Python - 多型性：初學者指南

你好啊，未來的 Python 大師！今天，我們將進入 Python 中多型性的精彩世界。如果這個詞對你來說像是《哈利波特》中的一個咒語，那也別擔心 - 當您完成這個教程時，您將能夠像專家一樣操控多型性！

Python 中的多型性是什麼？

想象一下你有一根魔杖（請耐心點，我們這裡要全速前往霍格沃茨）。這根魔杖可以變換成不同的物體 - 有時它是支筆，有時它是把劍，有時它是個手電筒。在編程中，這基本上就是多型性的含義！

在 Python 中，多型性允許不同類的對象被當作公共基礎類的對象來對待。這就像有一把瑞士軍刀代碼 - 一個接口，多種實現。

讓我們看一個簡單的例子：

class Animal:
def speak(self):
pass

class Dog(Animal):
def speak(self):
return "Woof!"

class Cat(Animal):
def speak(self):
return "Meow!"

def animal_sound(animal):
print(animal.speak())

# 創建對象
dog = Dog()
cat = Cat()

# 使用多型性
animal_sound(dog)  # 輸出：Woof!
animal_sound(cat)  # 輸出：Meow!

在這個例子中，Dog 和 Cat 都從 Animal 類派生。animal_sound 函數不關心它接收的是什麼類型的動物 - 它只是調用 speak 方法。這就是多型性的實現！

在 Python 中實現多型性的方法

Python 提供了多種實現多型性的方法。讓我們一一來探討：

Python 中的鴨子類型

鴨子類型是 Python 中的一個概念，它關注對象的行為而不是其類型。正如俗話所說："如果它看起來像鴨子，游起來像鴨子，叫起來像鴨子，那麼它很可能就是鴨子。"

以下是一個例子：

class Duck:
def quack(self):
print("Quack, quack!")

class Person:
def quack(self):
print("我正在裝作是隻鴨子！")

def make_it_quack(thing):
thing.quack()

# 創建對象
duck = Duck()
person = Person()

# 使用鴨子類型
make_it_quack(duck)    # 輸出：Quack, quack!
make_it_quack(person)  # 輸出：我正在裝作是隻鴨子！

在這個例子中，make_it_quack 不關心它接收的對象的類型。只要對象有 quack 方法，它就會工作。

Python 中的方法覆寫

當派生類為已在其基礎類中定義的方法提供特定實現時，稱之為方法覆寫。這就像告訴你的父母："我知道你這麼做，但我要用自己的方式來做！"

以下是一個例子：

class Vehicle:
def move(self):
print("我正在移動！")

class Car(Vehicle):
def move(self):
print("我正在路上開車！")

class Boat(Vehicle):
def move(self):
print("我正在水面上航行！")

# 創建對象
vehicle = Vehicle()
car = Car()
boat = Boat()

# 使用方法覆寫
vehicle.move()  # 輸出：我正在移動！
car.move()      # 輸出：我正在路上開車！
boat.move()     # 輸出：我正在水面上航行！

在這個例子中，Car 和 Boat 覆寫了 Vehicle 類的 move 方法，並提供了它們自己的特定實現。

Python 中運算符重載

Python 允許您定義運算符對您的自定義類的對象應用時的行為。這稱為運算符重載。

以下是一個例子：

class Point:
def __init__(self, x, y):
self.x = x
self.y = y

def __add__(self, other):
return Point(self.x + other.x, self.y + other.y)

def __str__(self):
return f"({self.x}, {self.y})"

# 創建對象
p1 = Point(1, 2)
p2 = Point(3, 4)

# 使用運算符重載
p3 = p1 + p2
print(p3)  # 輸出： (4, 6)

在這個例子中，我們為我們的 Point 類重載了 + 運算符，通過定義 __add__ 方法。

Python 中方法重載

與其他一些語言不同，Python 不支持傳統意義上的方法重載。但是，我們可以使用默認參數或變長參數來實現類似的功能。

以下是一個例子：

class Calculator:
def add(self, *args):
return sum(args)

# 創建對象
calc = Calculator()

# 使用類似方法重載的功能
print(calc.add(1, 2))        # 輸出：3
print(calc.add(1, 2, 3))     # 輸出：6
print(calc.add(1, 2, 3, 4))  # 輸出：10

在這個例子中，我們的 add 方法可以接受任意數量的參數，模擬方法重載。

多型性方法表格

以下是總結我們討論過的多型性方法的表格：

方法	描述	示例
鴨子類型	專注於對象的行為而不是其類型	make_it_quack(thing)
方法覆寫	派生類為在基礎類中定義的方法提供特定實現	Car.move() 覆寫 Vehicle.move()
運算符重載	定義運算符對自定義類的對象應用時的行為	重載 Point 類的 +
類似方法重載	使用默認或變長參數模擬方法重載	Calculator.add(*args)

就是這樣，各位！您剛剛走出了 Python 精彩的多型性世界的第一步。請記住，熟練才能生巧，所以不要害怕在您自己的代碼中嘗試這些概念。您會發現，在您不知不覺之間，您將能夠像大師一樣塑造您的代碼，創造出優雅且靈活的程序，甚至會讓米開朗基羅都感到嫉妒！

編程愉快，願多型性與您同在！

Credits: Image by storyset