Slides Thema 7
Objektorientierte Programmierung
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📖 Kapitel 11 Objektorientierte Programmierung
Lernziele
Ich kann ...
- das Idee der objektorientierten Programmierung eklären.
- kann ein Klasse entwickeln.
- kann ein Objekt anhand einer Klasse instanzieren.
- Getter- und Setter-Methoden anwenden.
- die Idee der Klassen-Verberung erläutern.
Code Aufbau
Abhängig von der Projektgrösse muss der Code (Ordner und Dateien) organisiert werden.
Programmierung-Projekte werden mit numehnder Grösse komplexer.
Funktionale Programmierung
Bis jetzt haben wir funktional programmiert.
Unser Code ist Funktionen organisiert.
Objektorientierte Programmierung
Die objektorientierte Programmierung ist weiteres Programmierparadigma.
Die Grundidee besteht darin, die Architektur einer Software an den Grundstrukturen desjenigen Bereichs der Wirklichkeit auszurichten, der die gegebene Anwendung betrifft.
Python unterstützt auch die objektorientierte Programmierung (OOP).
Daten und Code
Mit OOP bündeln wir Daten (Variablen) und Code (Methoden) in einem Objekt:
Objekte und Klassen
Es gibt neue Begriffe.
- Klasse: Bauplan oder wie das Objekt aussehen soll
- Objekt: Alles ist ein Objekt, beispielsweise Personen, Autos, Bäume, Häuser, Länder, Werkzeuge und Schuhe
Bauplan Auto
Eine Klasse dient als Bauplan für verschiedene Objekte.
Kaffeemaschine
Im Folgenden wollen wir die Funktionsweise einer Kaffeemaschine mit Code ausdrücken.
Klasse erstellen
Alles beginnt mit class name:.
🎬 Erstellen Sie die Datei Kaffeemaschine.py mit diesem Inhalt:
class Kaffeemaschine:
Konstruktur hinzufúgen
Jede Python-Klasse braucht einen Konstruktor def __init__(self, var1, var2, ...):.
🎬 Fügen Sie den Konstruktor hinzu:
class Kaffeemaschine:
def __init__(self, marke, anzahl):
self.marke = marke
self.anzahl = anzahl
ℹ️ Was es mit self auf sich hat, kommt weiter unten.
Methode Zustand hinzufügen
Die Kaffeemaschine zeigt den Bestand an.
🎬 Fügen Sie die Methode Zustand hinzu:
class Kaffeemaschine:
def __init__(self, marke, anzahl):
self.marke = marke
self.anzahl = anzahl
def Zustand(self):
print(f"Ich bin eine {self.marke} Maschine")
print(f"Es sind noch {self.anzahl} Kaffee(s) verfügbar")
Methode Zustand hinzufügen
Die Kaffeemaschine nimmt Bestellungen entgegen.
🎬 Fügen Sie die Methode Bestellen hinzu:
class Kaffeemaschine:
def __init__(self, marke, anzahl):
self.marke = marke
self.anzahl = anzahl
def Zustand(self):
print(f"Ich bin eine {self.marke} Maschine")
print(f"Es sind noch {self.anzahl} Kaffee(s) verfügbar")
def Bestellen(self, anzahl):
self.anzahl -= anzahl
ℹ️ Wir haben hier den Bauplan für eine Kaffeemaschine. Nun können wir beliebig viele Kaffeemaschinen erstellen.
Objekt instanzieren
Wir rufen anhand des Bauplans eine Kaffeemaschine ins "Leben".
🎬 Fügen Sie diesen Code an:
# Instanzieren
kaffeemaschine = Kaffeemaschine('Nespresso', 3)
# Methoden aufrufen
kaffeemaschine.Bestellen(2)
kaffeemaschine.Zustand()
Lebenszyklus eines Objekts
- Objekt instanzieren
- Konstruktor
__init__aufrufen
- Konstruktor
- Objektmethoden aufrufen
- Objekt löschen (Progamm Ende)
Initialisierung / Konstruktor
Die Initialisierung übernimmt der Konstruktor. Der Konstruktor ist eine Funktion mit dem Namen __init__.
def __init__(self, marke, anzahl):
Interner Speicher / Instanzvariablen
self bezieht sich auf das Objekt (die Instanz) selbst. Die self-Variablen nennt man Instanzvariablen. Sie können sich die Instanz als interner Speicher des Objekts vorstellen.
self.marke = marke
self.anzahl = anzahl
Interaktion / Methoden
Über Methoden interagieren Sie mit dem Objekt.
def Zustand(self):
print(f"Ich bin eine {self.marke} Maschine")
print(f"Es sind noch {self.anzahl} Kaffee(s) verfügbar")
def Bestellen(self, anzahl):
self.anzahl -= anzahl
Aufgaben 1
Lösen Sie die Aufgaben 7.1 und 7.2.
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Bestehende Python-Klassen
Sie haben bereits bestehende Python-Klassen verwendet. Beispielsweise die Klasse date.
from datetime import date
today = date.today()
Dazu der Klassen-Code in der Python-Bibliothek.
Klassen- und Instanzvariablen
Man unterscheidet zwischen Klassen- und Instanvariablen.
Instanzvariablen: Alle Variablen, denen self vorangestellt wird, sind Instanzvariablen.
Klassenvariablen: Variablen, die auf Klassenebene definiert werden, gehören zur Klasse, nicht zu einzelnen Objekten
Beispiel Klassen- und Instanzvariablen
class MyClass():
magicNumber = 42 # Klassenvariable
def __init__(self, somedata, otherdata):
somevar = 123 # lokale Variable
self.data = somedata # Instanzvariablen
self.other = otherdata
ℹ️ Attribute ist ein Sammelbegriff für Variablen und Methoden von Klassen bzw. Objekten.
Ungeschützte Variablen
Objektvariablen können nach der Instanzierung überschrieben werden.
class Kaffeemaschine:
def __init__(self, pin):
self.pin = pin
kaffeemaschine = Kaffeemaschine(5432)
kaffeemaschine.pin = 1234
print(kaffeemaschine.pin) # Ausgabe: 1234
Das möchte man in bestimmten Fällen (Pin-Code, Passwörter, ...) verhindern.
Geschützte Variablen
Die Variablen können geschützt werden, indem man den Variablennamen mit _ prefixed.
class Kaffeemaschine:
def __init__(self, pin):
self._pin = pin
kaffeemaschine = Kaffeemaschine(5432)
kaffeemaschine._pin = 1234 # Warnung: Acccess to protected member
print(kaffeemaschine._pin) # Warnung: Acccess to protected member
Der Zugriff auf die Variablen wird nicht verhindert, aber es gibt eine Warnung.
Nun möchten wir den Wert der Variable via Methoden festlegen.
Dekoratoren
Dekoratoren werden mit @ eingeleitet und dienen als Zusatzattribute für Funktionen, Methoden oder Klassen. Sie können die Intention von Code verdeutlichen und Informationen an den Python-Interpreter bzw. -Compiler weitergeben.
@hello
def name():
print("Alice")
Beispiel Dekoraten
🎬 Erstellen Sie eine Datei Dekoraten.py, fügen Sie den Code von unten ein.
# Dekoraten-Funktion
def hello(func):
def inner():
print("Hello ")
func()
return inner
# Funktion wird mit Dekorator erweitert
@hello
def name():
print("Alice")
name()
ℹ️ Durch das "dekorieren" einer Methode ändert man die "Wirkung".
Getter- und Setter-Methoden
Der Konstruktor wird nur einmal ausgeführt. Bestimmte Variabeln kann man nicht mehr ändern. Mit Getter- und Setter-Methoden ermöglicht man den Zugriff auf diese Variablen.
class Kaffeemaschine:
def __init__(self, name):
self._name = name
@property
def name(self):
return self._name
@name.setter
def name(self, name):
self._name = name
ℹ️ Offensichtlich kommen hier Dekoratoren zum Einsatz.
Beispiel Getter und Setter
🎬 Erstellen Sie eine Datei Getter-Setter.py und instanzieren Sie die Klasse von vorhin wie folgt:
maschine = Kaffeemaschine("Jura")
print(maschine.name)
maschine.name = "Gaccia"
print(maschine.name)
Vererbung
Dieses Thema werden wir nur anschneiden.
Klassen können vererbt werden. Das heisst Sie erhalten einen neuen Namen und zusätzliche Attribute.
Beispiel Vererbung
In der Definition der Klasse kann die darüberliegende Superklasse angegeben werden. Bei der Initialisierung ruft man den Konstruktor der Superklasse auf.
class Tier():
def __init__(self, name, farbe, laut):
self.rufname = name
self.farbe = farbe
self.alter = laut
class Katze(Tier): # Katze ist ein Tier
def __init__(self, name, farbe):
super().__init__(name, farbe, "Miau!") # Aufruf Konstruktor von Tier
katze = Katze("Sammy", "orange")
print(katze.farbe)
super() Funktion
Mit super() greift man auf die Instanz der Superklasse zu.
Beim Instanzieren der Klasse Katze wird damit der Konstruktur der Klasse Tief aufgerufen.
Hierarchie
Beim Vererben der Klassen entsteht eine Hierarchie.
Aufgaben 2
Lösen Sie die Aufgaben 7.3 und 7.4.
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Review
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