Наследование, инкапсуляция и полиморфизм являются ключевыми понятиями объектно-ориентированного программирования (ООП). Они позволяют создавать более гибкие, модульные и поддерживаемые программные системы. В данной лекции мы рассмотрим каждое из этих понятий подробнее и рассмотрим их роль в разработке программного обеспечения. Наследование - это процесс, при котором один класс может наследовать свойства и методы другого класса. Класс, от которого наследуются свойства и методы, называется родительским классом или базовым классом, а класс, который наследует эти свойства и методы, называется дочерним классом или производным классом. Наследование позволяет создавать иерархию классов, где классы высшего уровня предоставляют базовый функционал, а классы нижнего уровня расширяют и модифицируют этот функционал. Пример:

python
class Animal:
    def __init__(self, name):
        self.name = name

    def speak(self):
        pass


class Dog(Animal):
    def speak(self):
        return "Woof!"


class Cat(Animal):
    def speak(self):
        return "Meow!"


dog = Dog("Buddy")
cat = Cat("Fluffy")

print(dog.speak())  # Выведет "Woof!"
print(cat.speak())  # Выведет "Meow!"

В этом примере классы `Dog` и `Cat` наследуют свойство `name` и метод `speak` от класса `Animal`. Класс `Animal` является родительским классом для классов `Dog` и `Cat`. Класс `Dog` имеет специфичное поведение функции `speak`, в то время как класс `Cat` имеет свое уникальное поведение функции `speak`. Это классический пример наследования. Инкапсуляция представляет собой концепцию, при которой данные и методы, связанные с определенным объектом, объединяются в классе и скрыты от других классов или объектов. Это достигается путем определения приватных и защищенных атрибутов и методов. Приватные атрибуты и методы могут быть доступны только внутри класса, в то время как защищенные атрибуты и методы могут быть доступны внутри класса и в классах-наследниках. Пример:

python
class Car:
    def __init__(self, make, model):
        self.make = make  # Публичный атрибут
        self.__model = model  # Приватный атрибут

    def get_model(self):
        return self.__model


my_car = Car("Toyota", "Camry")

print(my_car.make)  # Выведет "Toyota"
print(my_car.__model)  # Вызовет ошибку, так как __model является приватным атрибутом

print(my_car.get_model())  # Выведет "Camry"

В этом примере атрибут `make` является публичным и может быть доступен за пределами класса. Атрибут `__model` является приватным и может быть доступен только внутри класса. Вместо прямого доступа к приватному атрибуту мы можем использовать публичный метод `get_model`, который возвращает значение приватного атрибута. Полиморфизм - это концепция, при которой различные объекты могут иметь одинаковое имя или интерфейс, но выполнять разные действия. Полиморфизм позволяет обрабатывать объекты разных классов с использованием общего интерфейса, что делает код более гибким и расширяемым. Пример:

python
class Animal:
    def speak(self):
        pass


class Dog(Animal):
    def speak(self):
        return "Woof!"


class Cat(Animal):
    def speak(self):
        return "Meow!"


def make_speak(animal):
    print(animal.speak())


dog = Dog()
cat = Cat()

make_speak(dog)  # Выведет "Woof!"
make_speak(cat)  # Выведет "Meow!"

В этом примере функция `make_speak` принимает объект класса `Animal` или любого его производного класса. Затем функция вызывает метод `speak` для переданного объекта. Несмотря на то, что объекты `dog` и `cat` относятся к разным классам, мы можем использовать их вместе в функции `make_speak`, так как они имеют общий интерфейс - метод `speak`. Это пример полиморфизма. В заключение, наследование, инкапсуляция и полиморфизм являются важными понятиями ООП. Наследование позволяет создавать иерархию классов и расширять функционал с помощью наследования, инкапсуляция обеспечивает доступ к данным и методам только через интерфейс класса, а полиморфизм позволяет работать с различными объектами через общий интерфейс. Эти понятия помогают создавать более гибкий, модульный и поддерживаемый код.