面向对象概述、类与对象、属性、方法构造方法、封装、继承、多态以及异常。通过本章的学习，读者能理解面向对象的思想与特性，掌握面向对象的编程技巧，为以后的开发奠定扎实的面向对象编程基础。 本 章 小 结 31 $$