面向对象编程的三个重要概念是继承、多态和封装。它们使得代码更具可重用性、灵活性和安全性。以下是详细的讲解和Python案例。

1. 继承

继承允许一个类（子类）从另一个类（父类）继承属性和方法。通过继承，子类可以复用父类的代码，并可以扩展或修改父类的功能。

基本语法

class ParentClass:# 父类的属性和方法passclass ChildClass(ParentClass):# 子类的属性和方法pass

示例

class Animal:def __init__(self, name):self.name = namedef speak(self):passclass Dog(Animal):def speak(self):return f"{self.name} says Woof!"class Cat(Animal):def speak(self):return f"{self.name} says Meow!"dog = Dog("Buddy")
cat = Cat("Kitty")print(dog.speak())  # 输出: Buddy says Woof!
print(cat.speak())  # 输出: Kitty says Meow!

2. 多态

多态指的是不同类的对象可以通过同样的接口调用相同的方法。这使得代码更加灵活，可以处理不同类型的对象，而无需知道其具体类型。

示例

class Animal:def __init__(self, name):self.name = namedef speak(self):passclass Dog(Animal):def speak(self):return f"{self.name} says Woof!"class Cat(Animal):def speak(self):return f"{self.name} says Meow!"def make_animal_speak(animal):print(animal.speak())dog = Dog("Buddy")
cat = Cat("Kitty")make_animal_speak(dog)  # 输出: Buddy says Woof!
make_animal_speak(cat)  # 输出: Kitty says Meow!

3. 封装

封装是指将数据和操作数据的方法封装在类内部，并对外界隐藏类的内部实现细节。可以使用访问控制（如私有属性）来保护数据不被外部直接访问和修改。

示例

class Person:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.__age = age  # 私有属性def get_age(self):return self.__agedef set_age(self, age):if age > 0:self.__age = ageelse:raise ValueError("年龄必须是正数")person = Person("Alice", 30)
print(person.name)         # 输出: Alice
print(person.get_age())    # 输出: 30person.set_age(35)
print(person.get_age())    # 输出: 35try:person.set_age(-5)
except ValueError as e:print(e)  # 输出: 年龄必须是正数

4. 可运行的Python案例

下面是一个完整的Python程序，演示了继承、多态和封装的概念。

# 继承
class Animal:def __init__(self, name):self.name = namedef speak(self):passclass Dog(Animal):def speak(self):return f"{self.name} says Woof!"class Cat(Animal):def speak(self):return f"{self.name} says Meow!"dog = Dog("Buddy")
cat = Cat("Kitty")print(dog.speak())  # 输出: Buddy says Woof!
print(cat.speak())  # 输出: Kitty says Meow!# 多态
def make_animal_speak(animal):print(animal.speak())make_animal_speak(dog)  # 输出: Buddy says Woof!
make_animal_speak(cat)  # 输出: Kitty says Meow!# 封装
class Person:def __init__(self, name, age):self.name = nameself.__age = age  # 私有属性def get_age(self):return self.__agedef set_age(self, age):if age > 0:self.__age = ageelse:raise ValueError("年龄必须是正数")person = Person("Alice", 30)
print(person.name)         # 输出: Alice
print(person.get_age())    # 输出: 30person.set_age(35)
print(person.get_age())    # 输出: 35try:person.set_age(-5)
except ValueError as e:print(e)  # 输出: 年龄必须是正数

可以将上面的代码复制到你的IDE中运行，观察程序的输出。这个案例综合了继承、多态和封装的基本知识，帮助你理解和掌握这些操作。继续加油，学习Python会越来越有趣和有用！