برنامه‌نویسی شی‌ءگرا (OOPs)

برنامه‌نویسی شی گرا (OOPs) یک الگوی برنامه‌نویسی است که از اشیاء و کلاس‌ها در برنامه‌نویسی استفاده می‌کند. هدف آن پیاده‌سازی موجودیت‌های دنیای واقعی مانند وراثت، چندشکلی‌ها، کپسوله‌سازی و غیره در برنامه‌نویسی است. مفهوم اصلی OOP- ها این است که داده‌ها و توابعی را که روی آن کار می‌کنند به‌عنوان یک واحد به هم متصل می‌کند تا هیچ بخش دیگری از کد نتواند به این داده‌ها دسترسی داشته باشد.

می‌توان گفت که برنامه نویسی شی‌گرا روشی از برنامه‌نویسی کامپیوتری است که از ایده «اشیاء» برای نمایش داده‌ها و روش‌ها استفاده می‌کند. همچنین روشی است که برای ایجاد کد مرتب و قابل استفاده مجدد به جای یک کد اضافی استفاده می‌شود. این برنامه به اشیاء مستقل یا چند برنامه کوچک تقسیم می‌شود. هر شی واحد نشان دهنده بخش متفاوتی از برنامه است که منطق و داده‌های خاص خود را برای برقراری ارتباط با خود دارد.

مفاهیم اصلی برنامه نویسی پایتون شی گرا (OOPs) شامل موارد زیر است:

• کلاس (Class)
• اشیاء
• پلی‌مورفیسم (چند شکلی)
• کپسوله‌سازی
• وراثت
• انتزاع داده‌ها

در دوره آموزش آموزش پایتون شی گرایی کاملا تمام این مفاهیم به‌صورت عملی آموزش داده می‌شود و پس از پایان دوره دانشجو می‌تواند مفاهیم فوق را به‌صورت کاربردی یاد بگیرد و آن را به کار ببرد.

کلاس در برنامه‌نویسی شی‌ءگرا

«کلاس» (Class) مجموعه‌ای از اشیا است. یک کلاس شامل نمونه اولیه‌ای است که اشیاء از آن ساخته می‌شوند. این یک موجودیت منطقی است که حاوی برخی ویژگی‌ها و روش‌ها است. به زبان ساده می‌توان گفت که کلاس مجموعه‌ای از اشیاء است یا می‌توان گفت طرحی از اشیاء است که ویژگی‌ها و رفتار مشترک را تعریف می‌کند.

کلاس به طور منطقی داده‌ها را به‌گونه‌ای گروه‌بندی می‌کند که قابلیت استفاده مجدد کد آسان می‌شود. برای مثال به دفتری فکر کنید که در آن «کارمند» به‌عنوان یک کلاس و تمام ویژگی‌های مربوط به آن مانند نام، سن، حقوق، شماره کارمندی و غیره به‌عنوان اشیاء شناخته می‌شوند.

چند نکته در رابطه با کلاس پایتون:

• کلاس‌ها توسط کلاس کلمات کلیدی ایجاد می‌شوند.
• ویژگی‌ها متغیرهایی هستند که به یک کلاس تعلق دارند.
• ویژگی‌ها همیشه عمومی هستند و با استفاده از عملگر نقطه (.) قابل‌دسترسی هستند. به‌عنوان مثال: Myclass.Myattribute
• در دوره آموزش شی‌ءگرایی در پایتون مفاهیم کلاس در قالب مثال‌ها و تمرین‌های عملی به‌خوبی آموزش داده شده است.

اشیاء در برنامه‌نویسی شی‌ءگرا

«اشیا» (Objects) نمونه‌ای از یک کلاس هستند و موجودیتی است که حالت و رفتار دارد. به طور خلاصه، نمونه‌ای از یک کلاس است که می‌تواند به داده‌ها دسترسی داشته باشد. به طور خاص، هر عدد صحیح یا هر رشته منفرد یک شی است. برای مثال عدد 12 یک شی است، رشته "Hello, world" یک شی است یا مثلاً یک لیست یک شی است که می‌تواند اشیاء دیگر را در خود جای دهد و غیره. شما همیشه از اشیاء استفاده کرده‌اید و حتی ممکن است متوجه آن نباشید.

یک شی شامل موارد زیر است:

• حالت: با ویژگی‌های شی نشان داده می‌شود. همچنین ویژگی‌های شی را منعکس می‌کند.
• رفتار: با روش‌های شی نشان داده می‌شود. همچنین پاسخ شی به اشیاء دیگر را منعکس می‌کند.
• شناسه: یک نام منحصر به فرد به یک شی می‌دهد و شی را قادر می‌سازد با اشیاء دیگر تعامل داشته باشد.

برای درک حالت، رفتار و شناسه، اجازه دهید مثال کلاس کارمند دوباره تکرار شود:

• شناسه یا هویت را می‌توان به‌عنوان نام کارمند در نظر گرفت.
• حالت یا ویژگی‌ها را می‌توان به‌عنوان سن، حقوق و غیره کارمند در نظر گرفت.
• رفتار می‌تواند این‌گونه در نظر گرفته شود که آیا کارمند در حال کار کردن یا مرخصی است.
• در دوره آموزش شی‌ءگرایی در پایتون در محیط برنامه نویسی پایتون همراه با مثال‌های متعدد و عملی شی و نحوه رفتار آن آموزش داده خواهد شد.

وراثت در برنامه‌نویسی شی‌ءگرا

«وراثت» (Polymorphism) توانایی یک کلاس برای استخراج یا به ارث‌بردن خواص از کلاس دیگر است. کلاسی که ویژگی‌ها را مشتق می‌کند، کلاس مشتق شده یا کلاس فرزند و کلاسی که ویژگی‌ها از آن مشتق می‌شوند، کلاس پایه یا کلاس والد نامیده می‌شوند. مزایای ارث عبارت‌اند از:

وراثت در برنامه نویسی قابلیت استفاده مجدد از یک کد را فراهم می‌کند. ما مجبور نیستیم دوباره و دوباره همان کد را بنویسیم. همچنین، این امکان را به ما می‌دهد تا ویژگی‌های بیشتری را به یک کلاس بدون تغییر آن اضافه کنیم. ماهیت ارث‌بری زیر کلاس‌ها را هم شامل می‌شود، به این معنی که اگر کلاس B از کلاس A دیگری ارث می‌برد، آنگاه تمام زیر کلاس‌های B به طور خودکار از کلاس A به ارث می‌برند.

انواع وراثت

انوع وراثت در زبان برنامه نویسی پایتون شی گرا به صورت موارد زیر هستند:

• وراثت مجرد یا تک سطحی (Single Inheritance): وراثت تک سطحی یک کلاس مشتق شده را قادر می‌سازد تا ویژگی‌های یک کلاس تک والد را به ارث ببرد.
• وراثت چند سطحی (Multilevel Inheritance): وراثت چند سطحی یک کلاس مشتق شده را قادر می‌سازد تا ویژگی‌های یک کلاس والد فوری را به ارث ببرد که به نوبه خود ویژگی‌ها را از کلاس والد خود به ارث می‌برد.
• وراثت سلسله مراتبی (Hierarchical Inheritance): وراثت سطح سلسله مراتبی بیش از یک کلاس مشتق شده را قادر می‌سازد تا ویژگی‌های یک کلاس والد را به ارث ببرند.
• وارثت چندگانه (Multiple Inheritance): وراثت چند سطحی یک کلاس مشتق شده را قادر می‌سازد تا ویژگی‌های بیش از یک کلاس پایه را به ارث ببرد.

پلی مورفیسم در شی‌ءگرایی

«چند شکلی» (Polymorphism | پلی مورفیسم) به زبان ساده به معنای داشتن اشکال متعدد است. پلی مورفیسم در واقع یکی از روش‌های OOP است که در آن یک کار می‌تواند به چندین روش مختلف انجام شود. به بیان ساده، این ویژگی یک شی است که به آن اجازه می‌دهد چندین شکل به خود بگیرد. در دوره آموزش شی‌ءگرایی در پایتون پلی مورفیسم با ارائه مثال‌های عملی آموزش داده شده است.

کپسوله سازی

«کپسوله سازی» (Encapsulation) یکی از مفاهیم اساسی در برنامه نویسی شی‌ءگرا (OOP) است. کپسوله سازی در واقع ایده بسته‌بندی یا کپسوله سازی داده‌ها و روش‌هایی که روی داده‌ها در یک واحد کار می‌کنند را توصیف می‌کند. کپسوله سازی محدودیت‌هایی را برای دسترسی مستقیم به متغیرها و روش‌ها ایجاد می‌کند و می‌تواند از تغییر تصادفی داده‌ها جلوگیری کند. برای جلوگیری از تغییر تصادفی، متغیر یک شی فقط با روش یک شی قابل تغییر است. این نوع متغیرها به‌عنوان متغیرهای خصوصی شناخته می‌شوند. یک کلاس نمونه‌ای از کپسوله سازی است زیرا تمام داده‌هایی که توابع عضو، متغیرها و غیره هستند را کپسوله می‌کند.

انتزاع داده‌ها

انتزاع داده‌ها در برنامه نویسی شی‌ءگرا جزئیات کد غیر ضروری را از کاربر پنهان می‌کند. همچنین، زمانی که نمی‌خواهیم بخش‌های حساس پیاده‌سازی کد خود را ارائه دهیم، انتزاع داده‌ها وارد عمل می‌شود. انتزاع داده در پایتون را می‌توان از طریق ایجاد کلاس‌های انتزاعی به دست آورد. در دوره برنامه نویسی پایتون شی گرا مفهوم انتزاع با مثال‌های متعددی آموزش داده شده است. در دوره آموزش فوق، مفاهیم شی گرایی در پایتون به زبان ساده را خواهید آموخت.