po-7. クラス階層，継承

po-7. クラス階層，継承 プログラミングの基礎を Python で学びたい人へ（全９回） URL: https://www.kkaneko.jp/cc/po/index.html 金子邦彦 1

• https://www.kkaneko.jp/cc/po/index.html

7-1 復習 7-2 クラス階層 7-3 継承 アウトライン • クラス階層を理解し，親クラス， 子クラスを Python で扱えるよう になる． • 継承について理解する． 2

7-１．復習 3

Python のオブジェクトの生成 • 次の２つのオブジェクトを生成する Python プロ グラム a 1 2 "red" b 2 x 4 y "green" color • クラス Ball のオブジェクト生成を行うプログラム 4

Python のメソッド 次のメソッドを考える． • Ball クラスに属するメソッド move • このメソッドは，オブジェクトの属性 x, y を増減させ るためのもの y 左 x が減る 上 y が増える 右 x が増える 下 y が減る x 5

クラス定義 クラス定義の中には，コンストラクタの定義，その 他メソッドの定義を含める． オブジェクトの生成を行うメソッドのことを コンストラクタという 6

• 資料：８～１４ • 次のことを理解しマスターする 演習の指示 • クラス定義 • コンストラクタによるオブジェ クト生成 • メソッド定義 • 「オブジェクト名」＋「.」で属 性やメソッドにアクセス 7

演習 ① ウェブブラウザを起動する ② Python Tutor を使いたいので，次の URL を開く http://www.pythontutor.com/ 8

• http://www.pythontutor.com/

③ 「Python Tutor」をクリック 9

「Python 3.6」になっている エディタ 実行のためのボタン 10

Python Tutor でのプログラム実行手順 (1)「Visualize Execution」 をクリック． (3) 結果を確認する． (2)「Last」をクリック． (4)「Edit this code」 11 をクリックして戻る

④ 次のプログラムを実行し，結果を確認しなさい 12

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使用上の注意点１ • 次のような表示が出ることがある → 無視してよい 過去の文法ミスに関する確認表示 邪魔なときは「Close」 15

使用上の注意点２ 「please wait ... executing」のとき、１０秒ほど待つ． → 混雑しているときは、 「Server Busy・・・」 というメッセージが出ることがある． 混雑している．少し（数秒から数十秒）待つと自 動で表示が変わる（変わらない場合には，操作を もう一度行ってみる） 16

• 資料：１８～２１ • 次のことを理解しマスターする 演習の指示 • オブジェクトが生成されるタイ ミング • いま使用したプログラムは，次 で使うので，消さずに残してお くこと 17

ステップ実行により、プログラム実行の流れをビ ジュアルに観察 ①「First」をクリックして，最初に戻しなさい 18

②「Step 1 of 21」と表示されているので， 全部で，ステップ数は 21 あることが分かる 19

③ 最初に戻したので ・すべてのオブジェクトは消えている ・赤い矢印は，main メソッドの先頭コマンド のところに戻っている 20

④ ステップ実行したいので，「Next」をクリック しながら，矢印の動きを確認しなさい． ※「Next」ボタンを何度か押し，それ以上進めな くなったら終了 ジャンプする 実行が進むと， オブジェクトが更新される 21

7-２．クラス階層 22

問いかけ • オブジェクト指向の利点は何で しょうか？ 23

クラス階層とは クラス階層とは，複数のクラスが親子 関係をなすこと まとめページ クラスA 親 子 クラスB 親 子 クラスC 親 子 クラスD 24

継承 • 継承とは，親クラスの属性とメソッドを子クラスが 受け継ぐこと • 親クラスのことを「スーパークラス」，子クラスの ことを「サブクラス」ともいう 25

Python のオブジェクトの生成 • 次の３つのオブジェクトを生成 a 1 2 "red" b 3 4 "green" x 6 y "blue" color 5 x 1 r • オブジェクト生成を行うプログラム 26

クラスの類似性 • 類似した２つのクラス Ball 属性 Circle 属性 x x y y color メソッド x, y, color は同じ r の有り無しが 違う color r move move reset reset メソッドの名前も 中身も全く同じとする 27

２つのクラスのプログラム （親子関係にしない場合） Ball Circle 追加 全く同じ 28

問いかけ 同じようなプログラムを繰り返し書きたいですか？ -> No. クラス階層により解決 Ball Circle 追加 全く同じ 29

クラスの親子関係 • クラス①が親，クラス②が子であるとき • クラス②は，クラス①の属性とメソッドをすべて持つ • クラス②で，クラス①にない属性やメソッドが追加さ れることがある クラス① クラスBall 親 親 子 子 クラス② クラスCircle 属性 r を追加 30

クラスの親子関係 クラス名 Ball 属性 x, y, color メソッド move, reset クラス名 Circle 属性 x, y, color, r メソッド move, reset クラス Circle は，親クラスで あるクラス Ball の属性とメ ソッドを継承する． 31

２つのクラスのプログラム 親子関係にしない場合とする場合の比較 Ball Ball 働きは 同じ Circle 親子関係にしない （同じようなプログラムを繰り返す） Circle 親子関係にする 32

Python でのクラスの親子関係の書き方 親子関係の指定「class Circle(Ball):」 子クラスである Circle で追加される 属性，メソッドを書く コンストラクタの定義． super(Circle, self).__init__ により，親クラスの コンストラクタを呼び出していることに注意 33

Python でのクラスの親子関係の書き方 親クラスのコンストラクタを 呼び出して，属性値を設定 子クラスで追加した属性を設定 34

問いかけ • オブジェクト指向の利点は何で しょうか？ クラス階層により，プログラムが書 きやすい （金子見解） 35

7-３．継承 36

• 資料：３８～４０ 演習の指示 • 次のことを理解しマスターする • 親子関係にある２つのクラス定 義 • クラス定義での親クラスの指定 • 親クラスのコンストラクタの呼 び出し • 継承 37

④次のようにプログラムを書き換えなさい プログラムは，次ページに続いている Ball クラス定義の部分 38

Circle クラス定義と， コンストラクタによるオブジェクト生成 結果は次ページに記載 39

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全体まとめ • クラス階層とは，複数のクラスが親子関係をなす こと • クラス①が親，クラス②が子であるとき • クラス②は，クラス①の属性とメソッドをすべて持つ • クラス②で，クラス①にない属性やメソッドが追加さ れることがある • 親子関係の指定は，「class Circle(Ball):」のよう に書く．Circle が子，Ball が親． • 継承とは，親クラスの属性とメソッドを子クラス が受け継ぐこと • 親クラスのことを「スーパークラス」，子クラス のことを「サブクラス」ともいう 41

関連資料 • Python まとめページ https://www.kkaneko.jp/cc/python/googlecolab.html • Python の基本 Google Colaboratory，Paiza.IO を使用． https://www.kkaneko.jp/cc/colab/index.html • Python 入門（全６回） Google Colaboratoryを使用． https://www.kkaneko.jp/cc/pf/index.html • Python プログラミング演習（全９回） Python Tutor, VisuAlgo を使用 https://www.kkaneko.jp/cc/po/index.html • さまざまな Windows アプリケーションのインストールと設定 https://www.kkaneko.jp/cc/tools/index.html 42

• https://www.kkaneko.jp/cc/python/googlecolab.html
• https://www.kkaneko.jp/cc/colab/index.html
• https://www.kkaneko.jp/cc/pf/index.html
• https://www.kkaneko.jp/cc/po/index.html
• https://www.kkaneko.jp/cc/tools/index.html