Python —物件導向程式設計(Object-Oriented Programming, OOP)基礎教學
物件導向的三大重點為封裝(Encapsulation)、繼承(Inheritance)、多型(Polymorphism)，透過這三種方法，可使在寫程式時將內容模擬成現實的情況，換言之就是將其內容實體化，使之更容易理解。
本文介紹會先介紹為何要使用OOP架構，其次是類別 (Class) 跟物件 (Object) 的基礎認識，最後才會進入到OOP三大架構的教學範例，依次為封裝 (Encapsulation)、繼承(Inheritance)、多型(Polymorphism)。
以下正文開始～
為何要使用OOP架構？
何為POP？何為OOP？兩者差異在哪裡？我現在該使用OOP嗎？
以一開始學習程式的菜鳥來說，普遍都是一條一條的寫程式，加上簡約的 function，並以排序的方式讓程式知道 code 的先後順序，這就是寫程式一般常見的架構 — 程序導向設計 (Procedure-Oriented Programming, POP)；而將物件 (Object) 當成基本元件，並封裝進類別 (Class) ，以此為主架構的就是物件導向設計 (Object-Oriented Programming, OOP)。
以新手來說，根本不需要學OOP，甚至連 function 都不用寫，以POP的架構就可以一步一步完成作業了。
但是每樣功能存在一定都有它的道理，OOP就是軟體不停開發、演進下的一個產物，當程式能力到一定的程度後，一旦開始做比較大的專案或是計畫，則就會需要用到OOP的技巧。
OOP主是將物件作為程式的基本單元，並將程式函數等封裝於物件中，此封裝後的物件便可當作類別的範例、方法、功能等。由此可知OOP的主要目的就是將程式內容化繁為簡，以一套明確的邏輯架構進行設計，以便加快專案的開發進度，使日後在修改、引用與使用時更為容易。
說實話，在寫這一篇文時，我也很猶豫到底要不要將它完成，畢竟網路上一搜就會有很多OOP、OOD相關的教學文章跳出來；但後來想想，若是以非本科學生的心態下去分享，相較網上其他文章也許會有很大的差異吧，對於那些想跨領域學習程式的學生也許會起到很大的幫助吧！（應該）
什麼是類別(Class)？什麼是物件(Object)？
在進入到封裝、繼承、多型的教學之前，還必須先了解什麼是類別 (Class) 跟物件 (Object) 。
若是上網搜尋類別(Class)和物件(Object)的關係時，普遍跳出的都會是以水果、汽車等…的舉例，沒錯！其實概念都一樣，類別(Class)就像是一概念圖、設計圖、產品的總架構等等，其包含屬性、方法等在產生物件(Object)時需要的所有要素。其對應的相關表如下：
透過上表可知類別(Class)與物件(Object)的關係對應可以是實體也可以是抽象的，只要有一架構，都可以把想呈現的東西以程式表達出來。本文於接下來的實作會以上表第三個類別 Semester 為範例進行演示。
若是想更清楚了解這兩者之間的關係，建議各位可以點下面的影片看 CS Dojo 大大的教學影片，他在敘述類別為 Robot 時非常完整：
封裝 (Encapsulation)、繼承(Inheritance)、多型(Polymorphism)教學演示
封裝 (Encapsulation)
首先看到封裝的部分，封裝的目的在於讓程式碼更於理解，主要就是將方法(Method)、屬性(Attribute)、建構式(Constructor)封入類別的一個動作。
以 Semester 類別作為範例：
可看到上述類別 Semester 將屬性(Attribute)為 name、required、elective包在 __init__ 中，且方法(Method)， Schedule 和 Credits 也一併包裝進去；之後便可建立 Object 為 Hunter 的課表和學分數；簡單來說，建構完該 Class 後只需輸入該學期對應之個別課程數，便會顯示出這學期總共修了多少課及必修課(Required subject)、選修課(Elective subject)的學分。
繼承(Inheritance)
接續上述程式範例。繼承主要是讓程式碼可以重複被使用，借此可以減少浪費在重複性工作的時間。
舉例來說，上述程式只有提及必修課(Required subject)和選修課(Elective subject)，卻沒有考慮到通識課(General course)；那就可以假定上述範例提及的類別 Semester 是 First Semester，通常在 First Semester 是不會有通識課可以選的，會到 Second Semester 才開始可以選。
那在這部分示範就簡單了，將上述 Semester 當作父類，並加入子類 Semester2，當作 Second Semester 的類別，其中必須加入考量 General course 的建構式及方法，子類必須繼承父類，才可在計算課程數與學分時更方便些。
加入子類 Semester2 範例如下：
可看到範例中子類 Semester2 繼承了父類 Semester 的功能。在不考慮 General courses 的情況下，Object 在輸出父類 Schedule 的方法時，只會顯示父類 Required subject 和 Elective subject 的總課程數。
當子類需要繼承父類的 Attribute 時，需加上 super().__init__()，並於第二個括號中填入欲繼承的屬性。範例中 Semester2 直接繼承了 Semester 的全部屬性，並且再加上 Semester2 需求的屬性，general。故於建立 Object 時，若需呼叫子類則必須填上4個變數，而非原本父類的3個。
若子類和父類擁有相同名稱的函示，如範例中的 Credits ，則子類函示會將父類函示給覆蓋掉，優先呼叫出子類函示的結果。
多型(Polymorphism)
先有繼承才有多型，繼承算是多型的基礎，主要概念為一子類繼承多個父類的功能，透過多型可使程式易於維護，是以不會動到既有程式的前提下進行設計的。
以範例應用來看，目前已有 Semester 和 Semester2 兩個類別，假定現在我需要建構一 Credits System (學分計算系統)，以便確認在 Required subject、Elective subject 及 General courses 領域到底各修習了多少學分。
加入子類 Credits System 範例如下：
上述範例可看到子類 CreditsSystem 繼承了父類 Semester 和父類 Semester2 ，當 CreditsSystem 輸入對應的4個變數後，代碼會呼叫回原父類中的方法。範例中輸入完變數後，因子類底下 Semester.__init__() 和 Semester2.__init__() 是以呼叫回各自的類別的方式設計，故在最後 Object 的設計時，只需直接呼叫父類的方法，便會完整輸出父類方法的結果。
此學分計算系統藉由輸入 name (人名)、required (必修)、elective (選修)、general (通識) 等資訊，會輸出該學生所有領域的相關學分數。
結語
個人認為透過學習OOP可強化對代碼間關聯性的理解，也可以使 coding 能力突飛猛進，且最快讓新手看不懂你的 code 的方法就是用OOP下去寫，除了防止學弟抄襲你的作業外，也可以達到裝逼的效果～
