Python 物件導向程式設計（OOP）教學

Python 是一個支援物件導向（Object-Oriented Programming, OOP）的語言，允許你以「類別（class）」和「物件（object）」的方式組織程式碼，使程式更具可重用性與維護性。

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一、OOP 基本概念

概念	說明
Class（類別）	定義物件的藍圖或模板，包含屬性（attributes）與方法（methods）。
Object（物件）	由類別實例化（instantiate）而來的個體。
Attribute（屬性）	用來儲存物件的資料（變數）。
Method（方法）	類別中的函式，用來定義物件行為。
Inheritance（繼承）	子類別可以繼承父類別的屬性與方法。
Encapsulation（封裝）	隱藏內部資料與實作細節，只提供必要介面。
Polymorphism（多型）	不同類別可以定義相同名稱的方法，但表現不同行為。

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二、定義類別與建立物件

class Dog:
    # 初始化方法（constructor）
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 屬性
        self.age = age

    # 實例方法
    def bark(self):
        return f"{self.name} is barking!"

# 建立物件
dog1 = Dog("Buddy", 3)
print(dog1.bark())  # Buddy is barking!

🔹 init 方法

• 是「建構子（constructor）」，在物件建立時自動呼叫。

• 用於初始化物件的屬性。

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三、常見特殊方法（Magic Methods / Dunder Methods）

方法	說明	範例
__init__()	初始化物件屬性	def __init__(self, name)
__str__()	回傳物件的可讀字串	print(obj) 時呼叫
__repr__()	回傳物件的正式表示（通常供除錯使用）	repr(obj)
__len__()	讓物件可被 len() 呼叫	len(obj)
__add__()	定義加法運算行為	obj1 + obj2
__eq__()	定義等號 == 的比較方式	obj1 == obj2
__call__()	讓物件可被當作函式呼叫	obj()

範例： repr 與 str

class Dog:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def __repr__(self):
        return f"Dog(name={self.name!r}, age={self.age!r})"

    def __str__(self):
        return f"{self.name}, {self.age} years old"

dog = Dog("Buddy", 3)
print(str(dog))   # Buddy, 3 years old
print(repr(dog))  # Dog(name='Buddy', age=3)

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四、繼承（Inheritance）

class Animal:
    def speak(self):
        return "Some sound"

class Dog(Animal):
    def speak(self):  # 覆寫（Override）父類方法
        return "Woof!"

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

dog = Dog()
cat = Cat()
print(dog.speak())  # Woof!
print(cat.speak())  # Meow!

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五、封裝（Encapsulation）

Python 沒有嚴格的私有屬性概念，但以命名慣例達成：

class Account:
    def __init__(self, owner, balance):
        self.owner = owner
        self.__balance = balance  # 私有屬性（建議外部不要直接存取）

    def deposit(self, amount):
        self.__balance += amount

    def get_balance(self):
        return self.__balance

acct = Account("Alice", 1000)
acct.deposit(500)
print(acct.get_balance())  # 1500

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六、多型（Polymorphism）

多型允許不同物件在呼叫相同方法名稱時表現出不同的行為：

for animal in [Dog(), Cat()]:
    print(animal.speak())

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七、實務建議

• 使用 __repr__() 方便除錯與日誌輸出。

• 使用 @property 建立安全的屬性存取介面。

• 將共用邏輯放入父類別，提高程式可維護性。

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✅ 小結 Python 的 OOP 架構使程式結構更清晰，能夠有效封裝資料、擴展功能並提高可重用性。熟悉如 __init__、__repr__、__str__ 等特殊方法，是撰寫高品質 Python 類別的基礎。