Python 面試準備：類別方法與靜態方法解釋

在Python中，類別中的方法可以分為實例方法、類別方法和靜態方法。每個都有獨特的用途，並提供對類別及其實例的不同層級的存取。在本部落格中，我們將探討類別方法和靜態方法、如何使用它們以及您可能遇到的常見面試問題。

實例方法

在深入了解類別方法和靜態方法之前，讓我們先簡單回顧一下實例方法：

• 實例方法：這些是類別中最常見的方法，用於存取或修改物件的狀態。它們將 self 作為第一個參數，代表類別的實例。

class Car:
    def __init__(self, model, year):
        self.model = model
        self.year = year

    def display_info(self):
        print(f"Car Model: {self.model}, Year: {self.year}")

# Usage
my_car = Car("Toyota", 2020)
my_car.display_info()  # Output: Car Model: Toyota, Year: 2020

類別方法

類別方法是可以存取類別本身的方法，而不僅僅是類別的實例。他們將 cls 作為第一個參數，代表類別。它們是使用 @classmethod 裝飾器定義的。

為什麼要使用類別方法？

• 建立替代建構子。

• 存取或修改類別層級屬性。

範例：替代構造函數

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    @classmethod
    def from_birth_year(cls, name, birth_year):
        current_year = 2024
        age = current_year - birth_year
        return cls(name, age)

# Usage
person1 = Person("Alice", 30)  # Using the primary constructor
person2 = Person.from_birth_year("Bob", 1990)  # Using the alternative constructor

print(person1.name, person1.age)  # Output: Alice 30
print(person2.name, person2.age)  # Output: Bob 34

在此範例中，from_birth_year 是一個替代建構函數，它根據出生年份計算年齡並建立一個 Person 實例。

範例：修改類別屬性

class Employee:
    company_name = "TechCorp"

    def __init__(self, name):
        self.name = name

    @classmethod
    def change_company(cls, new_name):
        cls.company_name = new_name

# Usage
Employee.change_company("NewTechCorp")
print(Employee.company_name)  # Output: NewTechCorp

在此範例中，change_company 是一個類別方法，用於更改類別屬性company_name。

靜態方法

靜態方法不會存取或修改類別或實例特定的資料。它們是屬於該類別的實用方法，並使用 @staticmethod 裝飾器定義。

為什麼要使用靜態方法？

• 定義獨立於類別和實例資料運行的實用函數。

• 在類別命名空間內保持程式碼組織。

例：效用函數

class MathUtils:
    @staticmethod
    def add(a, b):
        return a + b

# Usage
print(MathUtils.add(5, 7))  # Output: 12

在此範例中，add 是一個靜態方法，它獨立於任何類別或實例資料執行加法。

方法比較

• 實例方法：對類別的實例（自身）進行操作。

• 類別方法：對類別本身進行操作（cls）。

• 靜態方法：不要對類別或實例特定的資料進行操作。

類別方法與靜態方法面試題

問題1：解釋一下類別方法和靜態方法的差別。

• 類別方法：對類別本身進行操作，使用 cls 作為第一個參數。他們可以修改類別層級的資料。

• 靜態方法：獨立於類別和實例特定的資料。它們不會將 cls 或 self 作為第一個參數。

問題2：用類別方法和靜態方法實作一個類別Book。

class Book:
    def __init__(self, title, author, publication_year):
        self.title = title
        self.author = author
        self.publication_year = publication_year

    @classmethod
    def from_string(cls, book_str):
        title, author, publication_year = book_str.split(', ')
        return cls(title, author, int(publication_year))

    @staticmethod
    def is_valid_year(year):
        return year > 0

# Usage
book1 = Book("Python Basics", "John Doe", 2020)
book2 = Book.from_string("Advanced Python, Jane Smith, 2018")

print(book1.title, book1.author, book1.publication_year)  # Output: Python Basics John Doe 2020
print(book2.title, book2.author, book2.publication_year)  # Output: Advanced Python Jane Smith 2018
print(Book.is_valid_year(2024))  # Output: True

在此範例中，from_string 是一個替代建構函數（類別方法），用於從字串建立 Book 對象，is_valid_year 是一個靜態方法，用於檢查年份是否有效。

問題 3：為什麼要使用類別方法作為替代構造函數？

類別方法作為替代建構函式提供了從不同類型的輸入或場景建立實例的靈活性，使程式碼更具可讀性並維護物件建立邏輯的單一位置。

概括

• 實例方法：對類別實例進行操作，可以修改實例特定的資料。

• 類別方法：對類別本身進行操作，使用cls作為第一個參數，可以修改類別層級的資料。

• 靜態方法：不對類別或實例特定的資料進行操作，用於實用函數。

透過有效地理解和利用這些方法，您可以在 Python 中編寫更有組織、更靈活的物件導向程式碼。

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