一、编程范式概览

1.1 面向过程编程

核心思想：把一个需求分解成一系列要执行的步骤，然后按照步骤依次执行这些任务（关注的是流程、步骤）。

适用场景：面向过程编程非常直接，适合简单、线性的任务。

1.2 面向对象编程

对象可以理解为现实中具体的人/物在程序中的数字化身（万物皆对象）。它把一个人/物的特征和功能打包到一起，是面向对象编程的基本单元（关注的是谁来帮我做这件事儿）。

• 属性：对象的状态（数据）

• 方法：对象的行为（功能）

类：描述的是一组具有相同属性（特征）和方法（功能/行为）的模板。

对象：对象是类的实例，是基于类创建出来的（实例对象）。

二、类与对象

2.1 类的定义

定义类的语法如下（推荐使用大驼峰命名法，如UserInfo、UserAccount）：

class ClassName: def __init__(self, 参数列表): # 初始化属性 self.属性名 = 参数

• __init__：初始化方法，对象创建后自动调用，主要用于设置对象的初始状态（设置对象属性）。

• self：方法的第一个参数，表示当前创建的实例对象，方法调用时无需手动传递。

示例：

class Student: def __init__(self, name, chinese, math, english): self.name = name self.chinese = chinese self.math = math self.english = english

2.2 对象的创建

通过类名加括号即可创建实例对象，传入__init__所需的参数：

stu = Student("张三", 90, 85, 88)

说明：__dict__是Python中用户自定义类实例的一个特殊属性，用于以字典形式存储对象的属性 。

三、实例方法

在类中定义实例方法时，定义语法与之前学习的函数定义的方式一致。self表示当前实例对象，调用时无需传递。

class Student: def __init__(self, name, chinese, math, english): self.name = name self.chinese = chinese self.math = math self.english = english def get_average(self): return (self.chinese + self.math + self.english) / 3 # 使用 stu = Student("李四", 80, 90, 95) print(stu.get_average()) # 88.333...

四、魔法方法

4.1 什么是魔法方法

魔法方法是指 Python 中提供的以双下划线开头和结尾的特殊方法，用于定义类的特殊行为，比如__init__。魔法方法是不需要我们手动调用的，Python 会在合适的时机自动调用。

默认行为（未重写时）：

• __str__：默认输出对象的内存地址（16进制）

• __eq__：默认基于对象的内存地址进行比较

• 比较运算符（<、<=、>、>=）默认自定义对象之间不可以进行大小比较

4.2 常用的魔法方法

示例：

class Student: def __init__(self, name, score): self.name = name self.score = score def __str__(self): return f"Student(name={self.name}, score={self.score})" def __eq__(self, other): return self.score == other.score def __lt__(self, other): return self.score < other.score

五、实例属性与类属性

属性分为两类：

• 实例属性：属于每个具体对象的属性，每个对象都是独立的（各个对象特有的数据）。通过实例对象.属性方式操作。

• 类属性：属于类本身的属性，所有实例共享的（所有对象共享的数据或配置）。通过类名.属性方式操作。

示例：

class Student: school = "北京大学" # 类属性 def __init__(self, name, score): self.name = name # 实例属性 self.score = score # 实例属性 # 访问类属性 print(Student.school) # 北京大学 # 访问实例属性 s1 = Student("小明", 95) s2 = Student("小红", 88) print(s1.name) # 小明 print(s2.name) # 小红

六、案例实战

6.1 教务管理系统（成绩管理）

需求：采用面向对象的编程思想，完成教务管理系统的开发。教务管理系统可以管理在校学生的成绩信息，通过控制台菜单与用户交互，具体的功能如下：

• 添加学生成绩：根据输入的学生姓名、语文成绩、数学成绩、英语成绩，记录在系统中

• 修改学生成绩：根据输入的学生姓名，修改对应的学生成绩

• 删除学生成绩：根据输入的学生姓名，删除对应的学生成绩

• 查询指定学生成绩：根据输入的学生姓名，查找对应的学生成绩，并输出

• 展示全部学生成绩：展示出系统中所有学生的成绩

实现代码：

class Student: """学生类，存储单个学生的成绩信息""" def __init__(self, name, chinese, math, english): self.name = name self.chinese = chinese self.math = math self.english = english def __str__(self): return f"姓名: {self.name}, 语文: {self.chinese}, 数学: {self.math}, 英语: {self.english}" class EduManagement: """教务管理系统，管理所有学生""" def __init__(self): self.students = [] # 存储学生对象的列表 def add_student(self, name, chinese, math, english): """添加学生成绩""" # 检查是否已存在同名学生 for stu in self.students: if stu.name == name: print("该学生已存在，请勿重复添加。") return False student = Student(name, chinese, math, english) self.students.append(student) print(f"学生 {name} 的成绩添加成功！") return True def modify_student(self, name, chinese, math, english): """修改学生成绩""" for stu in self.students: if stu.name == name: stu.chinese = chinese stu.math = math stu.english = english print(f"学生 {name} 的成绩修改成功！") return True print(f"未找到名为 {name} 的学生。") return False def delete_student(self, name): """删除学生成绩""" for i, stu in enumerate(self.students): if stu.name == name: del self.students[i] print(f"学生 {name} 的成绩删除成功！") return True print(f"未找到名为 {name} 的学生。") return False def query_student(self, name): """查询指定学生成绩""" for stu in self.students: if stu.name == name: print(stu) return stu print(f"未找到名为 {name} 的学生。") return None def show_all(self): """展示全部学生成绩""" if not self.students: print("当前系统中没有学生成绩记录。") return print("===== 全部学生成绩 =====") for stu in self.students: print(stu) print("=======================") def main(): system = EduManagement() while True: print("\n===== 教务管理系统 =====") print("1. 添加学生成绩") print("2. 修改学生成绩") print("3. 删除学生成绩") print("4. 查询指定学生成绩") print("5. 展示全部学生成绩") print("0. 退出系统") choice = input("请选择操作（0-5）：") if choice == "0": print("感谢使用，再见！") break elif choice == "1": name = input("请输入学生姓名：") chinese = float(input("请输入语文成绩：")) math = float(input("请输入数学成绩：")) english = float(input("请输入英语成绩：")) system.add_student(name, chinese, math, english) elif choice == "2": name = input("请输入要修改的学生姓名：") chinese = float(input("请输入新的语文成绩：")) math = float(input("请输入新的数学成绩：")) english = float(input("请输入新的英语成绩：")) system.modify_student(name, chinese, math, english) elif choice == "3": name = input("请输入要删除的学生姓名：") system.delete_student(name) elif choice == "4": name = input("请输入要查询的学生姓名：") system.query_student(name) elif choice == "5": system.show_all() else: print("无效选择，请重新输入。") if __name__ == "__main__": main()

6.2 购物车管理系统

需求：采用面向对象的编程思想，开发一个购物车管理系统，实现商品信息的添加、修改、删除、查询功能。系统使用自定义对象存储商品数据，通过控制台菜单与用户交互。具体功能如下：

• 添加购物车：用户根据提示录入商品名称、以及该商品的价格、数量，保存该商品信息到购物车。

• 修改购物车：要求用户输入要修改的购物车商品名称，然后再提示输入该商品的价格、数量，输入完成后修改该商品信息。

• 删除购物车：要求用户输入要删除的购物车名称，根据名称删除购物车中的商品。

• 查询购物车：将购物车中的商品信息展示出来，格式为："商品名称: xxx, 商品价格: xxx, 商品数量: xxx"。

• 退出购物车

实现代码：

class Goods: """商品类，代表购物车中的单个商品""" def __init__(self, name, price, quantity): self.name = name self.price = price self.quantity = quantity def __str__(self): return f"商品名称: {self.name}, 商品价格: {self.price}, 商品数量: {self.quantity}" class ShoppingCart: """购物车系统，管理商品列表""" def __init__(self): self.cart = [] # 存储 Goods 对象的列表 def add_goods(self, name, price, quantity): """添加商品到购物车""" # 若已存在同名商品，提示并返回 for goods in self.cart: if goods.name == name: print("购物车中已有该商品，如需修改请使用修改功能。") return False new_goods = Goods(name, price, quantity) self.cart.append(new_goods) print(f"商品 {name} 已添加到购物车。") return True def modify_goods(self, name, price, quantity): """修改购物车中的商品信息""" for goods in self.cart: if goods.name == name: goods.price = price goods.quantity = quantity print(f"商品 {name} 的信息已更新。") return True print(f"未找到名为 {name} 的商品。") return False def delete_goods(self, name): """从购物车删除商品""" for i, goods in enumerate(self.cart): if goods.name == name: del self.cart[i] print(f"商品 {name} 已从购物车删除。") return True print(f"未找到名为 {name} 的商品。") return False def show_cart(self): """展示购物车所有商品""" if not self.cart: print("购物车为空。") return print("===== 购物车商品列表 =====") for goods in self.cart: print(goods) print("==========================") def main(): cart = ShoppingCart() while True: print("\n===== 购物车管理系统 =====") print("1. 添加商品") print("2. 修改商品") print("3. 删除商品") print("4. 查询购物车（展示全部）") print("0. 退出购物车") choice = input("请选择操作（0-4）：") if choice == "0": print("退出购物车，欢迎下次光临！") break elif choice == "1": name = input("请输入商品名称：") price = float(input("请输入商品价格：")) quantity = int(input("请输入商品数量：")) cart.add_goods(name, price, quantity) elif choice == "2": name = input("请输入要修改的商品名称：") price = float(input("请输入新的商品价格：")) quantity = int(input("请输入新的商品数量：")) cart.modify_goods(name, price, quantity) elif choice == "3": name = input("请输入要删除的商品名称：") cart.delete_goods(name) elif choice == "4": cart.show_cart() else: print("无效选择，请重新输入。") if __name__ == "__main__": main()

七、异常处理

7.1 什么是异常

异常（也称为 Bug）就是程序运行过程中出现的错误，它会中断程序的正常执行流程。

常见异常类型：

• NameError

• TypeError

• IndexError

• KeyError

• ValueError

异常不是坏东西，而是编写健壮程序的重要工具。其作用：

• 保证数据、逻辑的正确性，避免程序执行混乱

• 在开发阶段，尽量发现更多的问题，尽早解决问题，保障程序正常执行

7.2 异常处理语法

程序运行过程中出现异常，有两种处理方案：

1. 不做处理：整个程序因为一个 Bug，中断执行。

2. 捕获异常：按照我们自己的处理方式，处理完异常，程序继续执行。

捕获异常的语法（finally可有可无）：

try: # 可能出错的代码 except 异常类型 as e: # 处理异常的代码 finally: # 无论是否发生异常都会执行的代码（可选）

示例：

try: num = int(input("请输入一个数字：")) result = 10 / num print(f"结果是：{result}") except ValueError: print("输入无效，请输入一个数字。") except ZeroDivisionError: print("除数不能为0。") except Exception as e: print(f"发生了未知异常：{e}") finally: print("程序执行完毕。")

7.3 异常的传递

异常传递就是异常在函数调用中层层上报的过程，直到有人处理它，或者程序崩溃。

def fun3(): print(my_color) # NameError，my_color 未定义 def fun2(): fun3() def fun1(): fun2() if __name__ == "__main__": try: fun1() except NameError as e: print(f"捕获到异常：{e}")

当fun3中发生异常时，它会向上传递到fun2→fun1→ 主程序，如果主程序有try...except则捕获处理，否则程序崩溃。

八、总结

面向对象编程（OOP）是 Python 的核心范式之一，通过类与对象将数据和行为封装在一起，提高了代码的复用性、可维护性和扩展性。掌握以下关键点即可快速上手：

• 类与对象：类是模板，对象是实例

• 实例方法：操作对象数据的行为，self指代当前实例

• 魔法方法：自动触发的特殊方法，如__init__、__str__

• 属性分类：实例属性（对象独有）与类属性（共享）

• 异常处理：使用try...except提供预案，避免程序意外崩溃