使用類別和變數將 OOP 模型轉換成程式碼

6 分鐘

您想要透過建置猜拳的遊戲，評估物件導向程式設計 (OOP)。若要這樣做，您必須先使用 OOP 格式建立模型。

我們必須運用一些基本的 OOP 概念，例如類別、物件和狀態。本單元將探討下列部分：

重要的 OOP 概念：若要理解 OOP，您必須了解一些基本概念，例如類別、物件和狀態。您必須知道其彼此之間的差異，以及彼此之間的關係。
OOP 中的變數：您必須知道如何處理變數，以及如何將變數新增至物件。

什麼是物件？

在嘗試模型化問題定義域的過程中，我們已數次提及物件的概念。物件是執行者。其在是在系統內進行了某些事。因為採取了某個動作，所以其變更了本身或其他物件的狀態。

讓我們想像一下現實世界中的某個物件。您在停車場中可以觀察到什麼？可能會看到很多形狀、大小和顏色不同的車輛。您可使用製造商、型號、顏色和汽車類型等屬性來描述汽車。當將值指派給這些屬性時，就可以快速清楚指出您說的是紅色法拉利、四輪驅動吉普車，還是黃色的福特野馬等。

Illustration that shows a car object with the properties type and color.

在另一個場景中，想像拉斯維加斯的一副撲克牌。您看到兩張不同的牌，這是兩個物件。您知道其有一些共同的屬性，亦即花色。這些物件的花色可以是梅花、紅心、方塊或黑桃。其值可以是 A、K、9 等。

提示

看看週遭環境。找兩個類似的物件，例如兩本書或兩把椅子，看看能否找出最能描述又能區分二者的屬性。

什麼是類別？

類別是一種資料類型，可作為特定物件種類的範本定義。

您已了解 OOP 系統有物件，而這些物件有屬性。有一個與物件類似的概念，即類別。

那麼，什麼是類別？類別是物件的藍圖。當類別是汽車的藍圖時，物件就是您駕駛的實際車輛。類別是您使用程式碼所撰寫的內容。當告訴執行階段環境執行程式碼時，得到的結果就是物件。

下表是一些類別及其產生的物件範例：

類別	Object
汽車的藍圖	Honda Accord, Jeep Wrangler
貓	加菲貓
霜淇淋的描述	草莓、巧克力或香草

您依據類別建立物件的方式，就像是依據藍圖打造出一部汽車。建立物件時，程式會向作業系統要求資源 (也就是記憶體)，才能夠建構物件。相對地，依據藍圖打造汽車時，工廠也會要求金屬、橡膠和玻璃等資源來組合汽車。

Illustration showing the resource inputs required to assemble a car from a blueprint.

建立類別

使用關鍵字 class 建立的 Python 類別，並為其提供名稱，如下列範例所示：

class Car:

從類別建立物件

在依據類別建立物件時，會視為將其具現化。您需要使用此範本 (類別) 和這些起始值，要求作業系統提供足夠的記憶體給您，並建立物件。基本上，具現化就是指建立。

若要將物件具現化，須在類別名稱中加上括弧。您會取得可選擇用於指派給變數的物件，如下所示：

car = Car()

car 是用於保留物件的執行個體的變數。您呼叫 Car() 時，就是進行具現化或建立物件的時機。

OOP 中的變數與程序性程式設計中的變數

在程序性程式設計過程中，您已習慣使用變數來保留資訊並追蹤狀態。您可以在檔案中任何需要的地方定義這些變數。一般變數初始化如下所示：

pi = 3.14

OOP 也有變數，不過這些變數附加在物件上，而非自行定義。您可將物件的變數作為屬性參考。將屬性附加到物件時，會使用下列兩種方式之一：

描述物件：舉一個描述的例子，變數就像是汽車的色彩，或長頸鹿身上的斑點數目。
保留狀態：變數可用於代替描述物件的狀態。狀態就像是電梯所在的樓層，或電梯是否正在運作。

將屬性新增至類別

建立模型時，也必須了解要新增何種屬性 (變數) 至類別。您已了解如何在程式碼中建立類別，那麼您要如何在其中新增屬性？將物件具現化時，必須告訴類別其在進行建構時應具有哪些屬性。在建立時會呼叫一個名為建構函式的特殊函式。

建構函式

許多程式語言都有所謂建構函式的概念，這是只有在第一次建立物件時才會叫用的特殊函式。只會呼叫此建構函式一次。您會在本方法中建立物件應有的屬性。此外，您還可以將任何起始值指派給建立的屬性。

在 Python 中，其名稱為 __init__()。您也必須將特殊參數 self 傳遞至建構函式。參數 self 會參考物件的執行個體。任何對此關鍵字的指派，皆表示該屬性最後會出現在物件的執行個體上。如果您未將屬性新增至 self，則系統會將其視為暫時性變數，在 __init__() 完成執行之後將不復存在。

注意

系統也會將參數 self 傳遞至需要參考物件執行個體上相關資訊的所有方法中。下一個單元將涵蓋此概念。

在類別上新增及初始化屬性

讓我們來觀看一個在建構函式中設定屬性的範例：

class Elevator:
    def __init__(self, starting_floor):
        self.make = "The elevator company"
        self.floor = starting_floor

# To create the object

elevator = Elevator(1)
print(elevator.make) # "The Elevator company"
print(elevator.floor) # 1

上述範例描述類別 Elevator 與兩個變數 make 和 floor。此處有關程式碼的重要重點為：__init__() 以隱含方式呼叫。您不會依名稱來呼叫 __init__() 方法，但在建立物件時會透過這行程式碼來呼叫：

elevator = Elevator(1)

`self` 的不正確用法

若要強調參數 self 的運作方式，請考量使用下列程式碼，該程式碼會在建構函式 __init__() 中指派屬性 color 及 make：

class Car:
    def __init__():
        self.color = "Red" # ends up on the object
        make = "Mercedes" # becomes a local variable in the constructor

car = Car()
print(car.color) # "Red"
print(car.make) # would result in an error, `make` does not exist on the object

如果目標是要讓 color 和 make 屬性成為類別 Car，您必須修改程式碼。請確定在建構函式中兩個屬性都已指派到 self，如下所示：

self.color = "Red" # ends up on the object
self.make = "Mercedes"

提示

作為在家練習，請嘗試從您要閱讀的書籍建立類別。思考一下要如何撰寫其類別，以及應該具備哪些屬性。

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