Полиморфизм в Python
В мире программирования полиморфизм относится к способности функции с одним и тем же именем выполнять разные функции. Он создает структуру, которая может использовать множество форм объектов.
Это позволяет функциям или аргументам использовать сущности разных типов в разное время.
В объектно-ориентированном программировании полиморфизм позволяет использовать конкретный объект, ссылающийся на конкретный класс, таким же образом, как если бы это был другой объект, ссылающийся на совершенно другой класс.
Реализация полиморфизма в Python с помощью класса
Python может использовать разные типы классов таким же образом, используя полиморфизм. Для этой цели можно создать цикл, который выполняет итерацию по кортежу объектов. Опубликовать который, можно вызывать методы, не глядя на тип класса, к которому принадлежит объект.
Пример с классами и объектами
Эта функция определяет возраст Кролика. Эта функция определяет цвет Кролика. Эта функция определяет возраст Лошади. Эта функция определяет цвет Лошади.
Реализация с наследованием
Мы будем определять функции в производном классе, который имеет то же имя, что и функции в базовом классе. Здесь мы повторно реализуем функции в производном классе. Явление повторной реализации функции в производном классе известно как переопределение метода.
Пример
Различные виды животных Возраст животного. Различные виды животных Возраст кролика. Различные виды животных Возраст лошади.
Полиморфизм времени компиляции или перегрузка метода?
В отличие от многих других популярных объектно-ориентированных языков программирования, таких как Java, Python не поддерживает полиморфизм во время компиляции или перегрузку методов. Если в классе или скрипте Python есть несколько методов с одинаковым именем, метод, определенный в последнем, переопределит предыдущий.
Python не использует аргументы функции для подписи метода, поэтому перегрузка метода не поддерживается.
Перегрузка оператора в Python
Python поддерживает перегрузку операторов. Это еще один тип полиморфизма, при котором оператор ведет себя по-разному в зависимости от типа операндов.
Полиморфизм в Python
В этой статье мы изучим полиморфизм, разные типы полиморфизма и рассмотрим на примерах как мы можем реализовать полиморфизм в Python.
Что такое полиморфизм?
В буквальном значении полиморфизм означает множество форм.
Полиморфизм — очень важная идея в программировании. Она заключается в использовании единственной сущности(метод, оператор или объект) для представления различных типов в различных сценариях использования.
Давайте посмотрим на пример:
Пример 1: полиморфизм оператора сложения
Мы знаем, что оператор + часто используется в программах на Python. Но он не имеет единственного использования.
Для целочисленного типа данных оператор + используется чтобы сложить операнды.
Подобным образом оператор + для строк используется для конкатенации.
Здесь мы можем увидеть единственный оператор + выполняющий разные операции для различных типов данных. Это один из самых простых примеров полиморфизма в Python.
Полиморфизм функций
В Python есть некоторые функции, которые могут принимать аргументы разных типов.
Пример 2: полиморфизм на примере функции len()
Вывод:
Полиморфизм функции len()
Полиморфизм в классах
Полиморфизм — очень важная идея в объектно-ориентированном программировании.
Чтобы узнать больше об ООП в Python, посетите эту статью: Python Object-Oriented Programming.
Мы можем использовать идею полиморфизма для методов класса, так как разные классы в Python могут иметь методы с одинаковым именем.
Позже мы сможем обобщить вызов этих методов, игнорируя объект, с которым мы работаем. Давайте взглянем на пример:
Пример 3: полиморфизм в методах класса
Вывод:
Полиморфизм и наследование
Как и в других языках программирования, в Python дочерние классы могут наследовать методы и атрибуты родительского класса. Мы можем переопределить некоторые методы и атрибуты специально для того, чтобы они соответствовали дочернему классу, и это поведение нам известно как переопределение метода(method overriding).
Полиморфизм позволяет нам иметь доступ к этим переопределённым методам и атрибутам, которые имеют то же самое имя, что и в родительском классе.
Давайте рассмотрим пример:
Пример 4: переопределение метода
Вывод:
Благодаря полиморфизму интерпретатор питона автоматически распознаёт, что метод fact() для объекта a (класса Square ) переопределён. И использует тот, который определён в дочернем классе.
С другой стороны, так как метод fact() для объекта b не переопределён, то используется метод с таким именем из родительского класса( Shape ).
Полиморфизм на примере дочерних и родительских классов в питоне
Заметьте, что перегрузка методов(method overloading) — создание методов с одним и тем же именем, но с разными типами аргументов не поддерживается в питоне.
Полиморфизм в объектно-ориентированном программировании – это возможность обработки разных типов данных, т.е. принадлежащих к разным классам, с помощью «одно и той же» функции, или метода. На самом деле одинаковым является только имя метода, его исходный код зависит от класса. Кроме того, результаты работы одноименных методов могут существенно различаться. Поэтому в данном контексте под полиморфизмом понимается множество форм одного и того же слова – имени метода.
Например, два разных класса содержат метод total, однако инструкции каждого предусматривают совершенно разные операции. Так в классе T1 – это прибавление 10 к аргументу, в T2 – подсчет длины строки символов. В зависимости от того, к объекту какого класса применяется метод total, выполняются те или иные инструкции:
Мы уже наблюдали полиморфизм между классами, связанными наследованием. У каждого может быть свой метод __init__() или square() или какой-нибудь другой. Какой именно из методов square() вызывается, и что он делает, зависит от принадлежности объекта к тому или иному классу.
Однако классы не обязательно должны быть связанны наследованием. Полиморфизм как один из ключевых элементов ООП существует независимо от наследования. Классы могут быть не родственными, но иметь одинаковые методы, как в примере выше.
Полиморфизм дает возможность реализовывать так называемые единые интерфейсы для объектов различных классов. Например, разные классы могут предусматривать различный способ вывода той или иной информации объектов. Однако одинаковое название метода вывода позволит не запутать программу, сделать код более ясным.
Рассмотрим пример полиморфизма на еще одном методе, который перегружает функцию print().
Если вы создадите объект собственного класса, а потом попробуете вывести его на экран, то получите информацию о классе объекта и его адрес в памяти. Такое поведение функции print() по-умолчанию по отношению к пользовательским классам запрограммировано на самом верхнем уровне иерархии, где-то в суперклассе, от которого неявно наследуются все остальные:
Если же мы хотим, чтобы, когда объект передается функции print(), выводилась какая-нибудь другая более полезная информация, то в класс надо добавить специальный метод str(). Этот метод должен обязательно возвращать строку, которую будет выводить функция print():
Какую именно строку возвращает метод str(), дело десятое. Он вполне может строить квадратик из символов:
Полиморфизм является еще одним базовым аспектом объектно-ориентированного программирования и предполагает способность к изменению функционала, унаследованного от базового класса.
Например, пусть у нас будет следующая иерархия классов:
В производном классе Employee, который представляет служащего, определяется свой конструктор. Так как нам надо устанавливать при создании объекта еще и компанию, где работает сотрудник. Для этого конструктор принимает четыре параметра: стандартный параметр self, параметры name и age и параметр company.
В самом конструкторе Employee вызывается конструктор базового класса Person. Обращение к методам базового класса имеет следующий синтаксис:
Похожим образом определен класс Student, представляющий студента. Он также переопределяет конструктор и метод display_info за тем исключением, что вместо в методе display_info не вызывается версия этого метода из базового класса.
В основной части программы создается список из трех объектов Person, в котором два объекта также представляют классы Employee и Student. И в цикле этот список перебирается, и для каждого объекта в списке вызывается метод display_info. На этапе выполнения программы Python учитывает иерархию наследования и выбирает нужную версию метода display_info() для каждого объекта. В итоге мы получим следующий консольный вывод:
# Проверка типа объекта
При работе с объектами бывает необходимо в зависимости от их типа выполнить те или иные операции. И с помощью встроенной функции isinstance() мы можем проверить тип объекта. Эта функция принимает два параметра:
# Упражнения
Написать класс стол который принимает параметры: высота, ширина, высота, тип (круглый или квадратный).
Написать два класса «круглый стол» и «прямоугольный стол» на следующих основной класс «Стол». И добавить в новые классы методы расчёта площади столешницы по соответствующим формулам.
Написать один класс «Стол» включающим поле «форма столешницы» с методом «площадь столешницы», который вычисляет площадь в зависимости от выбранной формы.
Написать интерфейс программы для столов содержащий, используя генерацию интерфейса:
Полиморфизм
Полиморфизм в объектно-ориентированном программировании – это возможность обработки разных типов данных, т. е. принадлежащих к разным классам, с помощью «одной и той же» функции, или метода. На самом деле одинаковым является только имя метода, его исходный код зависит от класса. Кроме того, результаты работы одноименных методов могут существенно различаться. Поэтому в данном контексте под полиморфизмом понимается множество форм одного и того же слова – имени метода.
Например, два разных класса содержат метод total, однако инструкции каждого предусматривают совершенно разные операции. Так в классе T1 – это прибавление 10 к аргументу, в T2 – подсчет длины строки символов. В зависимости от того, к объекту какого класса применяется метод total, выполняются те или иные инструкции.
В предыдущем уроке мы уже наблюдали полиморфизм между классами, связанными наследованием. У каждого может быть свой метод __init__() или square() или какой-нибудь другой. Какой именно из методов square() вызывается, и что он делает, зависит от принадлежности объекта к тому или иному классу.
Однако классы не обязательно должны быть связанны наследованием. Полиморфизм как один из ключевых элементов ООП существует независимо от наследования. Классы могут быть не родственными, но иметь одинаковые методы, как в примере выше.
Полиморфизм дает возможность реализовывать так называемые единые интерфейсы для объектов различных классов. Например, разные классы могут предусматривать различный способ вывода той или иной информации объектов. Однако одинаковое название метода вывода позволит не запутать программу, сделать код более ясным.
В Python среди прочего полиморфизм находит отражение в методах перегрузки операторов. Два из них мы уже рассмотрели. Это __init__() и __del__(), которые вызываются при создании объекта и его удалении. Полиморфизм у методов перегрузки операторов проявляется в том, что независимо от типа объекта, его участие в определенной операции, вызывает метод с конкретным именем. В случае __init__() операцией является создание объекта.
Рассмотрим пример полиморфизма на еще одном методе, который перегружает функцию str(), которую автоматически вызывает функция print().
Если вы создадите объект собственного класса, а потом попробуете вывести его на экран, то получите информацию о классе объекта и его адрес в памяти. Такое поведение функции str() по-умолчанию по отношению к пользовательским классам запрограммировано на самом верхнем уровне иерархии, где-то в суперклассе, от которого неявно наследуются все остальные.
Если же мы хотим, чтобы, когда объект передается функции print(), выводилась какая-нибудь другая более полезная информация, то в класс надо добавить специальный метод __str__(). Этот метод должен обязательно возвращать строку, которую будет в свою очередь возвращать функция str(), вызываемая функций print():
Какую именно строку возвращает метод __str__(), дело десятое. Он вполне может строить квадратик из символов:
Практическая работа. Метод перегрузки оператора сложения
В качестве практической работы попробуйте самостоятельно перегрузить оператор сложения. Для его перегрузки используется метод __add__(). Он вызывается, когда объекты класса, имеющего данный метод, фигурируют в операции сложения, причем с левой стороны. Это значит, что в выражении a + b у объекта a должен быть метод __add__(). Объект b может быть чем угодно, но чаще всего он бывает объектом того же класса. Объект b будет автоматически передаваться в метод __add__() в качестве второго аргумента (первый – self).
Согласно полиморфизму ООП, возвращать метод __add__() может что угодно. Может вообще ничего не возвращать, а «молча» вносить изменения в какие-то уже существующие объекты. Допустим, в вашей программе метод перегрузки сложения будет возвращать новый объект того же класса.
Курс с примерами решений практических работ:
android-приложение, pdf-версия
С. Шапошникова © 2021
Объектно-ориентированное программирование на Python
Полиморфизм в Python
Введение
Примеры
Основной полиморфизм
Мы должны увидеть этот вывод:
Что происходит без полиморфизма? Без полиморфизма может потребоваться проверка типа перед выполнением действия над объектом, чтобы определить правильный метод для вызова. Следующий пример счетчика выполняет ту же задачу, что и предыдущий код, но без использования полиморфизма, то get_area() функция должна делать больше работы.
Мы должны увидеть этот вывод:
Duck Typing
Полиморфизм без наследования в форме утиной типизации, доступной в Python, благодаря его динамической системе типирования. Это означает, что до тех пор, пока классы содержат одинаковые методы, интерпретатор Python не различает их, поскольку единственная проверка вызовов происходит во время выполнения.
Quaaaaaack! \ У утки белые и серые перья. \ Человек подражает утке. \ Человек берет перо с земли и показывает его.
Синтаксис
Параметры
Примечания
Научим основам Python и Data Science на практике
Это не обычный теоритический курс, а онлайн-тренажер, с практикой на примерах рабочих задач, в котором вы можете учиться в любое удобное время 24/7. Вы получите реальный опыт, разрабатывая качественный код и анализируя реальные данные.