マイコン君　Ｐｙｔｈｏｎのメモ

クラスについて

Pythonでつかうクラスですが、インスタンス、オブジェクト、コンストラクタなどよくわからない言葉がならんでいます。機械学習をするためには、クラスをよく使うので、避けては通れません。

今回は、クラスについてまとめてみました。

まずは調べてみます

インターネットで調べると、たい焼き機の話が分かりやすいので、下のとおりまとめました。

＜クラスの概念＞

まずは下の図を見てください。たい焼きの型＝クラス、たい焼きを焼く＝インスタンス化、たい焼き＝インスタンスとなります。インスタンス化の時に中身をきめると、いろいろなたい焼きになります。

実際に上の絵をみて、クラスとインスタンス化をやってみます。

実行すると「あんこ」と表示されます。中身は引数として設定します。引数を増やせば、いろいろな種類の引数が使えます。次のプログラムを実行すると中身に加えて、個数を設定できます。

class Class_Taiyaki:
  def __init__(self, Nakami_type,Kosuu):  #初期化
    self.Nakami = Nakami_type
    self.Kosuu = Kosuu
taiyaki = Class_Taiyaki('チョコレート',5)
print(taiyaki.Nakami)  #チョコレート
print(taiyaki.Kosuu)  #5

さらに次のプログラムを実行すると、梱包の種類を設定できます。まずはインスタンスを作成するときに、たい焼きの中身と個数をセットします。そして、関数の「KonpouType」で紙袋をセットします

class Class_Taiyaki:
  def __init__(self, Nakami_type,Kosuu):  #初期化
    self.Nakami = Nakami_type
    self.Kosuu = Kosuu
  def KonpouType(self, Iremono):
    self.Konpou = Iremono
    
#インスタンスを作成
Taiyaki=Class_Taiyaki('カスタード',10)
#たい焼きの梱包のセットする
Taiyaki.KonpouType('紙袋')

#表示する
print(Taiyaki.Nakami)  #カスタード
print(Taiyaki.Kosuu)  #10
print(Taiyaki.Konpou) #紙袋

カスタードに加えて、個数１０個、紙袋が表示されます。

＜クラス属性＞

今度は、クラス属性を変更して、たい焼きをイルカ焼きに変更していきます。

下のプログラムを実行すると、Class_Taiyaki.KataType＝イルカとなります。

class Class_Taiyaki:
    KataType="タイ"
    @classmethod  #クラスメソッドのデコレータ
    def change_Kata(cls,new_KataType):  #クラスメソッド change_Kata
        cls.KataType = new_KataType  #クラス属性 cls.KataType を new_KataType に変える．
    def __init__(self, Nakami_type,Kosuu):  #初期化
        self.Nakami = Nakami_type
        self.Kosuu = Kosuu
    
    def KonpouType(self, Iremono):
        self.Konpou = Iremono
        
#インスタンスを作成
Taiyaki=Class_Taiyaki('カスタード',10)
#たい焼きの梱包のセットする
Taiyaki.KonpouType('紙袋')
#型のタイプを変更する
Class_Taiyaki.change_Kata('イルカ')

#表示する
print(Class_Taiyaki.KataType)  #イルカ
print(Taiyaki.Nakami)  #カスタード
print(Taiyaki.Kosuu)  #10
print(Taiyaki.Konpou) #紙袋

＜継承＞

今度は、クラスを継承して、たい焼きの生地を小麦粉から米粉に変更します。

下のプログラムを実行すると、Taiyaki_2.Kiji＝米粉になります。

class Class_Taiyaki:
    KataType="タイ"
    @classmethod  #クラスメソッドのデコレータ
    def change_Kata(cls,new_KataType):  #クラスメソッド change_Kata
        cls.KataType = new_KataType  #クラス属性 cls.KataType を new_KataType に変える．
    def __init__(self, Nakami_type,Kosuu):  #初期化
        self.Nakami = Nakami_type
        self.Kosuu = Kosuu
    
    def KonpouType(self, Iremono):
        self.Konpou = Iremono
        
class Class_Taiyaki_KijiType(Class_Taiyaki):
  def __init__(self, Nakami_type,Kosuu, KijiType):
    #親クラス(TaiyakiClass)の初期化メソッド __init__ の呼び出し．
    super().__init__(Nakami_type,Kosuu)  
    self.Kiji = '小麦粉'  #新しい属性

  def set_KijiType(self, KijiType):  #新しいメソッド
    self.Kiji = KijiType

#----親クラス---
#インスタンスを作成
Taiyaki=Class_Taiyaki('カスタード',10)
#たい焼きの梱包のセットする
Taiyaki.KonpouType('紙袋')
#型のタイプを変更する
Class_Taiyaki.change_Kata('タイ')

#----子クラス---
#インスタンスを作成
Taiyaki_2=Class_Taiyaki_KijiType('チョコレート',5,'米粉')
#たい焼きの梱包のセットする
Taiyaki_2.KonpouType('箱')
#型のタイプを変更する
Class_Taiyaki.change_Kata('タイ')
#生地を変更する
Taiyaki_2.set_KijiType('米粉')

#表示する
print('----親クラス---')
print(Taiyaki.Nakami)  #カスタード
print(Taiyaki.Kosuu)  #10
print(Taiyaki.Konpou) #紙袋


print('----子クラス---')
print(Taiyaki_2.Nakami)  #チョコレート
print(Taiyaki_2.Kosuu)  #5
print(Taiyaki_2.Konpou) #箱
print(Taiyaki_2.Kiji) #米粉

上記のプログラムでは、親クラスを呼び出した後、子クラスを呼び出します。そして、親クラスの表示、子クラスの表示をしていますが、それぞれ呼び出したときの引数が正しく表示されます。また子クラスで設定した生地も米粉にセットされました。
クラスは機械学習を行う場合、サンプルプログラム等でつかわれるので、コードを読んで理解するためにも重要です。

＜コンストラクタとは＞

コンストラクタの名前は「__init__」に決まっています

＜オブジェクトとは＞

オブジェクトは、今回はたい焼きを作るという事と考えてよいと思います。みなさんは、どんなたい焼きが欲しいか？考えて注文すると、必要なたい焼きを手に入れることができるという事です。

＜クラスファイルをつくる＞

これまでは、１つのファイルで作成して、実行しました。同じファイルの中なので、あまり実感がなかったかもしれません。しかし通常クラスは別ファイルで作成するので、クラスファイルを作成して、それを実行ファイルから呼び出します。作成するファイルは２つですが、実行ファイルからクラスファイルを呼び出します。

from クラスファイル import クラス名
で実行できます。クラスファイルは拡張子の「.py」を抜いた名前です。

Takoyakiya.py

class Class_Taiyaki:
    KataType="タイ"
    @classmethod  #クラスメソッドのデコレータ
    def change_Kata(cls,new_KataType):  #クラスメソッド change_Kata
        cls.KataType = new_KataType  #クラス属性 cls.KataType を new_KataType に変える．
    def __init__(self, Nakami_type,Kosuu):  #初期化
        self.Nakami = Nakami_type
        self.Kosuu = Kosuu
    
    def KonpouType(self, Iremono):
        self.Konpou = Iremono
        
class Class_Taiyaki_KijiType(Class_Taiyaki):
  def __init__(self, Nakami_type,Kosuu, KijiType):
    #親クラス(TaiyakiClass)の初期化メソッド __init__ の呼び出し．
    super().__init__(Nakami_type,Kosuu)  
    self.Kiji = '小麦粉'  #新しい属性

  def set_KijiType(self, KijiType):  #新しいメソッド
    self.Kiji = KijiType

Main_ClassTest.py

from Taiyakiya import Class_Taiyaki  # クラスをインポート
from Taiyakiya import Class_Taiyaki_KijiType

#----親クラス---
#インスタンスを作成
Taiyaki=Class_Taiyaki('カスタード',10)
#たい焼きの梱包のセットする
Taiyaki.KonpouType('紙袋')
#型のタイプを変更する
Class_Taiyaki.change_Kata('タイ')

#----子クラス---
#インスタンスを作成
Taiyaki_2=Class_Taiyaki_KijiType('チョコレート',5,'米粉')
#たい焼きの梱包のセットする
Taiyaki_2.KonpouType('箱')
#型のタイプを変更する
Class_Taiyaki.change_Kata('タイ')
#生地を変更する
Taiyaki_2.set_KijiType('米粉')

#表示する
print('----親クラス---')
print(Taiyaki.Nakami)  #カスタード
print(Taiyaki.Kosuu)  #10
print(Taiyaki.Konpou) #紙袋


print('----子クラス---')
print(Taiyaki_2.Nakami)  #チョコレート
print(Taiyaki_2.Kosuu)  #5
print(Taiyaki_2.Konpou) #箱
print(Taiyaki_2.Kiji) #米粉

Takoyakiya.pyの中のClass_Taiyakiを呼び出すと、そのクラスが使えるようになります。機械学習でいろいろなライブラリを利用しますが、from　~　import　~　の意味が分かっていた方が良いです。
これでクラスについては終わりにします。

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