Урок: Объектно-ориентированное программирование (ООП)

Объектно-ориентированное программирование (ООП) — это парадигма программирования, в которой основные концепции основаны на объектах и классах. В этом уроке мы рассмотрим основные концепции ООП: классы и объекты, наследование и полиморфизм, инкапсуляцию и абстракцию.

Класс — это шаблон для создания объектов (экземпляров класса). Объекты содержат данные (атрибуты) и поведение (методы).

Пример определения класса
class Dog:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age
    
    def bark(self):
        print(f"{self.name} says woof!")

# Создание объекта (экземпляра класса)
my_dog = Dog("Buddy", 3)

# Доступ к атрибутам и методам объекта
print(my_dog.name)  # Выводит: Buddy
print(my_dog.age)   # Выводит: 3
my_dog.bark()       # Выводит: Buddy says woof!

В этом примере определяется класс Dog с конструктором __init__, который инициализирует атрибуты name и age. Метод bark выводит сообщение. Создается объект my_dog, и через него можно получить доступ к атрибутам и методам класса.

Наследование позволяет создавать новый класс на основе существующего. Полиморфизм позволяет использовать одно и то же имя метода для различных классов.

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

class Dog(Animal):
    def speak(self):
        return f"{self.name} says woof!"

class Cat(Animal):
    def speak(self):
        return f"{self.name} says meow!"

my_dog = Dog("Buddy")
my_cat = Cat("Whiskers")

print(my_dog.speak())  # Выводит: Buddy says woof!
print(my_cat.speak())  # Выводит: Whiskers says meow!

В этом примере класс Animal является базовым классом, от которого наследуются классы Dog и Cat. Каждый подкласс реализует метод speak по-своему.

Пример полиморфизма
animals = [Dog("Buddy"), Cat("Whiskers")]

for animal in animals:
    print(animal.speak())
# Выводит:
# Buddy says woof!
# Whiskers says meow!

В этом примере используется полиморфизм для вызова метода speak у объектов разных классов, которые наследуют от одного базового класса Animal.

Инкапсуляция скрывает внутренние детали реализации от внешнего мира, предоставляя доступ только через методы класса. Абстракция позволяет создавать сложные системы, сокрывая детали реализации и предоставляя простой интерфейс.

Пример инкапсуляции
class BankAccount:
    def __init__(self, owner, balance=0):
        self.owner = owner
        self.__balance = balance  # Приватный атрибут

    def deposit(self, amount):
        if amount > 0:
            self.__balance += amount

    def withdraw(self, amount):
        if amount <= self.__balance:
            self.__balance -= amount
        else:
            print("Недостаточно средств")

    def get_balance(self):
        return self.__balance

account = BankAccount("Alice", 100)
account.deposit(50)
account.withdraw(30)
print(account.get_balance())  # Выводит: 120

В этом примере атрибут __balance является приватным и доступен только внутри класса BankAccount. Доступ к балансу осуществляется через методы deposit, withdraw и get_balance.

Абстракция достигается путем использования классов и методов, которые скрывают сложные детали и предоставляют простой интерфейс для взаимодействия.

В этом примере используется абстрактный класс Shape с абстрактным методом area. Классы Rectangle и Circle наследуют от Shape и реализуют метод area, скрывая сложные детали вычислений.

Практическое задание

Пример выполнения практического задания

# Задание 1
class Car:
    def __init__(self, make, model, year):
        self.make = make
        self.model = model
        self.year = year
    
    def display_info(self):
        print(f"{self.year} {self.make} {self.model}")

# Задание 2
class ElectricCar(Car):
    def __init__(self, make, model, year, battery_size):
        super().__init__(make, model, year)
        self.battery_size = battery_size
    
    def display_battery(self):
        print(f"Battery size: {self.battery_size} kWh")

my_car = ElectricCar("Tesla", "Model S", 2020, 100)
my_car.display_info()          # Выводит: 2020 Tesla Model S
my_car.display_battery()       # Выводит: Battery size: 100 kWh

# Задание 3
class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.__age = age  # Приватный атрибут
    
    def set_age(self, age):
        if age > 0:
            self.__age = age
    
    def get_age(self):
        return self.__age

person = Person("Alice", 30)
print(person.get_age())  # Выводит: 30
person.set_age(35)
print(person.get_age())  # Выводит: 35

# Задание 4
from abc import ABC, abstractmethod

class Employee(ABC):
    @abstractmethod
    def calculate_salary(self):
        pass

class Manager(Employee):
    def __init__(self, base_salary, bonus):
        self.base_salary = base_salary
        self.bonus = bonus
    
    def calculate_salary(self):
        return self.base_salary + self.bonus

class Developer(Employee):
    def __init__(self, base_salary, overtime):
        self.base_salary = base_salary
        self.overtime = overtime
    
    def calculate_salary(self):
        return self.base_salary + (self.overtime * 20)

manager = Manager(5000, 1500)
developer = Developer(4000, 10)

print(manager.calculate_salary())  # Выводит: 6500
print(developer.calculate_salary())  # Выводит: 4200

В первом задании создается класс Car с атрибутами и методом для отображения информации. Во втором задании создается подкласс ElectricCar, который добавляет новый атрибут и метод. В третьем задании создается класс Person с приватным атрибутом и методами для управления возрастом. В четвертом задании создается абстрактный класс Employee и два подкласса, которые реализуют метод для вычисления зарплаты.