Python 继承：提高重用性、简化代码和实现多态性

Python 笔记

一、什么是继承？

继承是一种程序设计技术，允许一个类（称为子类或派生类）继承相对于另一个类（称为父类或基类）的属性和方法。

在Python中，可以创建一个类作为另一个类的子类，将子类设定为父类的子集。

以下是一个简单的代码示例：

class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
    
    def speak(self):
        pass

class Dog(Animal):
    def speak(self):
        return "Woof!"

class Cat(Animal):
    def speak(self):
        return "Meow!"

d = Dog("Rufus")
c = Cat("Fluffy")

print(d.name + " says " + d.speak()) # Output: Rufus says Woof!
print(c.name + " says " + c.speak()) # Output: Fluffy says Meow!

在上面的代码中，我们定义了`Animal`类作为基类，在`Dog`和`Cat`类中使用`Animal`作为父类进行继承。`Dog`和`Cat`类覆盖了`Animal`类的`speak`方法，以便它们可以发出不同的声音。

二、继承的优势

继承的主要优势之一是代码重用。通过将代码组织成类层次结构，您可以更轻松地复用代码。例如，如果您需要另一个会说话的动物，您可以只需创建另一个子类，并覆盖`speak`方法即可。另一个优点是可以在不影响基类的情况下定制子类的行为。

以下是一个更详细的例子，以说明如何在实践中使用继承来简化代码：

class BankAccount:
    def __init__(self, balance):
        self.balance = balance

    def withdraw(self, amount):
        if amount > self.balance:
            print("Insufficient funds")
        else:
            self.balance -= amount

    def deposit(self, amount):
        self.balance += amount

class SavingsAccount(BankAccount):
    def withdraw(self, amount):
        if self.balance - amount < 100:
            print("Cannot withdraw. Minimum balance of $100 must be maintained.")
        else:
            self.balance -= amount

s = SavingsAccount(500)
s.withdraw(300) # Output: Cannot withdraw. Minimum balance of $100 must be maintained.
s.deposit(200)
s.withdraw(300) # Output: Insufficient funds

在上面的代码示例中，我们定义了`BankAccount`类，代表简单的银行账户。该类具有`balance`属性和`withdraw`和`deposit`方法。接下来，我们定义了`SavingsAccount`类，作为`BankAccount`类的子类。`SavingsAccount`类继承了`BankAccount`类的属性和方法，还覆盖了`withdraw`方法，以便它可以检查账户余额是否低于100美元时拒绝取款。

三、多重继承

Python还允许多重继承，即从多个父类中继承。这使得设计更复杂的类层次结构成为可能。以下是一个如何使用多重继承的简单示例：

class A:
    pass

class B:
    pass

class C(A, B):
    pass

在上面的代码示例中，我们定义了三个类：`A`，`B`和`C`。`C`类从`A`和`B`类中继承，因此它将具有`A`和`B`类的所有属性和方法。

四、方法重写和super()

方法重写是指子类覆盖从父类继承的方法的过程。可以使用`super()`函数来调用父类的方法，从而在子类中扩展或修改它的行为。以下是一个演示如何在子类中使用`super()`函数来扩展父类方法的示例：

class Vehicle:
    def __init__(self, make, model):
        self.make = make
        self.model = model

    def start(self):
        print("Engine started.")

class Car(Vehicle):
    def start(self):
        super().start()
        print("Radio turned on.")

c = Car("Honda", "Civic")
c.start() # Output: Engine started. Radio turned on.

在上面的代码示例中，我们定义了`Vehicle`类和`Car`类。`Car`类覆盖了从`Vehicle`类继承的`start`方法，并使用`super()`函数调用了父类的方法。`super()`函数确保`Vehicle`类的`start`方法被调用，并扩展了其行为，以便在`Car`类中打开收音机。

五、总结

继承是Python编程中非常有用的概念，它可以简化代码和提高重用性。在Python中，您可以轻松地创建子类并继承属性和方法，甚至多个父类。通过方法重写和`super()`函数，您还可以在子类中扩展或修改父类的行为。

综上，继承是实现多态的关键，并使得代码结构更加清晰易懂。