《信息技術(shù)基礎(chǔ)》課件 《模塊六：程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》任務(wù)5

模塊六：程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)《Python》《信息技術(shù)基礎(chǔ)》PWSO05面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)知識(shí)目標(biāo)1.了解面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想；2.能掌握類的定義和使用；3.能說出面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本流程。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能夠完成簡單的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)。能力目標(biāo)1.具有團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和創(chuàng)新意識(shí)；2.具備自主學(xué)習(xí)能力、分析和解決問題的能力。素質(zhì)目標(biāo)1任務(wù)描述2任務(wù)解析3知識(shí)鏈接4任務(wù)實(shí)施任務(wù)5面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)5能力拓展人機(jī)猜拳游戲大家一定不陌生，猜拳游戲一般包括3種手勢：石頭、剪刀、布。判定規(guī)則為石頭勝剪刀，剪刀勝布，布勝石頭。請(qǐng)使用面向?qū)ο笏枷雽?shí)現(xiàn)人機(jī)猜拳游戲。人機(jī)猜拳游戲涉及兩個(gè)對(duì)象——玩家和計(jì)算機(jī)，玩家和計(jì)算機(jī)需根據(jù)規(guī)則進(jìn)行游戲，首先設(shè)計(jì)人機(jī)猜拳游戲的界面，開始游戲后，玩家和計(jì)算機(jī)分別完成出拳，按照判定規(guī)則計(jì)分，輸出對(duì)戰(zhàn)結(jié)果，完成整個(gè)程序。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概述類的定義與使用封裝、繼承、多態(tài)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概述（一）面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)思想1．類與對(duì)象的概念面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)有兩個(gè)重要概念：類和對(duì)象。對(duì)象映射了現(xiàn)實(shí)生活中真實(shí)存在的事物，它是看得見、摸得著的具體事物；類是抽象的，它是對(duì)一群具有相同特征和行為的事物的統(tǒng)稱。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概述（一）面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)思想2．面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)盡可能地模擬人類的思維方式，使軟件的開發(fā)方法與過程盡可能地接近人類認(rèn)識(shí)世界、解決現(xiàn)實(shí)問題的方法和過程，問題的描述與問題的解決方法在結(jié)構(gòu)上盡可能一致，把客觀世界中的實(shí)體抽象為問題域中的對(duì)象。以對(duì)象為核心，程序由一系列對(duì)象組成，整個(gè)程序就是各種對(duì)象的生成、調(diào)用、交互與銷毀的過程。對(duì)象之間通過消息傳遞、相互通信來模擬現(xiàn)實(shí)世界中不同實(shí)體之間的聯(lián)系。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)概述（二）面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)可以使程序的維護(hù)和擴(kuò)展變得更加簡單，大大提高了程序的開發(fā)效率。同時(shí)，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)使其他人更容易理解程序的代碼邏輯，可讀性強(qiáng)，因此易維護(hù)、易復(fù)用、易擴(kuò)展。2.缺點(diǎn)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)無法像面向過程程序設(shè)計(jì)那樣精準(zhǔn)地預(yù)測問題的流程與結(jié)果，可控性差，性能比面向過程程序設(shè)計(jì)低，而且對(duì)硬件的要求高。類的定義與使用（一）類的定義Python使用class關(guān)鍵字定義類，class關(guān)鍵字之后要留一個(gè)空格，然后是類的名字，再后面是一個(gè)冒號(hào)，最后換行并定義類的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。1．類定義語法格式2．說明（1）類名的首字母一定要大寫。（2）屬性（也叫作成員變量）類似前面學(xué)過的變量。class類名:屬性名1=屬性值1屬性名2=屬性值2…屬性名n=屬性值ndef方法名1(self,形參1,形參2,…,形參n):方法體def方法名2(self,形參1,形參2,…,形參n):方法體…類的定義與使用（3）方法類似前面學(xué)過的函數(shù)，可以看到在定義方法的參數(shù)列表中有一個(gè)“self”關(guān)鍵字，self關(guān)鍵字是方法定義的時(shí)候必須填寫的，它表示類對(duì)象自身的意思，當(dāng)使用類對(duì)象調(diào)用方法時(shí)，self會(huì)自動(dòng)被Python傳入，在方法內(nèi)部要訪問類的成員變量，必須使用self。 定義學(xué)生類，要求有姓名、性別、年齡、入學(xué)成績4個(gè)屬性。classStudent:name=Nonesex=Noneage=Nonescore=Nonedefsay(self):print(f"大家好，我是{},我{self.age}")類的定義與使用（二）對(duì)象的創(chuàng)建與使用1．對(duì)象的創(chuàng)建方法對(duì)象名=類名()例如，為前面定義的學(xué)生類定義對(duì)象，代碼如下。student=Student()2．對(duì)象的使用方法屬性的調(diào)用，語法格式:對(duì)象名.屬性名方法的調(diào)用，語法格式:對(duì)象名.方法名()例如，、student.say()。類的定義與使用（三）類的成員使用詳解1．屬性（1）類屬性。類屬性是在類的內(nèi)部、方法的外部的屬性。類屬性可以通過類或?qū)ο筮M(jìn)行訪問，但只能通過類進(jìn)行修改。定義一個(gè)Cat類，其中foot為類屬性，下面分別通過類、對(duì)象訪問和修改foot屬性，程序代碼如下。（2）實(shí)例屬性。實(shí)例屬性是方法內(nèi)部的屬性，Python支持動(dòng)態(tài)添加和修改實(shí)例屬性。①訪問實(shí)例屬性。實(shí)例屬性只能通過對(duì)象進(jìn)行訪問。②修改實(shí)例屬性。實(shí)例屬性只能通過對(duì)象進(jìn)行修改。③添加實(shí)例屬性。Python支持通過對(duì)象動(dòng)態(tài)地添加實(shí)例屬性，舉例如下。類的定義與使用（三）類的成員使用詳解1．屬性（1）類屬性。類屬性是在類的內(nèi)部、方法的外部的屬性。類屬性可以通過類或?qū)ο筮M(jìn)行訪問，但只能通過類進(jìn)行修改。（2）實(shí)例屬性。實(shí)例屬性是方法內(nèi)部的屬性，包括：①訪問實(shí)例屬性;②修改實(shí)例屬性;③添加實(shí)例屬性。類的定義與使用（三）類的成員使用詳解2．方法（1）實(shí)例方法。實(shí)例方法就是類的實(shí)例能夠使用的方法，形似函數(shù)，定義在類的內(nèi)部，以self為第一形參，實(shí)例化對(duì)象的時(shí)候，每個(gè)對(duì)象都擁有自己的實(shí)例方法，前面介紹的方法都屬于實(shí)例方法。（2）類方法。類方法是類對(duì)象擁有的方法，它定義在類的內(nèi)部、使用裝飾器@classmethod修飾。（3）（3）靜態(tài)方法。靜態(tài)方法定義在類內(nèi)部，使用裝飾器@staticmethod修飾。類的定義與使用（三）類的成員使用詳解3．私有成員類的成員默認(rèn)是公有成員，為了保證類中數(shù)據(jù)的安全，Python支持將公有成員改為私有成員，在一定程度上限制在類的外部對(duì)類成員的訪問。（1）定義類的成員時(shí)，如果成員的名稱以“__”開頭則表示是私有成員。（2）定義的私有成員在類的內(nèi)部可以直接訪問，在類的外部不能直接訪問，但可以通過調(diào)用類的公有方法的方式進(jìn)行訪問。（3）在定義的類中增加一個(gè)公有方法test()，并訪問私有屬性__foot、調(diào)用私有方法__run()。類的定義與使用（四）類的特殊方法使用1．構(gòu)造方法構(gòu)造方法是類中定義的特殊方法，該方法負(fù)責(zé)在創(chuàng)建對(duì)象的同時(shí)對(duì)對(duì)象進(jìn)行初始化。構(gòu)造方法為__init__()。每個(gè)類都默認(rèn)有一個(gè)構(gòu)造方法，如果類中定義了一個(gè)顯式的構(gòu)造方法，那么創(chuàng)建對(duì)象時(shí)就調(diào)用顯式的構(gòu)造方法，否則調(diào)用默認(rèn)的構(gòu)造方法。（1）當(dāng)使用無參構(gòu)造方法創(chuàng)建對(duì)象時(shí)，所有對(duì)象的屬性都有相同的初始值。（2）當(dāng)使用有參構(gòu)造方法創(chuàng)建對(duì)象時(shí)，所有對(duì)象的屬性可以有不同的初始值。類的定義與使用（四）類的特殊方法使用2．析構(gòu)方法析構(gòu)方法，即__del__()方法，是銷毀對(duì)象時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用的特殊方法。每個(gè)類默認(rèn)都有一個(gè)析構(gòu)方法，如果類中定義了一個(gè)顯式的析構(gòu)方法，那么銷毀類的對(duì)象時(shí)調(diào)用的就是顯式的析構(gòu)方法，否則調(diào)用默認(rèn)的析構(gòu)方法。封裝、繼承、多態(tài)（一）封裝封裝是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的重要特性之一。封裝是指將屬性和方法放到類內(nèi)部，通過對(duì)象訪問，隱藏功能的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，當(dāng)然還可以設(shè)置訪問權(quán)限。封裝的本質(zhì)是將事物相關(guān)的屬性和方法封裝在一個(gè)類里面，不用知道類的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，只需要使用公開接口便可以訪問類的內(nèi)容，故在一定程度上保證了類內(nèi)數(shù)據(jù)的安全。為了契合封裝思想，在定義類時(shí)需要滿足以下兩點(diǎn)要求。（1）將屬性聲明為私有屬性。（2）添加兩個(gè)供外界調(diào)用的公有方法set()和get()，分別用于設(shè)置和獲取私有屬性的值。封裝、繼承、多態(tài)（二）繼承繼承是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的重要特征之一，它主要用于描述類與類之間的關(guān)系，在不改變?cè)蓄惖幕A(chǔ)上擴(kuò)展原有類的功能。擴(kuò)展后，原有類成為基類或父類，繼承的類成為子類或派生類，子類需要復(fù)用父類里面的屬性或者方法，子類還可以設(shè)置自己的屬性和方法。1．單繼承：單繼承表示只有一個(gè)父類。2．多繼承。3．方法重寫：如果父類方法的功能不能滿足需求，可以在子類中重寫父類的方法。封裝、繼承、多態(tài)（三）多態(tài)多態(tài)也是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的重要特征之一，它的直接作用是讓不同類的同一功能可以通過同一個(gè)接口調(diào)用，并表現(xiàn)出不同的行為，舉例如下。能不能滿足需求，可以在子類中重寫父類的方法。classDog:defshout(self):print("Iamadog")classCat:defshout(self):print("Iamacat")defshout(obj):obj.shout()dog=Dog()cat=Cat()shout(dog)shout(cat)運(yùn)行結(jié)果如下。IamadogIamacat一、程序分析（一）程序過程分析（1）本程序涉及兩個(gè)對(duì)象：玩家和計(jì)算機(jī)。（2）用數(shù)字表示石頭、剪刀、布，規(guī)定1表示石頭、2表示剪刀、3表示布。（3）游戲開始，玩家出拳，輸入1～4的整數(shù)，輸入4則退出游戲，輸入除此之外的其他數(shù)字時(shí)，要求重新輸入；計(jì)算機(jī)隨機(jī)生成1～3的整數(shù)。一、程序分析（二）程序設(shè)計(jì)基本思路（1）本程序需定義玩家類Player、計(jì)算機(jī)類Computer、游戲類Game。（2）在玩家類Player中定義屬性name和方法fist()，該方法負(fù)責(zé)對(duì)出拳的數(shù)字1、2、3進(jìn)行解釋。（3）計(jì)算機(jī)類和玩家類基本一樣，但是計(jì)算機(jī)出拳是隨機(jī)產(chǎn)生整數(shù)。（4）在游戲類中定義輸出格式、開始方法、創(chuàng)建玩家對(duì)象和計(jì)算機(jī)對(duì)象、調(diào)用玩家和計(jì)算機(jī)類出拳方法、判斷游戲結(jié)果、統(tǒng)計(jì)輸贏次數(shù)、輸出最后輸贏結(jié)果。（5）玩家可以玩多次游戲，輸入4則結(jié)束整個(gè)游戲。二、編寫代碼importrandom#人機(jī)猜拳游戲#定義計(jì)算機(jī)類classComputer:def__init__(self):="計(jì)算機(jī)"self.score=0

#定義計(jì)算機(jī)出拳方式deffist(self,num):ifnum==1:print("\t計(jì)算機(jī)出拳結(jié)果為：【石頭】")elifnum==2:print("\t計(jì)算機(jī)出拳結(jié)果為：【剪刀】")elifnum==3:print("\t計(jì)算機(jī)出拳結(jié)果為：【布】")二、編寫代碼#定義玩家類classPlayer:def__init__(self):="玩家"self.score=0#self.num=num

#定義玩家出拳方式deffist(self,num):ifnum==1:print("\t玩家出拳結(jié)果為：【石頭】")elifnum==2:print("\t玩家出拳結(jié)果為：【剪刀】")elifnum==3:print("\t玩家出拳結(jié)果為：【布】")二、編寫代碼#定義游戲類classGame:nums=0#界面設(shè)計(jì)print("*******************************************************")print("******")print("***歡迎參加人機(jī)猜拳游戲***")print("***

***")print("***游戲規(guī)則：計(jì)算機(jī)隨機(jī)產(chǎn)生1、2、3

***")print("***1：石頭2：剪刀3：布

***")print("***判定規(guī)則為石頭勝剪刀，剪刀勝布，布勝石頭

***")print("*******************************************************")二、編寫代碼print("現(xiàn)在開始游戲")print("請(qǐng)選擇您的出拳方式：1：石頭2：剪刀3：布4：退出游戲")print("-------------------------------------------------")playerfist=int(input("您選擇的出拳方式為："))#創(chuàng)建玩家對(duì)象并傳入玩家輸入的參數(shù)player=Player()二、編寫代碼#創(chuàng)建計(jì)算機(jī)對(duì)象computer=Computer()whileTrue:player.fist(playerfist)#獲取隨機(jī)數(shù)1、2、3rand_num=random.randint(1,3)#將隨機(jī)數(shù)傳入計(jì)算機(jī)類的fist方法computer.fist(rand_num)

ifplayerfist==1:ifrand_num==1:print("\t本局平局")elifrand_num==2:print("\t本局玩家獲勝")player.score+=1elifrand_num==3:print("\t本局計(jì)算機(jī)獲勝")二、編寫代碼computer.score+=1nums+=1elifplayerfist==2:ifrand_num==1:print("\t本局計(jì)算機(jī)獲勝")computer.score+=1elifrand_num==2:print("\t本局平局")elifrand_num==3:print("\t本局玩家獲勝")

player.score+=1nums+=1elifplayerfist==3:ifrand_num==1:print("\t本局玩家獲勝")player.score+=1elifrand_num==2:print("\t本局計(jì)算機(jī)獲勝")二、編寫代碼computer.score+=1elifrand_num==3:print("\t本局平局")nums+=1elifplayerfist==4:print("\t你選擇4，已經(jīng)退出游戲了")breakelse:print("\t輸入錯(cuò)誤，請(qǐng)重新開始?。?！")print("-------------------------------")

ifplayer.score>computer.score:print(f"\t本輪對(duì)戰(zhàn){nums}次，玩家贏{player.score}次，計(jì)算機(jī)贏{computer.score}次，玩家贏")elifplayer.score<computer.score:print(f"\t本輪對(duì)戰(zhàn){nums}次，玩家贏{player.score}次，計(jì)算機(jī)贏{computer.score}次，計(jì)算機(jī)贏")else:print(f"\t本輪對(duì)戰(zhàn){nums}次，玩家贏{player.score}次，計(jì)算機(jī)贏{computer.score}次，平局")game=Game()三、運(yùn)行結(jié)果**********************************************************

******歡迎參加人機(jī)猜拳游戲

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******游戲規(guī)則：計(jì)算機(jī)隨機(jī)產(chǎn)生1、2、3

******1：石頭