مفهوم کلاس در پایتون

پایتون یکی از محبوب ترین زبان های برنامه نویسی دنیا است که به دلیل سادگی و انعطاف پذیری اش در پروژه های مختلف از توسعه وب گرفته تا هوش مصنوعی استفاده می شود. یکی از مفاهیم کلیدی در پایتون کلاس است که به ما امکان می دهد ساختار داده ها و عملکرد ها را در قالبی تعریف شده ترکیب کنیم. در این مقاله به صورت گام به گام به توضیح مفهوم کلاس در پایتون و کاربرد آن در برنامه نویسی شیءگرا می پردازیم.

کلاس چیست؟

به زبان ساده کلاس در برنامه نویسی به نوعی قالب یا طرح اولیه برای ایجاد اشیاء (Objects) گفته می شود. یک کلاس می تواند ویژگی ها و رفتارهایی را تعریف کند که اشیاء ایجاد شده از آن به ارث می برند. برای مثال می توان کلاس «ماشین» را با ویژگی هایی مانند رنگ مدل و سرعت و رفتارهایی مانند حرکت یا ایستادن تعریف کرد. سپس می توان ماشین های مختلفی از این کلاس ساخت که هرکدام ویژگی های مختص به خودشان را دارند.

نحوه تعریف کلاس در پایتون

در آموزش پایتون می آموزیم که برای تعریف کلاس در پایتون از کلمه کلیدی class استفاده می شود. ساختار ساده ی یک کلاس به شکل زیر است :

python

Copy code

class Car :

pass

در اینجا Car نام کلاس است و از کلمه کلیدی pass برای جای گذاری استفاده کرده ایم تا نشان دهیم که فعلاً بدنه ی کلاس خالی است.

افزودن متد به کلاس

متدها در واقع همان توابع داخل کلاس هستند که برای انجام رفتارهای مختلف در اشیاء استفاده می شوند. برای مثال بیایید متد start را به کلاس Car اضافه کنیم که برای روشن کردن ماشین استفاده می شود.

python

Copy code

class Car :

def start(self) :

print(ماشین روشن شد!)

در اینجا self اولین پارامتر هر متدی است که به نمونه از آن کلاس اشاره می کند.

ایجاد یک نمونه از کلاس

برای استفاده از کلاس باید یک نمونه (Instance) از آن بسازیم. در مثال زیر نمونه ای از کلاس Car می سازیم و از متد start استفاده می کنیم.

python

Copy code

my_car = Car()

my_car.start()

خروجی این کد عبارت ماشین روشن شد! خواهد بود. در اینجا my_car یک شیء از نوع Car است.

سازنده یا Constructor

سازنده یک متد ویژه است که هنگام ساختن نمونه از کلاس به طور خودکار فراخوانی می شود. در پایتون این متد با نام __init__ تعریف می شود و برای مقداردهی اولیه به ویژگی های کلاس استفاده می شود.

python

Copy code

class Car :

def __init__(self, color, model) :

self.color = color

self.model = model

افزودن ویژگی ها به کلاس

ویژگی ها در واقع متغیرهای داخلی کلاس هستند. با استفاده از سازنده می توانیم هنگام ساخت نمونه ویژگی های اختصاصی هر شیء را مقداردهی کنیم.

python

Copy code

class Car :

def __init__(self, color, model) :

self.color = color

self.model = model

def show_info(self) :

print(fماشین با رنگ {self.color} و مدل {self.model})

ایجاد یک نمونه از کلاس :

python

Copy code

my_car = Car(قرمز, بی ام و)

my_car.show_info()

تفاوت کلاس و شیء در پایتون

کلاس به عنوان یک قالب یا نقشه اصلی عمل می کند در حالی که شیء نمونه ای از آن کلاس است. به بیان دیگر کلاس مانند یک نقشه برای ایجاد اشیاء است.

جدول مقایسه ای بین کلاس و شیء

ویژگی	کلاس	شیء
تعریف	قالب یا نقشه ای برای ایجاد اشیاء	نمونه ای از کلاس
مثال	Car	my_car = Car(قرمز, بی ام و)

مفهوم وراثت در کلاس ها

وراثت یکی از اصول مهم برنامه نویسی شیءگرا است که به ما امکان می دهد یک کلاس جدید ایجاد کنیم که از یک کلاس دیگر ارث می برد. این قابلیت در پایتون با قرار دادن نام کلاس والد درون پرانتز پس از تعریف کلاس فرزند انجام می شود.

python

Copy code

class ElectricCar(Car) :

def charge(self) :

print(ماشین در حال شارژ است!)

در این مثال ElectricCar از Car ارث می برد و تمام متدهای Car در ElectricCar قابل استفاده هستند.

متدهای کلاس و متدهای استاتیک

در پایتون متدهای کلاس (Class Methods) و متدهای استاتیک (Static Methods) برای اهداف خاصی استفاده می شوند.

• متدهای کلاس : با استفاده از دکوراتور @classmethod و پارامتر cls تعریف می شوند.
• متدهای استاتیک : با دکوراتور @staticmethod تعریف می شوند و نیازی به self یا cls ندارند.

جدول مقایسه ای بین متدهای کلاس و متدهای استاتیک

نوع متد	توضیحات
متد کلاس	به کلاس اشاره می کند و می تواند به متدها و ویژگی های کلاس دسترسی داشته باشد.
متد استاتیک	به کلاس یا نمونه اشاره نمی کند و برای توابع مستقل استفاده می شود.

نتیجه گیری

در این مقاله با مفهوم کلاس و اصول پایه ای برنامه نویسی شیءگرا در پایتون آشنا شدیم. یادگیری این مفاهیم می تواند به شما در ساخت برنامه های پیچیده تر و مدیریت بهتر داده ها کمک کند.

پرسش و پاسخ

۱. آیا می توان در پایتون چند کلاس را به ارث برد؟ بله پایتون امکان وراثت چندگانه را فراهم می کند.

۲. تفاوت بین self و cls چیست؟ self به نمونه شیء و cls به خود کلاس اشاره دارد.

۳. چرا از برنامه نویسی شیءگرا استفاده می کنیم؟ برنامه نویسی شیءگرا به ما امکان می دهد کدهایمان را بهتر سازماندهی کنیم و قابلیت استفاده مجدد آن ها را افزایش دهیم.