po-9. クラス階層，継承

po-9. クラス階層，継 承 トピックス：クラス階層，継承（Python Tutor に よる演習） URL: https://www.kkaneko.jp/pro/po/index.html （Python プログラミングの基本） 金子邦彦 1

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

全体まとめ • クラス階層では，複数のクラスが親子関係をなす • 子クラスの定義では，親クラスの指定，親クラスの __init__ へのアクセスを行う 親クラスの指定 親クラスの __init__ へのアクセス • 親クラスの属性とメソッドは，子クラスに継承される • 子クラスにおいて，同じ名前のメソッドが別定義され ることもある 2

アウトライン 9-1 9-2 9-3 項目 復習 クラスとオブジェクト クラス定義，オブジェクト生成 演習 3

クラス Ball オブジェクト 半径 1，場所（8, 10） 色 blue オブジェクト 半径 3，場所（2, 4） 色 green • ２つのオブジェクトともに， 同じクラス Ball と考えることができる • オブジェクトは属性を持つ． 半径，場所，色などの属性を 考えることができる． • メソッドは，オブジェクトに 属する操作や処理． 確認や属性の変化のための メソッドを考えることができる． 4

クラス定義の例 クラス名: Ball メソッド: __init__, printout 属性: x, y, r, color ※ __init__ は，オブジェクト生成のためのメソッド 5

Python Tutor の起動 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/ ③ 「Python」をクリック ⇒ 編集画面が開く 6

• http://www.pythontutor.com/

Python Tutor でのプログラム実行手順 (1)「Visualize Execution」をク リックして実行画面に切り替える (2)「Last」をクリック． (4)「Edit this code」をク (3) 実行結果を確認する． 7 リックして編集画面に戻る

Python Tutor 使用上の注意点① • 実行画面で，次のような赤の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」 8

Python Tutor 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） 9

9-1. クラス階層 10

クラス階層 クラス階層では，複数のクラスが親子関係をなす クラスA 親 子 クラスB 親 子 クラスC 親 子 クラスD 11

クラス Point クラス Ball オブジェクト オブジェクト 場所（1, 2） 色 red 半径 1，場所（8, 10） 色 blue オブジェクト 半径 3，場所（2, 4） 色 green 12

Point クラス定義の例 クラス名: Point メソッド: __init__, printout 属性: x, y, color ※ __init__ は，オブジェクト生成のためのメソッド 13

演習 資料：15 ～ 16 【トピックス】 • クラス定義 • オブジェクト生成 • メソッドアクセス 14

① Python Tutor のエディタで次のプログラムを入 れる クラス定義，オブジェクト生成，メソッドアクセス クラス定義 オブジェクト生成 メソッドアクセス 字下げも正確に 15

② 実行し，結果を確認する メソッド printout による表示 オブジェクト c 「Visual Execution」をクリック．そして「Last」をクリック．結果を確認． 「Edit this code」をクリックすると，エディタの画面に戻る 16

Ball クラス定義の例 （クラス階層を考えない場合） クラス名: Ball メソッド: __init__, printout 属性: x, y, r, color ※ __init__ は，オブジェクト生成のためのメソッド 17

類似した 2つのクラス Point 属性 Ball 属性 x x y y color メソッド printout x, y, color は同じ r の有り無しが 違う color r メソッド printout printout は名前は 同じだが，中身が違う 18

Point クラスと Ball クラスの定義の例 （クラス階層を考えない場合） Point Ball x, y, color は同じ 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 19

Point クラスと Ball クラスの定義の例 （クラス階層を考える場合） Point Ball x, y, color について 繰り返し書くことはなくなる 20

class Ball(Point) Ball クラスは Point クラスの子である Point Ball super(Ball, self).__init__(x, y, color) 親クラスである Point クラスの メソッド __init__ にアクセス． その引数は x, y, color 21

クラス階層を考える場合と考えない場合の違い Point Point 働きは 同じ Ball クラス階層を考えない Ball クラス階層を考える 22

演習 資料：24 ～ 25 【トピックス】 • サブクラスのクラス定義 23

① Python Tutor のエディタで次のプログラムを入れる Ball クラスのクラス定義，オブジェクト生成， メソッドアクセスを追加 追加 追加 24

② 実行し，結果を確認する メソッド printout による表示 オブジェクト a, b, c 「Visual Execution」をクリック．そして「Last」をクリック．結果を確認． 「Edit this code」をクリックすると，エディタの画面に戻る 25

まとめ • クラス階層では，複数のクラスが親子関係をなす • 子クラスの定義では，親クラスの指定，親クラス の __init__ へのアクセスを行う 親クラスの指定 親クラスの __init__ へのアクセス 26

9-2. 継承 27

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 28

継承 • 親クラスの属性とメソッドは，子クラスに継承 される • 子クラスにおいて，同じ名前のメソッドが別定 義されることもある 親 Point 子 Ball ・属性 r を追加 ・メソッド printout は別定義 29

属性 r を追加 メソッド printout は別定義 30

演習 資料：32 ～ 36 【トピックス】 • 継承 31

① Python Tutor のエディタで次のプログラムを入れる Point クラスに，属性 x と y を 0 にするメソッド reset を追加 追加 追加 32

② 実行し，結果を確認する Point クラスのメソッド reset が Ball クラスに継承されていることを確認 メソッド printout による表示 オブジェクト a, b, c オブジェクト a, b の属 性 x, y の値が 0 に なっている 「Visual Execution」をクリック．そして「Last」をクリック．結果を確認． 「Edit this code」をクリックすると，エディタの画面に戻る 33

Python では，次のプログラムにより，オブジェク ト a のメソッド名，属性名などを表示できる print(dir(a)) 34

③ Python Tutor のエディタで， プログラムの末尾に「print(dir(a))」を追加する 追加 35

④ 実行し，結果を確認する Ball クラスには，Point クラスの属性，メソッドが 継承されている __class__ など「__」で始まるもの： システムが自動で追加したメソッド，属性 color, printout, r, reset, x, y: プログラムで書いたメソッド，属性 横スクロースする 枠を広げる 「Visual Execution」をクリック．そして「Last」をクリック．結果を確認． 「Edit this code」をクリックすると，エディタの画面に戻る 36

全体まとめ • クラス階層では，複数のクラスが親子関係をなす • 子クラスの定義では，親クラスの指定，親クラスの __init__ へのアクセスを行う 親クラスの指定 親クラスの __init__ へのアクセス • 親クラスの属性とメソッドは，子クラスに継承される • 子クラスにおいて，同じ名前のメソッドが別定義され ることもある 37

関連ページ • Python まとめページ https://www.kkaneko.jp/tools/man/python.html • Python プログラミングを学ぶ Python Tutor, VisuAlgo, Code Combat を使用 https://www.kkaneko.jp/cc/po/index.html • Python プログラム例 https://www.kkaneko.jp/pro/python/index.html • 人工知能の実行（Google Colaboratory を使用） https://www.kkaneko.jp/pro/ni/index.html • 人工知能の実行（Python を使用）（Windows 上） https://www.kkaneko.jp/pro/deepim/index.html 38

• https://www.kkaneko.jp/tools/man/python.html
• https://www.kkaneko.jp/cc/po/index.html
• https://www.kkaneko.jp/pro/python/index.html
• https://www.kkaneko.jp/pro/ni/index.html
• https://www.kkaneko.jp/pro/deepim/index.html