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Python多态(Polymorphism)的概念与运用

在Python面向对象编程中，多态(Polymorphism)指的是同一个函数或方法可以针对不同数据类型或类，呈现出不同的行为。简单说，“一张方法名，能在多处使用”。本文将介绍函数多态和类多态的常见场景及用法。

1. 函数多态：相同函数名处理不同类型

在Python里，len()函数就是一个好例子。它可以计算字符串、列表、字典等各种容器的长度：

# 计算字符串长度
x = "Hello World!"
print(len(x))  # 12
# 计算元组(Tuple)长度
mytuple = ("apple", "banana", "cherry")
print(len(mytuple))  # 3
# 计算字典(Dictionary)中键值对数量
thisdict = {
  "brand": "Ford",
  "model": "Mustang",
  "year": 1964
}
print(len(thisdict))  # 3

虽然len()只是一个函数名，但针对字符串、元组、字典等类型却执行了不同的底层逻辑，这就体现了多态的特性。

2. 类多态：相同方法，不同实现

在类(Class)中，多态往往表现为同名方法在不同类里有不同的实现。

2.1 简单示例

假设我们有三个类：Car、Boat和Plane，它们都定义了move()方法，但实现不同：

class Car:
    def __init__(self, brand, model):
        self.brand = brand
        self.model = model
    def move(self):
        print("Drive!")
class Boat:
    def __init__(self, brand, model):
        self.brand = brand
        self.model = model
    def move(self):
        print("Sail!")
class Plane:
    def __init__(self, brand, model):
        self.brand = brand
        self.model = model
    def move(self):
        print("Fly!")
car1 = Car("Ford", "Mustang")
boat1 = Boat("Ibiza", "Touring 20")
plane1 = Plane("Boeing", "747")
for vehicle in (car1, boat1, plane1):
    vehicle.move()
# 分别输出: Drive!, Sail!, Fly!

这里的move()方法在不同类里表现各异。当我们统一调用vehicle.move()时，就实现了多态。

2.2 与继承结合

多态常与继承结合使用，比如我们让Car、Boat、Plane都继承自同一个父类Vehicle：

class Vehicle:
    def __init__(self, brand, model):
        self.brand = brand
        self.model = model
    def move(self):
        print("Move!")
class Car(Vehicle):
    pass
class Boat(Vehicle):
    def move(self):
        print("Sail!")
class Plane(Vehicle):
    def move(self):
        print("Fly!")
car1 = Car("Ford", "Mustang")
boat1 = Boat("Ibiza", "Touring 20")
plane1 = Plane("Boeing", "747")
for v in (car1, boat1, plane1):
    print(v.brand, v.model)
    v.move()

这里Car不重写move()，就用到Vehicle里的默认实现；Boat和Plane则重写move实现各自的移动方式。

3. 为什么需要多态

多态可以带来以下好处：

  • 让函数/方法对各种类型更具包容性，无需写多种函数名
  • 在继承体系里，不同子类可以用同名方法执行不同逻辑
  • 使代码更简洁、更易扩展：只要一个入口，不用频繁做类型判断

4. 关键点总结

  • 多态指“同名方法/函数”可根据对象类型/类的不同而表现不同。
  • 常见的例子：len()对不同类型对象进行长度计算。
  • 类多态：不同子类重写同一个父类方法，如Car、Boat、Plane都实现move()。
  • 与继承结合能让代码结构更清晰、可扩展。

通过多态，Python能把“相同方法名，针对不同对象”的操作统一起来，大大减少了对类型的显式判断，让面向对象程序更灵活、更具有可扩展性。

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