物件導向程式設計(Object-Oriented Programming, OOP)基礎 ...

Python —物件導向程式設計(Object-Oriented Programming, OOP)基礎教學. 物件導向的三大重點為封裝(Encapsulation)、繼承(Inheritance)、多 ... GetunlimitedaccessOpeninappHomeNotificationsListsStoriesWritePublishedin學習漂流瓶DriftBottlePython—物件導向程式設計(Object-OrientedProgramming,OOP)基礎教學物件導向的三大重點為封裝(Encapsulation)、繼承(Inheritance)、多型(Polymorphism)，透過這三種方法，可使在寫程式時將內容模擬成現實的情況，換言之就是將其內容實體化，使之更容易理解。

PhotobySafarSafarovonUnsplash本文介紹會先介紹為何要使用OOP架構，其次是類別(Class)跟物件(Object)的基礎認識，最後才會進入到OOP三大架構的教學範例，依次為封裝(Encapsulation)、繼承(Inheritance)、多型(Polymorphism)。

以下正文開始～為何要使用OOP架構？何為POP？何為OOP？兩者差異在哪裡？我現在該使用OOP嗎？以一開始學習程式的菜鳥來說，普遍都是一條一條的寫程式，加上簡約的function，並以排序的方式讓程式知道code的先後順序，這就是寫程式一般常見的架構—程序導向設計(Procedure-OrientedProgramming,POP)；而將物件(Object)當成基本元件，並封裝進類別(Class)，以此為主架構的就是物件導向設計(Object-OrientedProgramming,OOP)。

以新手來說，根本不需要學OOP，甚至連function都不用寫，以POP的架構就可以一步一步完成作業了。

但是每樣功能存在一定都有它的道理，OOP就是軟體不停開發、演進下的一個產物，當程式能力到一定的程度後，一旦開始做比較大的專案或是計畫，則就會需要用到OOP的技巧。

OOP主是將物件作為程式的基本單元，並將程式函數等封裝於物件中，此封裝後的物件便可當作類別的範例、方法、功能等。

由此可知OOP的主要目的就是將程式內容化繁為簡，以一套明確的邏輯架構進行設計，以便加快專案的開發進度，使日後在修改、引用與使用時更為容易。

說實話，在寫這一篇文時，我也很猶豫到底要不要將它完成，畢竟網路上一搜就會有很多OOP、OOD相關的教學文章跳出來；但後來想想，若是以非本科學生的心態下去分享，相較網上其他文章也許會有很大的差異吧，對於那些想跨領域學習程式的學生也許會起到很大的幫助吧！（應該）什麼是類別(Class)？什麼是物件(Object)？在進入到封裝、繼承、多型的教學之前，還必須先了解什麼是類別(Class)跟物件(Object)。

若是上網搜尋類別(Class)和物件(Object)的關係時，普遍跳出的都會是以水果、汽車等…的舉例，沒錯！其實概念都一樣，類別(Class)就像是一概念圖、設計圖、產品的總架構等等，其包含屬性、方法等在產生物件(Object)時需要的所有要素。

其對應的相關表如下：透過上表可知類別(Class)與物件(Object)的關係對應可以是實體也可以是抽象的，只要有一架構，都可以把想呈現的東西以程式表達出來。

本文於接下來的實作會以上表第三個類別Semester為範例進行演示。

若是想更清楚了解這兩者之間的關係，建議各位可以點下面的影片看CSDojo大大的教學影片，他在敘述類別為Robot時非常完整：封裝(Encapsulation)、繼承(Inheritance)、多型(Polymorphism)教學演示封裝(Encapsulation)首先看到封裝的部分，封裝的目的在於讓程式碼更於理解，主要就是將方法(Method)、屬性(Attribute)、建構式(Constructor)封入類別的一個動作。

以Semester類別作為範例：可看到上述類別Semester將屬性(Attribute)為name、required、elective包在__init__中，且方法(Method)，Schedule和Credits也一併包裝進去；之後便可建立Object為Hunter的課表和學分數；簡單來說，建構完該Class後只需輸入該學期對應之個別課程數，便會顯示出這學期總共修了多少課及必修課(Requiredsubject)、選修課(Electivesubject)的學分。

繼承(Inheritance)接續上述程式範例。

繼承主要是讓程式碼可以重複被使用，借此可以減少浪費在重複性工作的時間。

舉例來說，上述程式只有提及必修課(Requiredsubject)和選修課(Electivesubject)，卻沒有考慮到通識課(Generalcourse)；那就可以假定上述範例提及的類別Semester是FirstSemester，通常在FirstSemester是不會有通識課可以選的，會到SecondSemester才開始可以選。

那在這部分示範就簡單了，將上述Semester當作父類，並加入子類Semester2，當作SecondSemester的類別，其中必須加入考量Generalcourse的建構式及方法，子類必須繼承父類，才可在計算課程數與學分時更方便些。

加入子類Semester2範例如下：可看到範例中子類Semester2繼承了父類Semester的功能。

在不考慮Generalcourses的情況下，Object在輸出父類Schedule的方法時，只會顯示父類Requiredsubject和Electivesubject的總課程數。

當子類需要繼承父類的Attribute時，需加上super().__init__()，並於第二個括號中填入欲繼承的屬性。

範例中Semester2直接繼承了Semester的全部屬性，並且再加上Semester2需求的屬性，general。

故於建立Object時，若需呼叫子類則必須填上4個變數，而非原本父類的3個。

若子類和父類擁有相同名稱的函示，如範例中的Credits，則子類函示會將父類函示給覆蓋掉，優先呼叫出子類函示的結果。

多型(Polymorphism)先有繼承才有多型，繼承算是多型的基礎，主要概念為一子類繼承多個父類的功能，透過多型可使程式易於維護，是以不會動到既有程式的前提下進行設計的。

以範例應用來看，目前已有Semester和Semester2兩個類別，假定現在我需要建構一CreditsSystem(學分計算系統)，以便確認在Requiredsubject、Electivesubject及Generalcourses領域到底各修習了多少學分。

加入子類CreditsSystem範例如下：上述範例可看到子類CreditsSystem繼承了父類Semester和父類Semester2，當CreditsSystem輸入對應的4個變數後，代碼會呼叫回原父類中的方法。

範例中輸入完變數後，因子類底下Semester.__init__()和Semester2.__init__()是以呼叫回各自的類別的方式設計，故在最後Object的設計時，只需直接呼叫父類的方法，便會完整輸出父類方法的結果。

此學分計算系統藉由輸入name(人名)、required(必修)、elective(選修)、general(通識)等資訊，會輸出該學生所有領域的相關學分數。

結語個人認為透過學習OOP可強化對代碼間關聯性的理解，也可以使coding能力突飛猛進，且最快讓新手看不懂你的code的方法就是用OOP下去寫，除了防止學弟抄襲你的作業外，也可以達到裝逼的效果～Morefrom學習漂流瓶DriftBottle本刊的文章大都以資料科學為主，希望能為點進來的你留下些東西。

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