Python学习--多态详解

# 多态的核心思想：不同对象对同一消息做出不同响应class Animal:    def speak(self):        return "动物发出声音"class Dog(Animal):    def speak(self):  # 方法重写        return "汪汪！"class Cat(Animal):    def speak(self):  # 方法重写          return "喵喵！"class Duck(Animal):    def speak(self):  # 方法重写        return "嘎嘎！"# 使用多态def animal_speak(animal):    """同一个函数处理不同类型的动物"""    return animal.speak()# 创建不同动物的实例animals = [Dog(), Cat(), Duck(), Animal()]print("多态演示：")print("-" * 40)for animal in animals:    # 调用相同的方法，得到不同的结果    sound = animal_speak(animal)    print(f"{animal.__class__.__name__}: {sound}")# 输出：# Dog: 汪汪！# Cat: 喵喵！# Duck: 嘎嘎！# Animal: 动物发出声音

# 多态通常基于继承，但不限于继承class Shape:    """形状基类"""    def area(self):        raise NotImplementedError("子类必须实现area方法")class Rectangle(Shape):    """矩形"""    def __init__(self, width, height):        self.width = width        self.height = height    def area(self):        return self.width * self.height    def __str__(self):        return f"矩形({self.width}x{self.height})"class Circle(Shape):    """圆形"""    def __init__(self, radius):        self.radius = radius    def area(self):        import math        return math.pi * self.radius ** 2    def __str__(self):        return f"圆形(半径{self.radius})"class Triangle(Shape):    """三角形"""    def __init__(self, base, height):        self.base = base        self.height = height    def area(self):        return 0.5 * self.base * self.height    def __str__(self):        return f"三角形(底{self.base},高{self.height})"# 多态函数：处理任何形状def calculate_total_area(shapes):    """计算多个形状的总面积"""    total = 0    for shape in shapes:        area = shape.area()  # 多态调用        total += area        print(f"{shape} 的面积: {area:.2f}")    return total# 使用print("\n多态计算面积：")print("-" * 40)shapes = [    Rectangle(5, 3),    Circle(4),    Triangle(6, 4)]total_area = calculate_total_area(shapes)print(f"\n所有形状的总面积: {total_area:.2f}")

class PaymentMethod:    """支付方式基类"""    def process_payment(self, amount):        raise NotImplementedErrorclass CreditCard(PaymentMethod):    def __init__(self, card_number, expiry_date):        self.card_number = card_number        self.expiry_date = expiry_date    def process_payment(self, amount):        print(f"验证信用卡 {self.card_number[-4:]}...")        print(f"授权金额 ¥{amount:.2f}...")        return f"信用卡支付成功: ¥{amount:.2f}"class PayPal(PaymentMethod):    def __init__(self, email):        self.email = email    def process_payment(self, amount):        print(f"重定向到PayPal...")        print(f"用户 {self.email} 授权支付...")        return f"PayPal支付成功: ¥{amount:.2f}"class WeChatPay(PaymentMethod):    def process_payment(self, amount):        print("生成微信支付二维码...")        print("等待用户扫码支付...")        return f"微信支付成功: ¥{amount:.2f}"# 支付处理器（多态核心）class PaymentProcessor:    def __init__(self):        self.payments = []    def add_payment(self, payment_method, amount):        """添加支付任务"""        self.payments.append((payment_method, amount))    def process_all(self):        """处理所有支付（多态调用）"""        results = []        for payment_method, amount in self.payments:            print(f"\n处理支付: {payment_method.__class__.__name__}")            result = payment_method.process_payment(amount)  # 多态            results.append(result)        return results# 使用print("支付系统多态演示：")print("=" * 50)processor = PaymentProcessor()# 添加不同类型的支付processor.add_payment(CreditCard("1234-5678-9012-3456", "12/25"), 199.99)processor.add_payment(PayPal("user@example.com"), 299.99)processor.add_payment(WeChatPay(), 99.99)# 统一处理results = processor.process_all()print("\n支付结果：")for result in results:    print(f"  ✓ {result}")

"""鸭子类型（Duck Typing）："如果它走起来像鸭子，叫起来像鸭子，那么它就是鸭子"Python不关心对象的类型，只关心对象是否有需要的方法"""class FileReader:    """文件读取器"""    def read(self, filename):        with open(filename, 'r', encoding='utf-8') as f:            return f.read()class StringReader:    """字符串读取器"""    def __init__(self, content):        self.content = content    def read(self, filename=None):        return self.contentclass NetworkReader:    """网络读取器"""    def read(self, url):        import urllib.request        with urllib.request.urlopen(url) as response:            return response.read().decode('utf-8')# 多态函数：不关心具体类型，只关心是否有read方法def process_data(reader, source):    """处理数据源（鸭子类型多态）"""    try:        data = reader.read(source)        # 处理数据...        lines = data.strip().split('\n')        return {            'source': source,            'length': len(data),            'lines': len(lines),            'content_preview': data[:50] + '...' if len(data) > 50 else data        }    except Exception as e:        return {'error': str(e), 'source': source}print("鸭子类型多态演示：")print("=" * 50)# 创建不同的读取器（没有共同基类）readers = [    ("文件读取器", FileReader(), "example.txt"),    ("字符串读取器", StringReader("第一行\n第二行\n第三行"), None),    ("网络读取器", NetworkReader(), "http://example.com"),]# 统一处理（多态）for name, reader, source in readers:    print(f"\n使用 {name}:")    result = process_data(reader, source)    if 'error' in result:        print(f"  错误: {result['error']}")    else:        print(f"  源: {result['source']}")        print(f"  长度: {result['length']} 字符")        print(f"  行数: {result['lines']}")        print(f"  预览: {result['content_preview']}")# 验证鸭子类型print("\n鸭子类型验证：")obj1 = FileReader()obj2 = StringReader("test")obj3 = "这不是读取器"print(f"FileReader有read方法吗? {hasattr(obj1, 'read')}")print(f"StringReader有read方法吗? {hasattr(obj2, 'read')}")print(f"字符串有read方法吗? {hasattr(obj3, 'read')}")

from abc import ABC, abstractmethodclass DatabaseConnection(ABC):    """数据库连接抽象基类"""    @abstractmethod    def connect(self):        """连接数据库"""        pass    @abstractmethod    def execute_query(self, sql):        """执行查询"""        pass    @abstractmethod    def close(self):        """关闭连接"""        pass    # 模板方法    def execute_transaction(self, queries):        """执行事务（模板方法模式）"""        self.connect()        try:            results = []            for sql in queries:                result = self.execute_query(sql)  # 多态调用                results.append(result)            return results        finally:            self.close()class MySQLConnection(DatabaseConnection):    """MySQL数据库连接"""    def connect(self):        print("连接到MySQL数据库...")        return "mysql_connection"    def execute_query(self, sql):        print(f"MySQL执行: {sql}")        return {"query": sql, "rows_affected": 1}    def close(self):        print("关闭MySQL连接")class PostgreSQLConnection(DatabaseConnection):    """PostgreSQL数据库连接"""    def connect(self):        print("连接到PostgreSQL数据库...")        return "postgresql_connection"    def execute_query(self, sql):        print(f"PostgreSQL执行: {sql}")        return {"query": sql, "rows": [{"id": 1, "name": "test"}]}    def close(self):        print("关闭PostgreSQL连接")class SQLiteConnection(DatabaseConnection):    """SQLite数据库连接"""    def connect(self):        print("连接到SQLite数据库...")        return "sqlite_connection"    def execute_query(self, sql):        print(f"SQLite执行: {sql}")        return {"query": sql, "success": True}    def close(self):        print("关闭SQLite连接")# 数据库管理器（使用多态）class DatabaseManager:    def __init__(self):        self.connections = {}    def add_connection(self, name, connection):        """添加数据库连接"""        if not isinstance(connection, DatabaseConnection):            raise TypeError("必须是DatabaseConnection类型")        self.connections[name] = connection    def execute_on_all(self, sql):        """在所有数据库上执行SQL（多态）"""        results = {}        for name, connection in self.connections.items():            print(f"\n在 {name} 上执行:")            result = connection.execute_transaction([sql])            results[name] = result        return resultsprint("抽象基类多态演示：")print("=" * 50)# 创建管理器manager = DatabaseManager()# 添加不同类型的数据库连接manager.add_connection("MySQL", MySQLConnection())manager.add_connection("PostgreSQL", PostgreSQLConnection())manager.add_connection("SQLite", SQLiteConnection())# 在多态执行sql = "SELECT * FROM users"results = manager.execute_on_all(sql)print("\n执行结果：")for db_name, result in results.items():    print(f"  {db_name}: {result}")