Day 14 物件與類別：我們不一樣，每個人都有不同的際遇(下)

註：本篇文章同步刊載於iT邦幫忙，為鐵人賽之系列文章。
https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10244886/

前面兩篇我們從什麼是類別和物件的基本介紹起，
講到如何初始化及設定屬性、方法，以及如何運用繼承。

這篇我們首先要談的是，
什麼時候該用類別/物件，什麼時候又該用模組呢？

其實答案很簡單：
看怎麼用比較方便，就怎麼用XD！

讀者可能會覺得這是廢話，先別著急，讓筆者解釋一下。
在程式的世界裡，當我們遇上問題時，
大部分的狀況下都不會只有一種解法 。
不同的解法，會有不同的優劣性，
扣除掉一些根本效率的不同，剩下的就只是取捨問題。
所以當碰到多個可行的選項，在考慮用哪一個方法時，
請先問問自己以下的問題：

1. 題目(或現實的目標)是否有限制，導致某些方法其實不能用？
2. 這當中，哪些是前面寫起來比較簡單，後面維護(或擴充)比較麻煩的？
   哪些是前面寫起來比較複雜，後面卻可以節省力氣的？
3. 承2，在大前提的目標下，這個架構有需要考慮到後面的問題嗎？

以上三個問題會影響實務上的選擇，
所以你可以基於節省空間考量而選方法A，
或基於節省時間而選方法B，亦或是為了架構比較好選方法C，
不會有絕對的對錯，只是看考量而已。

扯遠了，回過頭來看物件/類別及模組的抉擇。
通常模組會比物件/類別還要精簡，因為不會牽扯到太多額外的東西；
但模組在一個程式中import時，只會產生同一個東西，而類別可以產生多個不同的物件。
當你的程式都是一些工具型函式，屬於那種呼叫完就會經過一番處理再輸出，
但不會需要產生多個不同的物件來處理事情的話，
以模組的型式處理會相當簡單。

舉例來說，一個學校只會有一個校長，校長可能有一些事情是他的權責範圍，
假設我們只鎖定一間學校，那校長能做的事情應該就可以直接以一個模組來囊括，
因為同一間學校總不會出現第二位校長嘛！所以我們可以用模組來定義所有校長的業務。
但學生就不行了，我們會有阿明，小美，HowHow跟其他路人甲乙丙丁，
所以學生就適合建立一個Student的類別來生成多個物件。
另一點是阿明和小美雖然都是學生，但它們會有屬性的差異，
這種有相同性質但屬性質不同的，最適合使用類別與物件來處理了！

另一方面，模組是不行繼承的 ，如果你有繼承的需求的話，
類別與物件就是唯一的選擇。

最後一點，如果可以用簡單的方式如字典、串列甚至一般函式來處理的話，
不一定非得要模組或類別/物件不可 。

接著我們來談談類別方法 及類別屬性 。
類別方法是指會影響整個類別的方法，類別屬性則是指整個類別所共有的屬性。
舉例來說，如果我們想要知道今天我們總共加入了幾個Student類別的物件，
我們可以這麼寫：

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class Student():
    cnt = 0 # 這個變數是屬於整個Student類別的
    def __init__(self, name, score):
        Student.cnt += 1 # 每次新開一個Student的物件，計數器就會+1
        self.name = name
        self.score = score

    def readMyName(self):
        print('聽清楚了，我的名字是' + self.name + '!!!')

    def compare(self, b):
        diff = sum(self.score.values()) - sum(b.score.values())
        # 有冒號的式子如果底下程式碼只有一行，也可以選擇直接和判斷式寫成同一行
        if diff > 0: print(self.name + '贏了！')
        elif diff == 0: print('什麼？竟然平手？！')
        else: print('可...可惡，難道，這就是' + b.name + '真正的實力嗎？')

    @classmethod
    def getCount(cls):
        print('目前的學生總數：%d' % cls.cnt) # 別忘了print也可以用format類型的形式

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print('開始之前')
Student.getCount()

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ming = Student('阿明', {'數學':55, '英文':70, '物理':55})
ming.readMyName()
Student.getCount()

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mei = Student('小美', {'數學':90, '英文':88, '物理':100})
mei.readMyName()
Student.getCount()

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howhow = Student('HowHow', {'數學':80, '英文':60, '物理':40})
howhow.readMyName()
Student.getCount()

結果應該像這樣：

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C:\Users\Desolve>python fromzero.py
開始之前
目前的學生總數：0
聽清楚了，我的名字是阿明!!!
目前的學生總數：1
聽清楚了，我的名字是小美!!!
目前的學生總數：2
聽清楚了，我的名字是HowHow!!!
目前的學生總數：3

對於類別方法，我們會在前面加上**”@classmethod”，
同時由於”class”** 已經是Python的保留字(用來定義類別)，
所以在使用時Python是給定**”cls”** ，用來指稱這個類別。
不過直接使用**Student.cnt**也可以，意思是一樣的。
所以請留意類別方法/屬性和物件方法/屬性的差異，
前者是屬於整個類別，後者是會依照產生的物件來操作。
可以看到即便在開始之前，
我們還沒加入任何Student，類別屬性就已經存在了。

還有一種比較特別的方法叫靜態方法 。
使用”@staticmethod”來開頭，不需要self或cls參數，
通常用以處理可以固定不變，不受其他屬性影響的東西。
例如：

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class Desolve():
    @staticmethod
    def ads():
        print('無情工商時間!')
        print('從LeetCode學演算法是一系列非常好的課程!')
        print('https://bit.ly/leetcodeall')

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Desolve.ads()

同樣，無須Desolve類別產生物件，這個方法就能被使用(甚至也沒有用到其他屬性)。

一個類別也可以繼承不只一個類別，例如假設我們有A, B兩個類別，
想用一個C類別同時繼承它們：

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class C(A, B):
    ...

這麼一來，C就會同時擁有A跟B的屬性和方法。
那麼，如果相衝突(比方說重名)怎麼辦？

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class A():
    def __init__(self):
        self.name = 'A'
        print('A')
        print('Name = ' + self.name)

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class B():
    def __init__(self):
        self.name = 'B'
        print('B')
        print('Name = ' + self.name)

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class C(A, B):
    pass

test = C()

輸出應該會如下：

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C:\Users\Desolve>python fromzero.py
A
Name = A

簡單來說，當A跟B有相同的方法時，
呼叫方法會呼叫哪一個，端看你把誰寫前面，寫越前面的優先程度越大 。
(讀者可以自行將C(A, B)改成C(B, A)看看結果)
其他還有一些更深入的變化，我們就不在這個系列討論了，
有興趣的讀者可以再深入研究繼承多個類別的變化。

最後，我們來談談特殊的方法：
當我們在Python內使用那些 ==, !=, >=, <=, >, <……等比較運算子時，
其實是依靠Python有對這些東西做定義，才知道如何去做比較；
但是對於我們自己生成的類別來說，想要比較兩個相同類別的物件，
可能就需要我們自己定義了。
例如說假設有一個類別叫nmod3()，會紀錄數字並判斷餘數是否相等：

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class nmod3():
    def __init__(self, num):
        self.num = num

    def __eq__(self, n2): # 定義 "=="這個運算子為是否除以3的餘數相同
        return self.num % 3 == n2.num % 3

a = nmod3(11) # 除以3餘2
b = nmod3(18) # 除以3餘0
c = nmod3(17) # 除以3餘2

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print(a == b)
print(a == c)
print(b == c)

可以被特別定義的除了比較運算子以外，還有之前我們提到過的算術運算子等。
這裡稍微列出一些提供參考：

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# 這些都是兩個物件相比，我們假定後面的物件叫b。
__eq__ => self == b
__ne__ => self != b
__lt__ => self < b
__gt__ => self > b
__add__ => self + b
__mul__ => self * b # 原來字串的乘法是這麼弄出來的XD
__len__ => len(self) # 可以定義什麼是你的物件的"長度"
...(其他有需要再Google即可XD)

那我們一樣來練習一下題目吧！

1. 請參照之前的Student類別，
   假設今天有一個科系要求是(數學 * 2 + 英文 * 5)的加權分數採計，
   定義__gt__(也就是>), __eq__(也就是==)，
   用上面的採計方式及重新定義的比較運算子來寫成新的A.compareE(B)函式，
   假設：
   A的加權分高於B -> A的名字 + ‘ > ‘ + B的名字
   A的加權分等於B -> A的名字 + ‘ == ‘ + B的名字
   A的加權分小於B -> A的名字 + ‘ < ‘ + B的名字
   並分別讓阿明和HowHow比較、
   阿明和小美比較、小美和HowHow比較，輸出結果。
   (請保留之前compare的函式及呼叫的比較，我們兩種都要比呦!)
2. 承上，請使用類別方法和屬性，在每次進行比較時就將總比較次數+1，
   並print出來，這邊的「比較」是指compare()及compareE()都算。

辛苦啦！那我們就明天見囉！

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