《Python语言程序设计》课件 项目6：面向对象编程——生态保护模拟系统开发.pptx

面向对象编程生态保护模拟系统开发类与对象继承与多态生态模拟项目六《Python语言程序设计》

任务导入Python作为面向对象编程语言Python是一门真正面向对象的高级动态编程语言，支持面向对象的基本特性。在使用Python编写程序时，应该使用面向对象的思想来分析问题，抽象出项目不同模块的共同特点。相较于其他编程语言，Python中对象的概念更加广泛。知识目标理解面向对象的思想理解类与对象掌握属性与方法掌握继承与多态能力目标掌握面向对象的程序设计方法掌握类与对象的创建和使用方法掌握实例属性与对象方法的使用方法掌握继承与多态的使用方法

面向对象编程的基本概念起源与发展20世纪60年代面向对象程序设计起源于Simula语言理论基础软件工程、结构化程序设计、数据抽象、信息隐藏、知识表示及并行处理等多种理论的积累和发展现代应用如今的C++、Java、Python、C#和Ruby等主流编程语言都采用面向对象思想核心思想对问题空间进行自然分割：以更接近人类思维的方式建立问题域模型对客观实体进行结构模拟：使设计的软件能直接描述现实世界融合属性与服务：对象作为信息实体的统一概念，把属性和服务融为一体支持重用与维护：通过类、对象、封装、继承、多态等机制构造软件系统面向对象编程的优势软件设计更加灵活更好支持代码复用支持设计复用提高代码可读性增强代码可扩展性

面向过程vs面向对象面向过程基本特点优缺点自上而下的设计方法程序=数据结构+算法数据与数据处理过程分开以函数为中心?易于理解和掌握?不利于程序维护?代码复用率低?可扩展性差?处理复杂情况困难面向对象基本特点优缺点自下而上的设计方法数据与数据处理当作一个整体（对象）以对象为核心从静态（属性）和动态（方法）两方面考虑?数据抽象化，减少外部干扰?通过继承减少冗余代码?降低代码出错率，提高可维护性?便于控制软件复杂度为何面向对象更适合复杂系统开发？面向对象将软件系统分割为若干个相互独立的部分，更好地设计和实现系统。通过封装、继承和多态等特性，面向对象程序设计提供了更好的可重用性、可扩展性和可维护性，特别适合生态保护这类复杂系统的模拟与开发。

面向对象的优势数据抽象化将数据抽象化，可在外部接口不改变的前提下改变内部实现，减少或避免外部干扰。这使得系统更加灵活，便于维护和更新。代码复用通过继承可大幅度减少冗余代码，降低代码出错率，提高代码利用率与软件可维护性。继承机制使得代码模块可以被多个类共享使用。系统模块化将对象按照同一属性和行为划分为不同的类，可将软件系统分割为若干个相互独立的部分，便于控制软件复杂度，提高系统的可维护性和可扩展性。全面的问题分析视角以对象为核心，开发人员可从静态（属性）和动态（方法）两个方面考虑问题，更好地设计、实现系统。这种双重视角使得系统设计更加完整和合理。

类与对象的基本概念类（Class）类是对一组具有相同属性对象（实例）的抽象。类是模板，抽象描述了属于该类的全部对象共有的属性和操作类是多个对象（实例）的综合抽象对象（Object）对象是类的个体实物，是类的具体实例。对象是类的具体表现对象具有类定义的所有特征和行为类与对象的关系抽象与具体的关系类与对象的关系是抽象与具体的关系类定义了对象的结构（属性）和行为（方法）一个类可以创建多个不同的对象实例

类的定义与构成类的四个主要组成部分类的名称属性结构与其他类的关系外部操作类的操作界面Python中定义类的语法使用class关键字定义类类名后跟冒号，换行后以缩进控制Python逻辑关系根据编程规范，类名首字母需要大写保持整个系统设计与实现的风格一致类定义示例classForest:#类的构造函数def__init__(self,name,area):self.name=nameself.area=areaself.trees=[]#定义类的方法defadd_tree(self,tree):self.trees.append(tree)returnAddedtreetoforest

对象的特征与创建对象的基本特征现实世界中客观存在的事物称为对象，如将对象数字化，则具有如下特征：唯一标识有一个名称，用来唯一标识对象状态描述有一组状态，用来描述其特征功能操作有一组操作，用来实现其功能对象的创建与使用类是抽象的，要使用类定义的功能，必须将其实例化，即创建类的对象：可通过对象名.成员classTree:def__init__(self,name,height):self.name=nameself.height=heightdefgrow(