在軟體開發中，程式碼的重用性與可維護性至關重要。物件導向程式設計的繼承機制提供了一種有效的方法，允許開發者從既有類別建立新的類別，並繼承其屬性和方法。這種機制不僅減少了程式碼冗餘，也降低了開發時間和成本，同時提高了程式碼的可讀性和可維護性。透過繼承，開發者可以更專注於新類別的特殊功能，而無需重複編寫基礎程式碼，進而提升開發效率。
物件導向程式設計中的繼承概念
繼承是物件導向程式設計的一個重要概念，允許開發人員建立新的類別（子類別）從既有的類別（父類別）中繼承屬性和方法。這個過程可以節省時間、減少錯誤的機會，並使程式碼更容易維護和理解。
繼承的優點
- 節省時間：透過繼承，開發人員可以重用既有的類別的屬性和方法，而不需要重新建立。
- 減少錯誤的機會：繼承可以減少錯誤的機會，因為父類別的方法已經被測試和驗證過。
- 提高可維護性：繼承可以使程式碼更容易維護和理解，因為子類別可以繼承父類別的屬性和方法。
- 提高可重用性：繼承可以使類別的程式碼更容易重用，因為子類別可以繼承父類別的屬性和方法。
繼承的實作
在實作繼承時，需要注意以下幾點：
- 父類別：父類別是被繼承的類別，包含了子類別需要繼承的屬性和方法。
- 子類別：子類別是繼承父類別的類別，包含了父類別的屬性和方法，以及自己的屬性和方法。
- 繼承關係：繼承關係是父類別和子類別之間的關係，子類別繼承父類別的屬性和方法。
繼承的應用
繼承可以應用在許多領域，例如：
- 員工管理系統：可以建立一個父類別
Employee，包含了員工的基本屬性和方法，然後建立子類別CommissionEmployee、PartTimeEmployee等，繼承Employee的屬性和方法，並增加自己的屬性和方法。 - 圖形繪製：可以建立一個父類別
Shape，包含了圖形的基本屬性和方法，然後建立子類別Circle、Rectangle等，繼承Shape的屬性和方法，並增加自己的屬性和方法。
繼承的基礎概念
在物件導向程式設計中，繼承是一種重要的概念。繼承允許我們建立新的類別（子類別）根據已有的類別（父類別）。父類別也被稱為基礎類別或超類別，而子類別也被稱為派生類別或子類別。
基礎術語
- 基礎類別（Base Class）：被繼承的類別。
- 子類別（Derived Class）：繼承基礎類別的類別。
- 超類別（Superclass）：基礎類別的另一個名稱。
- 子類別（Subclass）：子類別的另一個名稱。
- 父類別（Parent Class）：基礎類別的另一個名稱。
- 子類別（Child Class）：子類別的另一個名稱。
繼承的特點
- 子類別繼承父類別的所有屬性和方法。
- 子類別可以新增自己的屬性和方法，也可以覆寫父類別的方法。
- 父類別不會因為子類別的存在而改變。
繼承的例子
# 定義父類別 Employee
class Employee:
def __init__(self, name, salary):
self.name = name
self.salary = salary
def get_name(self):
return self.name
def get_salary(self):
return self.salary
# 定義子類別 CommissionEmployee
class CommissionEmployee(Employee):
def __init__(self, name, salary, commission_rate):
super().__init__(name, salary)
self.commission_rate = commission_rate
def get_commission_rate(self):
return self.commission_rate
# 建立父類別和子類別的例項
manager = Employee("John", 5000)
salesperson = CommissionEmployee("Jane", 3000, 0.1)
# 存取父類別和子類別的屬性和方法
print(manager.get_name()) # 輸出：John
print(manager.get_salary()) # 輸出：5000
print(salesperson.get_name()) # 輸出：Jane
print(salesperson.get_salary()) # 輸出：3000
print(salesperson.get_commission_rate()) # 輸出：0.1
多層繼承
子類別可以繼承另一個子類別，形成多層繼承。例如：
# 定義父類別 Animal
class Animal:
def __init__(self, name):
self.name = name
def get_name(self):
return self.name
# 定義子類別 Dog
class Dog(Animal):
def __init__(self, name, breed):
super().__init__(name)
self.breed = breed
def get_breed(self):
return self.breed
# 定義子類別 Poodle
class Poodle(Dog):
def __init__(self, name, breed, size):
super().__init__(name, breed)
self.size = size
def get_size(self):
return self.size
# 建立例項
poodle = Poodle("Fido", "Poodle", "Small")
# 存取屬性和方法
print(poodle.get_name()) # 輸出：Fido
print(poodle.get_breed()) # 輸出：Poodle
print(poodle.get_size()) # 輸出：Small
物件導向程式設計的進階概念
在物件導向程式設計中，繼承是一個重要的概念。繼承允許我們建立新的類別，根據現有的類別，並繼承其屬性和方法。然而，基礎類別物件不能使用其子類別的方法或屬性。
繼承的限制
當我們建立一個基礎類別時，我們不知道未來會有多少子類別被建立，或者它們的屬性和方法會是什麼。因此，基礎類別物件不能使用子類別的方法或屬性。例如，Cardiologist 和 Obstetrician 是 Doctor 的子類別，但 Doctor 物件不能使用 Cardiologist 的 repairHeartValve() 方法或 Obstetrician 的 performCaesarianSection() 方法。
專門化和繼承
繼承可以用來實作專門化。子類別可以繼承基礎類別的屬性和方法，並增加新的屬性和方法以實作專門化。例如，DeciduousTree 是 Tree 的子類別，可以繼承 Tree 的屬性和方法，並增加新的屬性和方法以實作落葉樹的特性。
私有屬性和方法
在物件導向程式設計中，屬性通常是私有的，方法是公有的。這意味著屬性只能被同一類別的方法存取，不能被其他類別的方法存取。這是為了實作資料隱藏的原則。資料隱藏是指隱藏類別的內部實作細節，僅暴露必要的方法給外部類別。
存取私有屬性和方法
當子類別需要存取基礎類別的私有屬性或方法時，可以使用基礎類別的公有方法來存取。例如，HourlyEmployee 是 Employee 的子類別，可以使用 Employee 的公有方法來存取其私有屬性。
看圖說話：
classDiagram
class Employee {
- empNum: string
- weeklySalary: num
+ setEmpNum(number: string): void
+ getEmpNum(): string
+ setWeeklySalary(salary: num): void
+ getWeeklySalary(): num
}
class HourlyEmployee {
- hoursWorked: num
- hourlyRate: num
+ setHoursWorked(hours: num): void
+ getHoursWorked(): num
+ setHourlyRate(rate: num): void
+ getHourlyRate(): num
}
Employee <|-- HourlyEmployee
這個圖表顯示了 Employee 和 HourlyEmployee 的類別關係，HourlyEmployee 是 Employee 的子類別。
從內在修養到外在表現的全面檢視顯示，繼承作為物件導向程式設計的基本，能有效提升程式碼的重用性與可維護性，如同一位管理者將既有經驗傳承給團隊，避免重複投入資源。然而，繼承並非毫無限制，如同管理者需因材施教，子類別需根據自身特性調整與擴充套件父類別的功能，而非盲目繼承所有特性。展望未來，程式設計的發展趨勢更強調彈性與適應性，介面與組合模式的應用日益廣泛，這也提醒管理者，除了經驗傳承，更需培養團隊的適應力與創新思維，才能在快速變化的商業環境中保持競爭優勢。玄貓認為，對於追求程式碼品質與團隊效能的管理者，深入理解繼承的優缺點，並將其與其他設計模式整合運用，方能最大化其效益。
