Полиморфизъм

Проблем

Заплата с if по вид

Във фирмата има служители, мениджъри с бонус и стажанти на половин работен ден. Някой е направил един клас Employee с поле „роля“, а заплатата се смята така:

def monthly_pay(e):
    if e.role == "мениджър":
        return e.salary + e.bonus
    elif e.role == "стажант":
        return e.salary // 2
    return e.salary

Работи. Но после идва нов вид служител, на хонорар. Трябва нов elif тук, и в функцията за данъците, и в функцията за фиша, и навсякъде, където някой е питал за ролята. А всеки служител носи поле за бонус, макар че само мениджърите имат бонус.

Кодът за мениджъра е разпилян из цялата програма, вместо да е в мениджъра.

Идеята

Всеки клас казва сам

С наследяването от миналия урок Manager и Intern са отделни класове. Нека всеки сам каже каква е месечната му заплата. Родителят има обща версия, а наследникът пише своя версия на същия метод:

class Employee:
    # ... __init__, name и salary

    def monthly_pay(self):
        return self._salary


class Manager(Employee):
    # ... _bonus и __init__

    def monthly_pay(self):
        return self.salary + self._bonus

ivan = Employee("Иван", 2000)
maria = Manager("Мария", 3000, 500)
print(ivan.monthly_pay())
print(maria.monthly_pay())

2000
3500

Това се казва презаписване на метод (override). Наследникът пише метод със същото име. За обектите от наследника неговата версия заменя тази на родителя.

Не трябва нищо повече: няма ключова дума и няма проверка. Всеки метод може да бъде презаписан. Python гледа само името, не и параметрите. Това е удобно, но значи, че грешка в името или в параметрите не спира никой. След малко ще видиш какво става тогава.

По-точно, за любопитните

От Python 3.12 има @override от модула typing. Слагаш го над презаписания метод. Самият Python не го проверява: програмата работи по същия начин и с него, и без него. Проверява го инструмент като mypy, който чете кода, преди да го пуснеш.
Метод, който наследниците не бива да сменят, също няма как да се забрани. @final от typing е само бележка за такива инструменти.

Пробвай

Какво се смени?

Стажантът презаписва само метода за месечната заплата:

Какво ще отпечата програмата?

class Intern(Employee):
    def monthly_pay(self):
        return self.salary // 2


ana = Intern("Ана", 1600)
print(ana.monthly_pay())
print(ana.salary)

Отговор

1600
1600

800
1600

800
800

Идеята

Един списък за всички

Мениджърът е служител. Затова служители, мениджъри и стажанти могат да са в един списък и да се обработят в един цикъл:

staff = [
    Employee("Иван", 2000),
    Manager("Мария", 3000, 500),
    Intern("Ана", 1600),
]
for e in staff:
    print(f"{e.name}: {e.monthly_pay()} €")

Иван: 2000 €
Мария: 3500 €
Ана: 800 €

Цикълът вика един и същ метод, e.monthly_pay(), а резултатът е различен. Изпълнява се версията на обекта, а не на типа на променливата. Това се казва полиморфизъм: на гръцки „много форми“. Едно извикване, а всеки обект отговаря по своя начин.

Сега новият вид служител е нов клас с негов monthly_pay(). Цикълът и останалата програма не се пипат. Няма if по роля, няма поле за бонус в служителите без бонус.

Променливата e няма тип, затова през нея можеш да напишеш каквото искаш, и e.bonus. Ако обектът е мениджър, работи. Ако е обикновен служител, програмата спира на този ред: AttributeError: 'Employee' object has no attribute 'bonus'. Python не проверява предварително. Как се питат обектите какво могат, ще видим в урока „Какъв е всъщност?“.

Виж го

Кой метод се изпълнява

staff = [
    Employee("Иван", 2000),
    Manager("Мария", 3000, 500),
    Intern("Ана", 1600),
]
for e in staff:
    print(f"{e.name}: {e.monthly_pay()} €")

Стъпка по стъпка, с думи

В списъка има обекти от три класа. Всяко място пази стрелка.
e сочи Иван, обикновен Employee: изпълнява се monthly_pay на Employee.
e сочи Мария, Manager: изпълнява се нейният метод, заплата плюс бонус.
e сочи Ана, Intern: стажантът взима половината от заплатата.
Един и същ ред, три различни метода. Решава обектът, към който сочи e.

Списъкът пази три стрелки. Всяка сочи обект от различен клас. При всеки кръг e сочи следващия обект, а извикването отива в метода на този обект: първо в Employee, после в Manager, после в Intern.

Изборът става, докато програмата работи. На всеки кръг Python търси monthly_pay първо в класа на обекта, после в родителя му. Никой не проверява предварително, че всеки обект има такъв метод. Ако някой няма, програмата спира на неговия кръг.

Пробвай

Намери грешката

Програмата е същата, но стажантът получава цялата заплата:

Иван: 2000 €
Мария: 3500 €
Ана: 1600 €

Ето класа Intern. На кой ред е грешката?

Избери реда с грешката.

Методът се казва monthlypay, без долна черта. Това е нов метод, а не презаписване на monthly_pay. Затова се вика версията на родителя. Python не казва нищо: за него това е просто още един метод. @override от typing над метода не би спрял програмата, но инструмент като mypy би го хванал.

Идеята

Допълни родителя, не го преписвай

Понякога наследникът не иска да замени метода изцяло, а да добави нещо към него. Мениджърът се описва като служител, плюс бонуса. Версията на родителя се вика с super().__str__():

def __str__(self):
    return f"{super().__str__()}, бонус {self._bonus} €"

print(Employee("Иван", 2000))
print(Manager("Мария", 3000, 500))

Иван (2000 €)
Мария (3000 €), бонус 500 €

Ако Employee смени как се описва, мениджърът ще го последва сам.

Това е и __str__ от модул „Класове“. Там вече презаписваше метод: версията на object.

По-точно, за любопитните

super().method() може да се извика от всеки метод на наследника, не само от презаписания.

Python не сверява параметрите. Ако в Manager напишеш def monthly_pay(self, extra):, това пак е презаписване, а цикълът, който вика e.monthly_pay(), спира на мениджъра: TypeError: Manager.monthly_pay() missing 1 required positional argument: 'extra'. Затова презаписаният метод приема същите параметри като на родителя.

Пробвай

Кое липсва?

Стажантът се описва като служител и думата „стажант“. Какво трябва да пише на празното място?

class Intern(Employee):
    def __str__(self):
        return f"{.__str__()}, стажант"

Упражнение

Всеки по своему

Реши задачите в редактора си. Във всяка задача има списък с обекти от няколко класа и един цикъл.

1. Приют. Клас Animal с име и метод make_sound(), който печата „някакъв звук“. Dog и Cat го презаписват. Сложи по едно от трите в списък:

Гост: някакъв звук
Рекс: Бау!
Мици: Мяу, мяу!

2. Студентът се представя. Student от миналия урок вече има успех. Презапиши introduce(), така че да казва и успеха. Използвай super().introduce(), не преписвай реда на Person.

Аз съм Георги, на 45 години.
Аз съм Елена, на 19 години.
Среден успех: 5.5

3. Купон. Клас Performance със заглавие и метод start(). DanceMove, BreakDanceMove (наследява DanceMove, добавя сложност) и Song го презаписват. Клас Party пази списък с изпълнения и има метод start_party(), който стартира всичко поред и накрая казва, че купонът е започнал.

Танцуваме moonwalk
Танцуваме windmill
  сложност 8 от 10
Пеем 'Bohemian Rhapsody'
Започва томбола
Купонът започна!

Още задачи

Хонорар. Добави към служителите Contractor с часове и ставка на час. Месечната му заплата е часове × ставка. Сметни фонда на заплатите за Иван, Мария, Ана и Петър (60 часа по 25 €):

Фонд работна заплата: 7800 €

Фиш. Добави на Employee метод payslip(), който връща текст „име: заплата €“ с месечната заплата. Напиши го само в Employee. Защо работи вярно и за мениджъра, и за стажанта?

Тест

Провери се

1. e = Manager("Мария", 3000, 500). Кой monthly_pay се изпълнява при e.monthly_pay()?И двата, един след другНа Manager, защото обектът е ManagerНа Employee, защото Manager наследява Employee

2. staff = [Employee("Иван", 2000), Manager("Мария", 3000, 500)]. Какво става при print(staff[0].bonus)?Програмата спира с AttributeError: обикновеният служител няма bonusПечата 0Python не пуска програмата

3. Какво трябва да пише пред метод, който презаписва метод на родителя?@OverrideНищо: метод със същото име в наследника замества този на родителяvirtual

4. Какво прави super().__str__() в __str__ на наследника?Вика версията на родителяСъздава обект от родителския класВика същия метод отново, безкрайно

5. В Manager е def monthly_pay(self, extra):, а в Employee е без параметър. Цикълът вика e.monthly_pay() за всеки служител. Какво става?Иван минава, а на Мария програмата спира с TypeError: липсва аргументът extraЗа Мария се вика версията на EmployeePython не пуска програмата

Полиморфизъм

Бисквитки