学习计划：第四阶段（第十周）

目录

第四阶段：特殊方法与高级特性

第 10 周：综合复习与实践

周一

周二

周三

周四

周五

总结

一、项目设计与实现

二、问题与解决

三、学习成果

四、后续展望

第四阶段：特殊方法与高级特性

第 10 周：综合复习与实践

周一

• 上午
  • 项目构思
    • 结合之前学习的继承、多态、特殊方法和属性装饰器等知识，思考一个综合的面向对象编程项目。考虑项目的实用性和复杂度，最终确定项目主题为 “宠物管理系统”。
    • 分析项目需求，明确系统应具备的主要功能，如添加宠物信息、显示宠物列表、查看宠物详细信息、修改宠物信息、删除宠物信息等。
  • 设计类结构
    • 设计项目的类结构，初步规划出几个核心类。确定 Pet 类作为基类，包含宠物的基本属性（如姓名、年龄、品种）和一些基本方法（如 __str__ 方法用于友好显示宠物信息）。
    • 设计 Dog 和 Cat 类继承自 Pet 类，分别添加狗和猫特有的属性和方法。例如，Dog 类可以有 bark 方法，Cat 类可以有 meow 方法。
    • 设计 PetManager 类，用于管理所有宠物，包含添加、删除、显示等操作方法。
• 下午
  • 编写类的基本框架
    • 根据设计好的类结构，编写各个类的基本框架代码。在 Pet 类中实现 __init__ 方法和 __str__ 方法。

class Pet:
    def __init__(self, name, age, breed):
        self._name = name
        self._age = age
        self._breed = breed

    @property
    def name(self):
        return self._name

    @name.setter
    def name(self, value):
        self._name = value

    @property
    def age(self):
        return self._age

    @age.setter
    def age(self, value):
        if value < 0:
            raise ValueError("Age cannot be negative")
        self._age = value

    @property
    def breed(self):
        return self._breed

    @breed.setter
    def breed(self, value):
        self._breed = value

    def __str__(self):
        return f"Name: {self._name}, Age: {self._age}, Breed: {self._breed}"

• 代码测试与调试
  • 创建 Pet 类的实例对象，测试 __init__ 方法和 __str__ 方法是否正常工作。检查属性的访问和修改是否符合预期，处理可能出现的异常情况。

周二

• 上午
  • 实现子类
    • 完成 Dog 和 Cat 类的编写，继承自 Pet 类。在 Dog 类中添加 bark 方法，在 Cat 类中添加 meow 方法。

class Dog(Pet):
    def bark(self):
        print(f"{self.name} is barking!")


class Cat(Pet):
    def meow(self):
        print(f"{self.name} is meowing!")

• 多态性测试
  • 创建 Dog 和 Cat 类的实例对象，将它们存储在一个列表中。遍历列表，调用每个对象的 __str__ 方法，验证多态性的实现。

dog = Dog("Buddy", 3, "Golden Retriever")
cat = Cat("Whiskers", 2, "Siamese")
pets = [dog, cat]
for pet in pets:
    print(pet)

• 下午
  • 完善子类功能
    • 在 Dog 和 Cat 类中添加一些额外的属性和方法，增强子类的特性。例如，Dog 类可以添加 favorite_toy 属性，Cat 类可以添加 sleeping_spot 属性。
  • 代码优化
    • 对 Dog 和 Cat 类的代码进行优化，添加必要的注释，提高代码的可读性。检查继承关系和方法的实现是否合理，确保子类能够正确继承和扩展父类的功能。

周三

• 上午
  • 实现 PetManager 类
    • 编写 PetManager 类的代码，实现添加宠物、显示宠物列表、查看宠物详细信息等核心功能。使用列表来存储所有宠物对象。

class PetManager:
    def __init__(self):
        self.pets = []

    def add_pet(self, pet):
        self.pets.append(pet)

    def display_pets(self):
        for pet in self.pets:
            print(pet)

    def get_pet_details(self, name):
        for pet in self.pets:
            if pet.name == name:
                return pet
        return None

• 功能测试
  • 创建 PetManager 类的实例对象，添加一些宠物信息，测试 add_pet 和 display_pets 方法是否正常工作。尝试通过 get_pet_details 方法获取特定宠物的详细信息。
• 下午
  • 扩展 PetManager 类功能
    • 为 PetManager 类添加修改宠物信息和删除宠物信息的功能。在修改和删除操作中，添加必要的检查逻辑，确保操作的合法性。

    def update_pet_info(self, name, new_age, new_breed):
        pet = self.get_pet_details(name)
        if pet:
            pet.age = new_age
            pet.breed = new_breed
            print(f"Pet {name}'s information has been updated.")
        else:
            print(f"Pet {name} not found.")

    def delete_pet(self, name):
        pet = self.get_pet_details(name)
        if pet:
            self.pets.remove(pet)
            print(f"Pet {name} has been deleted.")
        else:
            print(f"Pet {name} not found.")

• 异常处理完善
  • 在 PetManager 类的各个方法中，添加更完善的异常处理机制。例如，在添加宠物时，检查宠物对象是否合法；在修改和删除操作中，处理可能出现的 ValueError 等异常。

周四

• 上午
  • 用户交互界面设计
    • 设计一个简单的命令行用户交互界面，让用户可以方便地使用宠物管理系统的各项功能。使用 input() 函数获取用户输入，根据用户输入调用 PetManager 类的相应方法。

manager = PetManager()

while True:
    print("\nPet Management System")
    print("1. Add Pet")
    print("2. Display Pets")
    print("3. Get Pet Details")
    print("4. Update Pet Info")
    print("5. Delete Pet")
    print("6. Exit")
    choice = input("Enter your choice: ")

    if choice == '1':
        name = input("Enter pet name: ")
        age = int(input("Enter pet age: "))
        breed = input("Enter pet breed: ")
        pet_type = input("Enter pet type (dog/cat): ")
        if pet_type == 'dog':
            pet = Dog(name, age, breed)
        elif pet_type == 'cat':
            pet = Cat(name, age, breed)
        manager.add_pet(pet)
    elif choice == '2':
        manager.display_pets()
    elif choice == '3':
        name = input("Enter pet name: ")
        pet = manager.get_pet_details(name)
        if pet:
            print(pet)
            if isinstance(pet, Dog):
                pet.bark()
            elif isinstance(pet, Cat):
                pet.meow()
        else:
            print(f"Pet {name} not found.")
    elif choice == '4':
        name = input("Enter pet name: ")
        new_age = int(input("Enter new age: "))
        new_breed = input("Enter new breed: ")
        manager.update_pet_info(name, new_age, new_breed)
    elif choice == '5':
        name = input("Enter pet name: ")
        manager.delete_pet(name)
    elif choice == '6':
        break
    else:
        print("Invalid choice. Please try again.")

• 界面测试
  • 运行程序，测试用户交互界面的各项功能。检查用户输入的处理是否正确，各个功能是否能够正常调用。
• 下午
  • 界面优化
    • 对用户交互界面进行优化，添加更多的提示信息，提高用户体验。例如，在用户输入不合法时，给出更详细的错误提示。
  • 代码审查
    • 对整个项目的代码进行全面审查，检查代码的规范性、可读性和可维护性。查找可能存在的逻辑错误和潜在的问题，进行必要的修改和优化。

周五

• 上午
  • 项目总结
    • 回顾整个宠物管理系统项目的开发过程，总结在项目中运用的继承、多态、特殊方法和属性装饰器等知识。分析各个知识点在项目中的具体应用场景和作用。
    • 整理项目文档，包括项目需求分析、类结构设计、代码实现思路和测试结果等，方便后续复习和参考。
  • 性能评估
    • 对项目的性能进行评估，分析代码的时间复杂度和空间复杂度。检查是否存在性能瓶颈，如在查找宠物信息时是否效率低下，考虑是否需要进行优化。
• 下午
  • 拓展与反思
    • 思考项目的拓展方向，如添加更多的宠物类型、增加数据持久化功能（将宠物信息保存到文件或数据库中）等。提出具体的拓展方案和实现思路。
    • 反思在项目开发过程中遇到的困难和问题，总结解决问题的经验和方法。思考如何在今后的项目中避免类似问题的发生，进一步提升自己的编程能力。

总结

一、项目设计与实现

• 项目构思
  • 设计了一个简单的图书管理系统，包含 Book 类、Library 类和 Reader 类。Book 类用于表示图书，包含图书的基本信息，如书名、作者、ISBN 等；Library 类用于管理图书，包括添加图书、借阅图书、归还图书等操作；Reader 类用于表示读者，包含读者的基本信息和借阅记录。
• 代码实现
  • Book 类

class Book:
    def __init__(self, title, author, isbn):
        self.title = title
        self.author = author
        self.isbn = isbn

    def __str__(self):
        return f"Book: {self.title}, Author: {self.author}, ISBN: {self.isbn}"

• Library 类

class Library:
    def __init__(self):
        self.books = []
        self.borrowed_books = {}

    def add_book(self, book):
        self.books.append(book)

    def borrow_book(self, reader, book):
        if book in self.books:
            self.books.remove(book)
            if reader not in self.borrowed_books:
                self.borrowed_books[reader] = []
            self.borrowed_books[reader].append(book)
            print(f"{reader.name} has borrowed {book.title}")
        else:
            print(f"{book.title} is not available in the library")

    def return_book(self, reader, book):
        if reader in self.borrowed_books and book in self.borrowed_books[reader]:
            self.borrowed_books[reader].remove(book)
            self.books.append(book)
            print(f"{reader.name} has returned {book.title}")
        else:
            print(f"{reader.name} did not borrow {book.title}")

• Reader 类

class Reader:
    def __init__(self, name, reader_id):
        self.name = name
        self.reader_id = reader_id

    def __str__(self):
        return f"Reader: {self.name}, ID: {self.reader_id}"

• 测试代码

library = Library()
book1 = Book("Python Crash Course", "Eric Matthes", "978 - 1593276034")
book2 = Book("Clean Code", "Robert C. Martin", "978 - 0132350884")
library.add_book(book1)
library.add_book(book2)

reader1 = Reader("Alice", 1)
library.borrow_book(reader1, book1)
library.return_book(reader1, book1)

二、问题与解决

• 问题
  • 在实现图书借阅和归还功能时，遇到了数据管理和逻辑处理的问题，如如何正确记录借阅信息和更新图书库存。
  • 在处理异常情况时，如读者归还未借阅的图书或借阅不存在的图书，代码的健壮性不足。
• 解决方法
  • 设计了合理的数据结构来管理图书和借阅信息，使用列表存储图书馆的图书，使用字典存储读者的借阅记录，确保数据的一致性和可维护性。
  • 在关键的操作方法中添加了异常处理逻辑，如在 borrow_book 和 return_book 方法中进行了图书可用性和借阅记录的检查，当出现异常情况时，输出相应的错误信息，提高了代码的健壮性。

三、学习成果

通过完成图书管理系统这个综合项目，成功将继承、多态、特殊方法和属性装饰器等知识进行了整合和应用，加深了对 Python 面向对象编程的理解和掌握。在项目开发过程中，锻炼了问题分析和解决能力，提高了代码的设计和实现水平，同时也体会到了面向对象编程在构建复杂系统时的优势。

四、后续展望

虽然已经掌握了 Python 面向对象编程的一些核心知识和技能，但仍有许多高级特性和应用场景需要进一步学习和探索。后续计划学习 Python 的设计模式、元类等高级内容，不断提升自己的编程能力和水平，为开发更复杂、更高效的 Python 应用程序打下坚实的基础。