Klassen erstellen und Objekte definieren - RRZN

Objektorientierte Programmierung mit Python – 

Objekt und Klassen 

… hat Kanten 

… hat eine Farbe 

… hat eine Kantenfarbe 

Rechteck zeichnen 

Rechteck einfärben 

Rechteck drehen

Modulare Programmierung 

 

 

 

Eine Aufgabe wird in viele kleine Aufgaben zerlegt. 

Jede kleine Aufgabe ist in sich abgeschlossen. Die Aufgabe 

kann von einem Entwickler-Team unabhängig von allen 

anderen programmiert werden. 

Jede kleine Aufgabe ist in einer Datei abgelegt. In dieser Datei 

werden die verschiedenen Aktionen in Funktionen abgelegt. 

Jede Funktion wiederum kann für sich allein getestet werden. 

Objektorientierte Programmierung, 09.09.10 Seite 2

Beispiel 

start.py 

def Main(): 

Anweisungen 

rechenoperationen.py 

def Addition(...): 

Anweisungen 

def Subtraktion(...): 

Anweisungen 

eingabeBildschirm.py 

def Eingabe(): 

Anweisungen 


Objektorientierte Programmierung ... 

 

 

 

abstrahiert Gegenstände der realen Wert, um sie in einem 

Programm abzubilden. 

beschreibt Objekte und verändert diese. 

versucht Daten und Funktionen eines Objekts in einer Struktur 

zu kapseln. Die Daten beschreiben das Objekt. Funktionen 

verändern die Attributwerte eines Objekts. 


Beispiel 

Füllfarbe 

Rechteck 

zeichnen 

Breite / Länge 

x- / y-Position 

Kantenfarbe 

Rechteck 

Rechteck 

verschieben 

Rechteck 

füllen 

Attribute (Variablen) 

Aktionen (Funktionen) 


Prinzipien der objektorientierten Programmierung 

 

 

Abstraktion 

Objekte der realen Welt werden nachgebildet. 

Es werden nur die, für die Aufgabe des Projekts benötigten 

Elemente abgebildet. 

Datenkapselung: 

Für Außenstehende ist das Objekt eine Black Box. 

Variablen und die dazugehörigen Funktionen werden 

zusammengefasst. 

In dieser Black Box wird mit Hilfe von Variablen das Objekt 

beschrieben. 

Funktionen verändern die Variablen eines Objekts. Wie sie 

aber die Attribute verändern, ist dem Nutzer nicht bekannt. 


Objekte ... 

 

 

 

 

beschreiben einen Gegenstand, Person etc. aus der realen 

Welt. 

sind Substantive in einem Text. 

haben Attribute (Eigenschaften), die das Aussehen des Objekts 

beschreiben. 

haben Methoden, die die Attribute verändern. Methoden 

spiegeln das Verhalten eines Objekts wieder. 


Beispiel 

 

Ein Würfel wird beschrieben: 

Der Würfel ist rot. 

Der Würfel hat eine Kantenlänge von 5 cm. 

Der Würfel kann gedreht werden. 

Der Würfel kann neu eingefärbt werden. 


… und in Python 

„Everything is a object“. In Python ist jedes Element ein Objekt. 

Objekte in Python ... 

können Variablen (Attribute) und Funktionen (Methoden) 

haben, müssen aber nicht. 

sind an einen bestimmten Datentyp gebunden. 

können an Funktionen übergeben werden. 

werden mit Hilfe von Klassen beschrieben. 

werden mit speziellen Methoden erzeugt und initialisiert. 


Beispiel: Funktion definieren und aufrufen 

« 

def Addition(zahlL, zahlR): 

return (zahlL + zahlR) 

» 

summe = Addition(3, 5) 

print("Addition(3, 5): ", summe) 


Beispiel: Funktion als Rückgabewert nutzen 

« 



def FunctionXYZ(arg01, arg02): 

return Addition(arg01, arg02) 

» 

summe = FunctionXYZ(3, 5) 

print("FunctionXYZ(3, 5): ", summe) 


Beispiel: Funktion als Parameter nutzen 

« 



def FuncAsArgument(myFunction, arg01, arg02): 

return (myFunction(arg01, arg02)) 

» 

summe = FuncAsArgument(Addition, 3, 5) 

print("funcAsArgument(Addition, 3, 5) : ", summe) 


Beispiel: Alias für eine Funktion 

« 



» 

myAddition = Addition 

summe = myAddition(3,5) 

print("myAddition(3,5) : ", summe) 


Klassen ... 

 

 

 

 

 

 

sind Baupläne, um bestimmte Objekt zu beschreiben. 

abstrahieren das Aussehen und Verhalten eines bestimmten 

Objekttyps. 

bieten eine Schablone, um Objekte abstrakt zu beschreiben. 

definieren Eigenschaften (Attribute) und Methoden, die alle 

Objekte eines bestimmten Typs besitzen. 

sind formale Beschreibungen für Objekte in einer bestimmten 

Programmiersprache. 

sind das Rezept, um ein bestimmtes Gericht herzustellen. 


Beispiel 

 

 

Welche Eigenschaften hat jeder Würfel? 

Farbe. 

Kantenlänge 

Welche Methoden hat jeder Würfel? 

Drehen. 

Einfärben. 

Zeichnen. 


Beschreibung mit Hilfe von UML 

 

 

 

 

Unified Modelling Language zur 

Darstellung von Klassen etc. 

Der Name der Klasse steht am 

oberen Rand. 

Dem Namen folgen die Attribute 

der Klasse und darunter die 

Methoden. 

In UML werden private 

Methoden und Attribute mit 

einem Minuszeichen und 

öffentliche Attribute und 

Methoden mit einem 

Pluszeichen gekennzeichnet. 

Wuerfel 

- farbe : string 

- kante: double 

+get_Farbe() : string 

+get_Laenge() : float 

+set_Farbe() : string 

+set_Laenge(): float 

+drehen_Wuerfel() : void 


… und in Python 

« 

class Rechteck(object): 

anzahl = 0 

farbeKante = "Black" 

farbeFuellung = "White" 

def __init__(self, paraBreite = 10, paraHoehe = 10): 

self.hoehe = paraHoehe 

self.breite = paraBreite 

» 

def setPos(self, xPos, yPos): 

self.xPos = xPos 

self.yPos = yPos 


Klassenkopf 

« class Rechteck(object): » 

Jede Klasse beginnt mit dem Schlüsselwort « class ». 

 

 

 

Dem Schlüsselwort folgt der Name der Klasse. Der Name ist 

frei wählbar. 

In den runden Klammern wird die Basisklasse « object » an die 

Klasse übergeben. 

Die Deklaration endet mit einem Doppelpunkt. 


Regeln für Klassennamen 

 

 

 

 

Es können die Buchstaben a...z, A...Z, die Zahlen 0...9 sowie 

der Unterstrich genutzt werden. 

Klassennamen beginnen mit einem Großbuchstaben. 

Häufig haben Klassennamen das Präfix „C“, um sie von 

anderen Elementen in Python zu unterscheiden. 

Unterscheidung zwischen Groß- und Kleinschreibung. Die 

Bezeichnungen c_rechteck und C_Rechteck bezeichnen 

unterschiedliche Klassen. 


Weitere Hinweise 

 

 

 

 

 

Nutzen Sie aussagekräftige Namen. 

Der Oberbegriff aus der realen Welt sollte auch für die 

dazugehörige Klasse in Python genutzt werden. 

Jedes Teilwort eines Klassennamen beginnt mit mit einem 

Großbuchstaben. 

Es sollte nur ein Sprachraum genutzt. In einer Datei werden nur 

englischsprachige oder nur deutschsprachige Bezeichnungen 

genutzt. Englischsprachige Begriffe sollten aber nicht mit aller 

Macht übersetzt werden, wenn sie allgemein verständlich sind. 

Schlüsselwörter der Programmiersprache Python dürfen nicht 

genutzt werden. 


… in einer Projektbeschreibung 

 

 

Klassen entsprechen Substantiven in einer 

Projektbeschreibung. 

Das Konto wird für den Inhaber xyz von der Bank a eröffnet. 

Das Auto HI hat den Besitzer xyz. 

Mitarbeiter Müller arbeitet an dem Projekt „Ausschreibung“. 

Die Bestellung wird über einen Laserdrucker xyz 

ausgedruckt. 

Außendienstmitarbeiter Meier betreut Kunden im Bezirk 

Unterweser. 

Redundante oder für die Aufgabenstellung unnötige Klassen 

werden nicht implementiert. 


Basisklasse als Argument 

« class Rechteck(object): ». 

 

 

 

 

In den runden Klammern wird der benutzerdefinierten Klasse 

eine Basisklasse übergeben. 

Die Basisklasse … 

ist die Eltern-Klasse der benutzerdefinierten Klasse. 

ist die übergeordnete Klasse. 

beschreibt die Klasse allgemein. 

Als Basisklasse wird standardmäßig die vordefinierte Klasse 

« object » genutzt. 

Die runden Klammern können leer sein. 


Grafische Darstellung 

object 

list 

MyList 

dic 

classRechteck 


Klassenrumpf ... 

 

 

 

 

 

folgt nach dem Doppelpunkt des Klassenkopfes. 

kann nur aus der leeren Anweisungen « class » bestehen. 

definiert Attribute, die von allen Objekten einer Klasse 

gemeinsam genutzt werden. 

definiert Methoden, um die Attribute, die jedes Objekt hat, zu 

verändern. 

definiert eine Initialisierungsmethode für Objekte einer 

bestimmten Klasse. 


Eine Instanz ... 

 

 

 

 

 

ist eine Variable vom Datentyp „Klasse“. 

verweist auf ein bestimmtes Objekt einer bestimmten 

Kategorie. 

ist ein Synonym für ein Objekt. Das Objekt ist vom Typ der 

angegebenen Klasse. 

ist das mit Hilfe eines Rezept erstellte, fertige Gericht. 

kann beliebig oft von einer Klasse erzeugt werden. 


… erzeugen 

« 

» 

RechteckBlau = classRechteck.Rechteck() 

RechteckGruen = classRechteck.Rechteck(20,30) 

In diesem Beispiel wird die Instanz « RechteckBlau » erzeugt. 

Die Instanz verweist auf ein Objekt von der Klasse « Rechteck ». 

Die Klasse selber ist in dem Modul « classRechteck » 

implementiert. Klassen und deren Aufruf werden häufig in 

verschiedenen Dateien gespeichert. 


Ablauf 

 

 

 

Zuerst wird das Objekt mit der Methode « __new__ » erzeugt. 

Anschließend werden mit Hilfe der Methode « __init__ » mit 

Standardwerten initialisiert. 

Zum Schluss wird die Referenz auf das Objekt in der 

Instanzvariablen « RechteckBlau » gespeichert. 


Instanz zerstören 

« del RechteckBlau ». 

 

 

 

Die Instanz wird aus dem Speicher entfernt. 

Nach der Löschung ist die Instanz undefiniert. 

Falls keine weitere Instanz von einer Klasse vorhanden ist, wird 

die Methode « __del__ » aufgerufen. 


Attribute (Member) ... 

 

 

 

 

beschreiben einen Gegenstand, Person, Funktion etc. 

Jedes Objekt einer Klasse hat die gleichen Attribute. 

Jedes Objekt einer Klasse unterscheidet sich aber in 

mindestens einem Attributwert von allen anderen Objekten. 

werden mit Hilfe von Variablen implementiert. 


… in der Projektbeschreibung 

 

 

Attribute entsprechen meist der Beschreibungen eines Objekts. 

Das Auto ist rot und hat einen KM-Stand von 130.000. 

Die Milch ist pasteurisiert. 

Sobald ein Buch im Lager vorhanden ist, wird es an den 

Kunden ausgeliefert. 

Attribute sind Substantive, die einen Rückbezug auf ein 

anderes Substantiv besitzen. 

Die Menge des Artikels. 

Ausleihdatum des Buches. 

Anmeldung eines Autos. 


… als Klassenvariable implementieren 

« 

» 


anzahl = 0 

farbeKante = "Black" 

farbeFuellung = "White" 


Klassenvariablen ... 

 

 

 

 

 

werden innerhalb der Klasse, aber außerhalb einer Methode 

definiert. 

werden häufig zu Beginn des Klassenrumpfes aufgelistet. 

sind Attribute, die alle Objekte besitzen. 

können von jeden Objekt der Klasse verändert werden. 

sind globale Attribute eines Objekts. 


Mit Klassenvariablen arbeiten 

« Rechteck_Class.Rechteck.farbeFuellung = "Blue" » 

« Modul.Klasse.Attribut = Wert » 

 

 

 

 

Eine Klassenvariable kann nicht über die Instanz aufgerufen 

werden. 

Eine Klassenvariable kann nur mit Hilfe des Klassennamens 

verändert werden. 

Der Klassenname und das Attribut werden durch einen Punkt 

miteinander verbunden. 

Das Modul gibt Auskunft darüber, wo die Klasse definiert ist. 


Methoden (Memberfunction, Elementfunktion) ... 

 

 

 

 

 

 

 

 

beschreiben das Verhalten eines Objekts. 

lesen oder verändern Attributwerte. 

beschreiben eine Schnittstelle nach außen. 

werden innerhalb der Klasse definiert. 

werden nur einmal für die Klasse im Speicher angelegt. 

ergeben sich aus den Attributen und deren Nutzung in einer 

Klasse. 

sind in Python immer öffentlich, können aber auch privat sein. 

entsprechen Funktionen aus der prozeduralen 

Programmierung. 


… in der Projektbeschreibung 

 

 

Methoden sind meist Verben. 

Das Bankkonto wird eröffnet. 

Der Inhaber hebt eine bestimmte Summe von seinem Konto 

ab. 

Beschreibung einer Zustandsänderung / Änderung: 

Wenn die Ampel gelb ist, wird die Geschwindigkeit des 

Autos vermindert. 

Wenn die Helligkeit draußen einen bestimmten Prozentwert 

unterschreitet, wird die Straßenlaterne eingeschaltet. 

Eine Zugdurchfahrt wird gemeldet. Die Schranke wird 

geschlossen. 


… in Python 

« 


def setPos(self, xPos, yPos): 

self.xPos = xPos 

self.yPos = yPos 

» 

def getFarbeFuellung(self): 

return self.farbeFuellung) 


Methodenkopf 

Eine Methode beginnt mit dem Schlüsselwort « def ». 

 

 

 

Dem Schlüsselwort folgt der Methodenname. 

Der Methodenname ist frei wählbar. 

Der Name kommt aber nur einmal in einer Klasse vor. 

Für den Methodennamen gelten die gleichen Regeln wie für 

Funktions- und Klassennamen. 

Dem Methodennamen folgt die Parameterliste. Als erster 

Parameter wird immer « self» oder eine andere Instanz 

angegeben. 

Der Methodenkopf endet mit dem Doppelpunkt. 


Methodenrumpf ... 

 

 

 

 

ändern mit Hilfe von Anweisungen Attributwerte von Objekten 

oder Klassenvariablen. 

implementiert ein bestimmtes Verhalten einer Klasse. 

beschreibt eine Aktion der Klasse 

kann mit Hilfe von « return » einen Wert an den Aufrufer 

zurückgeben. 


Methoden aufrufen 

« 

» 

RechteckBlau.setPos(0, 10) 

RechteckBlau.getPos() 

print("Füllungsfarbe: ", RechteckBlau.getFarbeFuellung()) 

 

 

Die Methode wird mit der Instanz immer durch ein Punkt 

verbunden. 

Falls die Methode nicht definiert ist, wird die Fehlermeldung 

„AttributeError“ ausgegeben. 


Spezielle Methoden ... 

 

 

 

 

 

sind in Python für « object » vordefiniert. 

beginnen und enden mit zwei Unterstrichen. 

haben einen definierten Namen. 

gibt es auch für Listen, Dictionaries etc. 

definieren Vergleiche oder mathematische Operationen. 


… im Leben einer Instanz 

Instanz initialisieren 

Rechteck = classRechteck.Rechteck() 

Methode __new__ 

erzeugt ein Objekt 

Methode __init__ 

initialisiert ein Objekt 

Mit dem Objekt arbeiten 

Rechteck.farbeFuellung = "Blue" 

Verweis auf das Objekt 

zerstören 

del Rechteck 

Methode __del__ 

löscht ein Objekt 


Destruktor 

Mit Hilfe von « del RechteckBlau » wird automatisch der 

dazugehörige Destruktor « def __del__() » aufgerufen. 

Als Parameter wird der Methode das zu zerstörende Objekt 

übergeben. 

Die Methode wird implementiert, wenn zum Beispiel ... 

Netzwerkverbindungen getrennt werden müssen. 

Dateien geschlossen werden müssen. 

bestimmte Fehler abgefangen werden. 


… in Python 

« 


» 

def __del__(self): 

pass 


„self“ als Parameter ... 

ist ein Platzhalter für den Aufrufer der Methode. 

beantwortet die Frage „Wer hat die Methode aufgerufen?“. 

ist meist das erste Argument einer Methode. 

beschreibt die Instanz, die die Methode aufgerufen hat. 


Konstruktor 

 

 

 

 

initialisiert mit Hilfe der Methode « __init__ » die Attributwerte 

eines Objekts. 

definiert einen Anfangszustand für ein Objekt. 

wird automatisch bei der Erzeugung einer Instanz aufgerufen. 

muss nicht implementiert werden. 


Merkmale eines Konstruktors 

 

 

 

Ein Konstruktor ist exakt einmal in einer Klasse implementiert. 

Die Initialisierungsroutine ist einmalig für eine Klasse. 

Dem Konstruktor können Parameter für die Initialisierung 

übergeben werden. 

Ein Konstruktor gibt nie einen Wert an den Aufrufer zurück. 


… Python 

« 


» 

def __init__(self, paraBreite, paraHoehe): 

self.xPos = 0 

self.yPos = 0 




Aufbau der Parameterliste 

 

 

 

« self » ist der erste Parameter in der Liste. Welches Objekt wird 

initialisiert? 

Alle Parameter, die gesetzt werden müssen, folgen 

anschließend. Für diese Parameter muss ein Wert an die 

Initialisierungsroutine übergeben werden. 

Zum Schluss folgen optionale Parameter. Diese Parameter 

können bei der Initialisierung einer Instanz als Parameter 

übergeben werden, müssen aber nicht. Jeder dieser Parameter 

hat eine Vorgabe, die genutzt wird, wenn kein Parameter 

übergeben wird. 


Optionale Parameter nutzen 

« 


» 


self.xPos = 0 

self.yPos = 0 




Objektvariablen ... 

 

 

 

 

 

 

 

beschreiben ein Objekt 

werden im Konstruktor einer Klasse initialisiert. 

werden in Abhängigkeit der Instanz gesetzt. 

haben für jedes Objekt einen anderen Wert. 

können mit Hilfe von Methoden verändert werden. 

können in einem Konstruktor definiert werden, müssen aber 

nicht. 

können in einer Methode definiert werden. Diese Variablen 

werden automatisch für das Objekt angelegt. Eine Hinweis für 

den Nutzer wird nicht herausgegeben. Das Programm wird 

dadurch schwer lesbar. 


… im Konstruktor implementieren 

« 


» 


self.xPos = 0 

self.yPos = 0 




Klassen-Variablen im Konstruktor 

« 


ANZAHL = 0 

FARBE_KANTE = "Black" 

FARBE_FUELLUNG = "White" 

» 


self.__xPos = 0 

self.__yPos = 0 



self.ANZAHL = self.ANZAHL + 1 


Die Anweisung ... 

 

 

 

« self.ANZAHL = self.ANZAHL + 1 » legt für ein Objekt die Variable 

« ANZAHL » an. 

Zu dem undefinierten Wert der Objektvariablen wird der Wert 

„eins“ addiert. 

Es findet kein Zugriff auf die Klassenvariable statt. 

Klassenvariable und Objektvariable besitzen aber den gleichen 

Namen. 


Klassen-Variablen im Konstruktor 

« 


ANZAHL = 0 

FARBE_KANTE = "Black" 

FARBE_FUELLUNG = "White" 

» 






self.__class__.ANZAHL = self.__class__.ANZAHL + 1 


Die Anweisung ... 

 

 

 

« self.__class__.ANZAHL = self.__class__.ANZAHL + 1 » greift auf die 

Klassenvariable « ANZAHL » zu. 

Zu dem Wert der Klassenvariable wird der Wert eins addiert. 

Das spezielle Attribut « __class__ » definiert, die zu einer Instanz 

gehörenden Klasse. 


Der Begriff „Sichtbarkeit“ ... 

 

 

beschreibt den Zugriff auf Klassen- oder Objektattributen. 

von Variablen in Python wird nur mit Hilfe von Konventionen 

geregelt. Diese Konventionen sollten eingehalten werden, 

müssen aber nicht. 


Öffentlich, sichtbare Attribute ... 

 

 

 

 

 

 

Beispiele: 

« Rechteck_class.Rechteck.FARBE_FUELLUNG = "Blue" » 

« RechteckBlau.xPos = 200 » 

werden wie Variablen benannt. 

können von außen gelesen und verändert werden. 

als Klassenvariable: klasse.variable. 

als Objektvariable: objekt.variable. 

Klassenvariablen sind standardmäßig öffentlich. 


Private Attribute ... 

 

 

 

 

 

Beispiele: 

« __FARBE_KANTE = "Black" » 

« self.__xPos = 0 » 

beginnen mit zwei Unterstrichen. 

können laut Konvention nur innerhalb der Klasse gelesen und 

geschrieben werden. Ein Zugriff von außen auf diese Attribute 

ist nicht möglich. 

werden mit Hilfe von get-Methoden gelesen. 

werden mit Hilfe von set-Methoden verändert. 


Schwache private Attribute ... 

 

 

 

 

 

 

Beispiele: 

« _FARBE_KANTE = "Black" » 

« self._xPos = 0 » 

beginnen mit einem Unterstrich. 

können laut Konvention nur innerhalb der Klasse gelesen und 

geschrieben werden. Ein Zugriff von außen auf diese Attribute 

ist nicht möglich. 

werden mit Hilfe von get-Methoden gelesen. 

werden mit Hilfe von set-Methoden verändert. 

werden nicht durch die Anweisung « from … import * » in eine 

Datei importiert. 


Get- und Set-Methoden für eine Klasse 

« 







def getPosY(self): 

return self.__yPos 

» 

def setPosY(self, pos): 

self.__yPos = pos 


Properties ... 

 

 

 

binden get- und set-Methoden an einen Attributnamen. 

kapseln Attribute eines Objekts. 

werden mit Hilfe der Funktion « property » erstellt. 


… in Python 

« 


def getPosY(self): 

return self.__yPos 

def setPosY(self, pos): 

self.__yPos = pos 

» 

yPos = property(getPosY, setPosY) 


Funktion property 

« property(get, set, del, docString) » 

 

 

 

 

Alle Funktionen, die als Parameter übergeben werden, müssen 

definiert sein. 

Falls get-Methoden als Parameter übergeben werden, kann 

das gekapselte Attribut gelesen werden. 

Falls set-Methoden als Parameter übergeben werden, kann 

das gekapselte Attribut verändert werden. 

wird am Ende des Klassenrumpfes aufgerufen. 


… aufrufen 

« print( RechteckBlau.yPos ) ». 

 

 

Der Name der Property wird mit dem Instanznamen durch den 

Punkt verbunden. 

Der Aufruf einer Property und eines Attributs ist gleich.. 


Lesender oder schreibender Zugriff 

 

 

Lesender Zugriff: 

« print( RechteckBlau.yPos ) ». 

Es wird automatisch die entsprechende get-Methode 

aufgerufen. 

Schreibender Zugriff: 

« RechteckBlau.yPos = 100 ». 

Es wird automatisch die entsprechende set-Methode 

aufgerufen. 

Falls keine set-Methode implementiert ist, wird der Fehler 

AttributeError ausgegeben.

Klassen erstellen und Objekte definieren - RRZN

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