Datenstrukturen vs. Klassen (V)

11.2.1. Datenstrukturen vs. Klassen (V)#

Im prozeduralen Programmierparadigma schreiben wir Funktionen, die bestimmte Daten verarbeiten. Jede Funktion steht für sich „separat“ neben den Daten und erhält (sofern sie keine globalen Variablen verwendet) alle Daten als Argumente.

Zum Beispiel können wir als Daten ein Rechteck als Wörterbuch definieren:

rect1 = dict(x=10, y=10, width=100, height=20)
rect2 = dict(x=-10, y=-10, width=100, height=30)

Eine Funktion um das Rechteck zu verschieben sieht wie folgt aus:

def translate(rect, delta):
  return dict(x=rect['x']+delta[0], y=rect['y']+delta[1], width=rect['width'], height=rect['height'])

print(translate(rect1, (10,-5)))
print(rect1)

{'x': 20, 'y': 5, 'width': 100, 'height': 20}
{'x': 10, 'y': 10, 'width': 100, 'height': 20}

Da wir in der prozeduralen Programmierung bevorzugt reine Funktionen verwenden, legt translate eine Kopie an und liefert diese verschobene Kopie zurück.

In der objektorientierten Programmierung bündeln wir Daten und deren Operationen. Das heißt: Funktionen, welche wir auf die Daten anwenden wollen, und die Daten selbst werden zusammen in ein sogenanntes Objekt gepackt.

  • Objekte sind Daten angereichert mit Funktionen.

  • Funktionen werden als Methoden des Objekts bezeichnet.

  • Objekte sind zugleich Werte bzw. Instanzen von einem bestimmten benutzerdefinierten zusammengesetzten Datentyp, den wir als Klasse bezeichnen.

Lassen Sie uns zuerst einen zusammengesetzten Datentyp Rectangle erzeugen, welcher zugleich die Methode translate enthält.

class Rectangle():
  def __init__(self, x, y, width, height):
    self.x = x
    self.y = y
    self.width = width
    self.height = height

  def __str__(self):
    return f'x={self.x}, y={self.y}, width={self.width}, height={self.height}'

  def translate(self, point):
    self.x += point[0]
    self.y += point[1]

In dieser Version verändert translate(point) das Objekt anstatt eine Kopie zurückzuliefern.

rect1 = Rectangle(x=10, y=10, width=100, height=20)
rect2 = Rectangle(-10, -10, 100, 30)

print(rect1.translate((10,-5)))
print(rect1)

None
x=20, y=5, width=100, height=20

Die Ausgabe der vorletzten Zeile zeigt, dass translate keinen Rückgabewert hat, sondern das Objekt rect1 verändert.

Die Ausgabe des Objekts ist jene, die wir in der Methode __str__() definiert haben. Die Klasse erbt die __str__()-Methode von der Klasse object und diese wird von der Funktion print() genutzt. Wir überschreiben die Standarddefinition von __str__(), um eine schönere Ausgabe zu erzielen.

Die __init__()-Methode initialisiert das Objekt mit seinen Daten. Diese Methode wird aufgerufen sobald wir das Objekt durch Rectangle(x=10, y=10, width=100, height=20) erzeugt haben.

Objektorientierte Programmierung (OOP)

Die objektorientierte Programmierung ist ein Programmierparadigma, welches auf Objekten aufgebaut ist. Diese Objekte beinhalten und kapseln Daten und deren dazugehörige Methoden.