30天入门Python(基础篇)——第28天:Python面向对象之继承与多继承
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一、什么是继承?
1.1 继承的概念
继承是面向对象编程的三大特征之一(封装、继承、多态)。它允许我们基于已有的类创建新类,新类自动获得父类的属性和方法。
Animal (父类)
/ \
/ \
Dog Cat (子类)
(继承) (继承)
1.2 为什么需要继承?
没有继承的问题:
# 重复代码!
classDog:
def__init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
defeat(self):
print(f"{self.name} 在吃东西")
defsleep(self):
print(f"{self.name} 在睡觉")
defbark(self):
print(f"{self.name} 汪汪叫")
classCat:
def__init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
defeat(self):
print(f"{self.name} 在吃东西")
defsleep(self):
print(f"{self.name} 在睡觉")
defmeow(self):
print(f"{self.name} 喵喵叫")
使用继承后:
classAnimal:
def__init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
defeat(self):
print(f"{self.name} 在吃东西")
defsleep(self):
print(f"{self.name} 在睡觉")
classDog(Animal):
defbark(self):
print(f"{self.name} 汪汪叫")
classCat(Animal):
defmeow(self):
print(f"{self.name} 喵喵叫")
二、单继承
2.1 基本语法
class子类名(父类名):
pass
2.2 完整示例
# 父类
classPerson:
def__init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
defintroduce(self):
print(f"我叫 {self.name},今年 {self.age} 岁。")
defwork(self):
print("我正在工作")
# 子类
classStudent(Person):
defstudy(self):
print(f"{self.name} 正在学习")
# 使用
stu = Student("小明", 20)
stu.introduce() # 继承自 Person
stu.study() # Student 自己的方法
stu.work() # 继承自 Person
2.3 方法重写(Override)
子类可以重新定义父类的方法:
classPerson:
def__init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
defwork(self):
print("我正在工作")
classStudent(Person):
# 重写父类的 work 方法
defwork(self):
print(f"{self.name} 正在学习,不是在工作")
classTeacher(Person):
# 重写父类的 work 方法
defwork(self):
print(f"{self.name} 正在讲课")
# 测试
stu = Student("小明", 20)
stu.work() # 小明 正在学习,不是在工作
teacher = Teacher("王老师", 35)
teacher.work() # 王老师 正在讲课
2.4 扩展父类方法
使用 super() 调用父类方法,在其基础上添加新功能:
classPerson:
def__init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
defintroduce(self):
print(f"我叫 {self.name},今年 {self.age} 岁。")
classStudent(Person):
def__init__(self, name, age, student_id):
# 调用父类 __init__
super().__init__(name, age)
# 添加子类特有属性
self.student_id = student_id
defintroduce(self):
# 调用父类方法
super().introduce()
# 添加额外信息
print(f"我的学号是 {self.student_id}。")
stu = Student("小明", 20, "S2026001")
stu.introduce()
# 我叫 小明,今年 20 岁。
# 我的学号是 S2026001。
2.5 super() 的两种用法
classParent:
def__init__(self, name):
self.name = name
classChild(Parent):
def__init__(self, name, age):
# 方式一:使用 super()(推荐)
super().__init__(name)
# 方式二:直接调用父类(不推荐,多继承时有问题)
# Parent.__init__(self, name)
self.age = age
三、继承中的属性查找顺序
3.1 属性查找规则
当访问一个属性时,Python 按照以下顺序查找:
classA:
attr = "A"
classB(A):
attr = "B"
classC(B):
attr = "C"
obj = C()
print(obj.attr) # C(优先使用最近的)
del C.attr
print(obj.attr) # B
del B.attr
print(obj.attr) # A
3.2 isinstance() 和 issubclass()
classAnimal:
pass
classDog(Animal):
pass
classCat(Animal):
pass
dog = Dog()
# isinstance: 判断对象是否是某类或其子类的实例
print(isinstance(dog, Dog)) # True
print(isinstance(dog, Animal)) # True(Dog 继承自 Animal)
print(isinstance(dog, Cat)) # False
# issubclass: 判断类是否是另一类的子类
print(issubclass(Dog, Animal)) # True
print(issubclass(Cat, Animal)) # True
print(issubclass(Dog, Cat)) # False
四、多继承
4.1 多继承语法
Python 支持一个类继承多个父类:
class子类(父类1, 父类2, 父类3, ...):
pass
4.2 完整示例
classFlyer:
deffly(self):
print("我会飞!")
classSwimmer:
defswim(self):
print("我会游泳!")
classRunner:
defrun(self):
print("我会跑!")
# 多继承
classDuck(Flyer, Swimmer, Runner):
defquack(self):
print("嘎嘎嘎!")
duck = Duck()
duck.fly() # 我会飞!
duck.swim() # 我会游泳!
duck.run() # 我会跑!
duck.quack() # 嘎嘎嘎!
4.3 方法名冲突问题
当多个父类有同名方法时,Python 使用 MRO(方法解析顺序) 决定调用哪个:
classA:
defmethod(self):
print("A 的方法")
classB:
defmethod(self):
print("B 的方法")
classC(A, B):
pass
classD(B, A):
pass
C().method() # A 的方法(A 排在 B 前面)
D().method() # B 的方法(B 排在 A 前面)
4.4 查看 MRO
classA:
pass
classB:
pass
classC(A, B):
pass
# 方式一:使用 __mro__
print(C.__mro__)
# (<class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>, <class 'object'>)
# 方式二:使用 mro() 方法
print(C.mro())
# [<class '__main__.C'>, <class '__main__.A'>, <class '__main__.B'>, <class 'object'>]
4.5 C3 线性化算法
Python 使用 C3 线性化算法 确定 MRO。核心规则:
classA:
pass
classB(A):
pass
classC(A):
pass
classD(B, C):
pass
print(D.mro())
# [D, B, C, A, object]
五、super() 在多继承中的作用
5.1 链式调用
classA:
def__init__(self):
print("A 初始化")
super().__init__()
classB:
def__init__(self):
print("B 初始化")
super().__init__()
classC(A, B):
def__init__(self):
print("C 初始化")
super().__init__()
c = C()
# 输出:
# C 初始化
# A 初始化
# B 初始化
5.2 协作式调用
super() 在多继承中按照 MRO 链式调用每个父类的方法:
classBase:
defprocess(self):
print("Base 处理")
classA(Base):
defprocess(self):
print("A 处理")
super().process()
classB(Base):
defprocess(self):
print("B 处理")
super().process()
classC(A, B):
defprocess(self):
print("C 处理")
super().process()
C().process()
# 输出:
# C 处理
# A 处理
# B 处理
# Base 处理
六、MixIn 设计模式
6.1 什么是 MixIn?
MixIn 是一种通过多继承来组合功能的设计模式。它不是严格的"继承关系",而是"能力组合"。
classJSONMixin:
"""提供导出为 JSON 的能力"""
defto_json(self):
import json
return json.dumps(self.__dict__, ensure_ascii=False, indent=2)
classCSVMixin:
"""提供导出为 CSV 的能力"""
defto_csv(self):
return",".join(str(v) for v inself.__dict__.values())
classReport:
def__init__(self, title, data):
self.title = title
self.data = data
# 组合多个 MixIn
classJSONReport(Report, JSONMixin):
pass
classCSVReport(Report, CSVMixin):
pass
classUniversalReport(Report, JSONMixin, CSVMixin):
pass
report = UniversalReport("销售报告", {"total": 1000, "count": 50})
print(report.to_json())
print(report.to_csv())
6.2 MixIn 命名约定
- • MixIn 通常没有
__init__ 方法(或需要特定属性存在)
七、多重继承的最佳实践
7.1 优先使用组合而非继承
# ❌ 不推荐:深层继承链
classAnimal:
pass
classMammal(Animal):
pass
classPet(Mammal):
pass
classDog(Pet):
pass
# ✅ 推荐:组合模式
classAnimal:
def__init__(self, name):
self.name = name
classPetBehavior:
defplay(self):
print("正在玩耍")
classDog(Animal):
def__init__(self, name):
super().__init__(name)
self.behavior = PetBehavior()
defplay(self):
self.behavior.play()
7.2 避免菱形继承问题
# ⚠️ 菱形继承:A 被继承两次
classA:
def__init__(self):
print("A 初始化")
classB(A):
def__init__(self):
super().__init__()
classC(A):
def__init__(self):
super().__init__()
classD(B, C):
def__init__(self):
super().__init__()
# Python 的 MRO 确保 A.__init__ 只被调用一次
d = D()
print(D.mro()) # [D, B, C, A, object]
7.3 继承 vs 组合决策表
| |
| "是一个"关系(Dog is an Animal) | |
| "有一个"关系(Car has an Engine) | |
| |
| |
八、实战项目:员工管理系统
classEmployee:
"""员工基类"""
def__init__(self, name, employee_id, base_salary):
self.name = name
self.employee_id = employee_id
self.base_salary = base_salary
defget_salary(self):
returnself.base_salary
defintroduce(self):
returnf"员工: {self.name} (ID: {self.employee_id})"
classManagerMixin:
"""经理能力 MixIn"""
defmanage_team(self):
returnf"{self.name} 正在管理团队"
defconduct_review(self):
returnf"{self.name} 正在进行绩效评估"
classProgrammer(Employee):
"""程序员类"""
def__init__(self, name, employee_id, base_salary, language):
super().__init__(name, employee_id, base_salary)
self.language = language
self._bonus = 0
defcode(self):
returnf"{self.name} 正在用 {self.language} 编程"
defadd_bonus(self, amount):
self._bonus += amount
defget_salary(self):
returnself.base_salary + self._bonus
classTechLead(Programmer, ManagerMixin):
"""技术主管:程序员 + 管理能力"""
def__init__(self, name, employee_id, base_salary, language, team_size):
super().__init__(name, employee_id, base_salary, language)
self.team_size = team_size
classHR(Employee, ManagerMixin):
"""HR:员工 + 管理能力"""
def__init__(self, name, employee_id, base_salary, department):
super().__init__(name, employee_id, base_salary)
self.department = department
definterview(self):
returnf"{self.name} 正在面试候选人"
# 使用
programmer = Programmer("张三", "P001", 15000, "Python")
print(programmer.introduce()) # 员工: 张三 (ID: P001)
print(programmer.code()) # 张三 正在用 Python 编程
print(f"月薪: {programmer.get_salary()}")
lead = TechLead("李四", "TL001", 25000, "Java", 5)
print(lead.introduce())
print(lead.code())
print(lead.manage_team()) # MixIn 提供的方法
print(f"月薪: {lead.get_salary()}")
hr = HR("王五", "HR001", 12000, "人事部")
print(hr.introduce())
print(hr.interview())
print(hr.conduct_review()) # MixIn 提供的方法
九、总结
| |
| 单继承 | class 子类(父类): |
| 多继承 | class 子类(父类1, 父类2): |
| 方法重写 | |
super() | |
| MRO | |
| C3 算法 | |
| MixIn | |
isinstance() | |
issubclass() | |
核心要点
- 1. 继承是"is-a"关系,组合是"has-a"关系
十、练习题
练习 1:图形类继承
创建 Shape 基类,Circle、Rectangle、Triangle 子类,各自实现面积和周长计算。
练习 2:带日志功能的字典
创建 LoggedDict,继承 dict,每次读写操作时打印日志。
练习 3:多继承冲突解决
创建两个父类,各有同名方法,在子类中决定调用哪个父类的方法。
参考答案
练习 2 参考答案classLoggedDict(dict):
def__getitem__(self, key):
print(f"[LOG] 读取 key: {key}")
returnsuper().__getitem__(key)
def__setitem__(self, key, value):
print(f"[LOG] 设置 {key} = {value}")
super().__setitem__(key, value)
def__delitem__(self, key):
print(f"[LOG] 删除 key: {key}")
super().__delitem__(key)
d = LoggedDict()
d["name"] = "小明"# [LOG] 设置 name = 小明
print(d["name"]) # [LOG] 读取 key: name → 小明
🎉 恭喜你完成了第28天的学习!继承和多继承是面向对象设计的重要工具。
📌 下一天预告:第29天 —— Python面向对象之多态与抽象类