Lập trình hướng đối tượng trong Python: Hướng dẫn hoàn chỉnh

Khởi tạo đối tượng

Để khởi tạo một đối tượng, gõ tên lớp, theo sau là hai dấu ngoặc. Bạn có thể gán nó cho một biến để theo dõi đối tượng.

ozzy = Dog()

Và in ra:

print(ozzy)

<__main__.Dog object at 0x111f47278>

Thêm thuộc tính cho một lớp

Sau khi in ozzy, bạn thấy rõ đối tượng này là một con chó. Nhưng bạn chưa thêm thuộc tính nào. Hãy đặt cho lớp Dog một tên và tuổi bằng cách viết lại nó:

class Dog:

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

Bạn thấy hàm giờ nhận hai đối số sau self: name và age. Chúng được gán lần lượt cho self.name và self.age. Giờ bạn có thể tạo một đối tượng ozzy mới với tên và tuổi:

ozzy = Dog("Ozzy", 2)

Để truy cập thuộc tính của một đối tượng trong Python, bạn có thể dùng cú pháp dấu chấm. Thực hiện bằng cách gõ tên đối tượng, theo sau là dấu chấm và tên thuộc tính

print(ozzy.name)

print(ozzy.age)

Ozzy
2

Bạn cũng có thể kết hợp thành một câu đầy đủ hơn:

print(ozzy.name + " is " + str(ozzy.age) + " year(s) old.")

Ozzy is 2 year(s) old.

Hàm str() được dùng ở đây để chuyển đổi thuộc tính age, vốn là số nguyên, thành chuỗi, để bạn có thể dùng nó trong hàm print().

Định nghĩa phương thức trong một lớp

Bây giờ bạn có lớp Dog, nó có tên và tuổi để bạn theo dõi, nhưng thực ra nó chưa làm gì cả. Đây là lúc các phương thức thực thể xuất hiện. Bạn có thể viết lại lớp để bao gồm phương thức bark(). Lưu ý cách từ khóa def lại được dùng, cũng như đối số self.

class Dog:

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

    def bark(self):
        print("bark bark!")

Phương thức bark giờ có thể được gọi bằng cú pháp dấu chấm, sau khi khởi tạo đối tượng ozzy mới. Phương thức sẽ in "bark bark!" ra màn hình. Lưu ý dấu ngoặc đơn trong .bark(). Chúng luôn được dùng khi gọi một phương thức. Trường hợp này để trống, vì phương thức bark() không nhận đối số nào.

ozzy = Dog("Ozzy", 2)

ozzy.bark()

bark bark!

Nhớ việc bạn đã in ozzy trước đó chứ? Đoạn mã dưới đây triển khai chức năng này trong lớp Dog với phương thức doginfo(). Sau đó bạn khởi tạo một số đối tượng với các thuộc tính khác nhau và gọi phương thức trên chúng.

class Dog:

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

    def bark(self):
        print("bark bark!")

    def doginfo(self):
        print(self.name + " is " + str(self.age) + " year(s) old.")

ozzy = Dog("Ozzy", 2)
skippy = Dog("Skippy", 12)
filou = Dog("Filou", 8)

ozzy.doginfo()
skippy.doginfo()
filou.doginfo()

Ozzy is 2 year(s) old.
Skippy is 12 year(s) old.
Filou is 8 year(s) old.

Như bạn thấy, bạn có thể gọi phương thức doginfo() trên các đối tượng bằng cú pháp dấu chấm. Kết quả giờ phụ thuộc vào đối tượng Dog nào bạn đang gọi phương thức.

Vì chó sẽ già đi, sẽ thật hay nếu bạn có thể điều chỉnh tuổi của chúng cho phù hợp. Ozzy vừa tròn 3 tuổi, vậy hãy đổi tuổi của nó.

ozzy.age = 3

print(ozzy.age)

3

Đơn giản như gán giá trị mới cho thuộc tính. Bạn cũng có thể triển khai điều này thành một phương thức birthday() trong lớp Dog:

class Dog:

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

    def bark(self):
        print("bark bark!")

    def doginfo(self):
        print(self.name + " is " + str(self.age) + " year(s) old.")

    def birthday(self):
        self.age +=1

ozzy = Dog("Ozzy", 2)

print(ozzy.age)

2

ozzy.birthday()

print(ozzy.age)

3

Giờ bạn không cần tự tay đổi tuổi của chú chó nữa. Bất cứ khi nào đến sinh nhật, bạn chỉ việc gọi phương thức birthday(). 

Truyền đối số cho phương thức

Bạn muốn các chú chó của chúng ta có một bạn đồng hành. Điều này nên là tuỳ chọn vì không phải chú chó nào cũng hòa đồng như nhau.

Xem phương thức setBuddy() bên dưới. Nó nhận self, như thường lệ, và buddy làm đối số. Trong trường hợp này, buddy sẽ là một đối tượng Dog khác. Đặt thuộc tính self.buddy thành buddy, và thuộc tính buddy.buddy thành self.

Điều này có nghĩa mối quan hệ là hai chiều; bạn là bạn của chính bạn mình. Ở đây, Filou sẽ là bạn của Ozzy, đồng nghĩa Ozzy tự động trở thành bạn của Filou.

Bạn cũng có thể đặt các thuộc tính này thủ công thay vì định nghĩa một phương thức, nhưng như vậy sẽ tốn công hơn (viết hai dòng mã thay vì một) mỗi lần bạn muốn đặt bạn đồng hành.

Lưu ý rằng trong Python, bạn không cần chỉ định kiểu của đối số. Nếu là Java thì bắt buộc.

class Dog:

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

    def bark(self):
        print("bark bark!")

    def doginfo(self):
        print(self.name + " is " + str(self.age) + " year(s) old.")

    def birthday(self):
        self.age +=1

    def setBuddy(self, buddy):
        self.buddy = buddy
        buddy.buddy = self

Giờ bạn có thể gọi phương thức bằng cú pháp dấu chấm và truyền cho nó một đối tượng Dog khác. Ở đây, bạn của Ozzy sẽ là Filou:

ozzy = Dog("Ozzy", 2)
filou = Dog("Filou", 8)

ozzy.setBuddy(filou)

Nếu giờ bạn muốn lấy thông tin về bạn của Ozzy, bạn có thể dùng cú pháp dấu chấm hai lần: Lần đầu để tham chiếu đến bạn của Ozzy, và lần hai để tham chiếu đến thuộc tính của bạn đó.

print(ozzy.buddy.name)
print(ozzy.buddy.age)

Filou
8

Lưu ý rằng điều này cũng có thể làm với Filou.

print(filou.buddy.name)
print(filou.buddy.age)

Ozzy
2

Bạn cũng có thể gọi các phương thức của người bạn. Đối số self được truyền vào doginfo() giờ là ozzy.buddy, tức là filou.

ozzy.buddy.doginfo()

Filou is 8 year(s) old.

Ví dụ OOP trong Python

Một ví dụ nơi lập trình hướng đối tượng trong Python có thể hữu ích là hướng dẫn Python cho Tài chính: Giao dịch thuật toán của chúng tôi. Trong đó, chúng tôi giải thích cách thiết lập một chiến lược giao dịch cho danh mục cổ phiếu.

Chiến lược giao dịch dựa trên đường trung bình động của giá cổ phiếu. Nếu signals['short_mavg'][short_window:] > signals['long_mavg'][short_window:] thỏa mãn, một tín hiệu được tạo ra. Tín hiệu này là dự đoán về biến động giá tương lai của cổ phiếu.

Trong đoạn mã dưới đây, bạn sẽ thấy đầu tiên là khởi tạo, sau đó là tính toán trung bình động và tạo tín hiệu. Vì đây không phải mã hướng đối tượng nên nó chỉ là một khối lớn được thực thi một lần.

Lưu ý chúng ta đang dùng aapl trong ví dụ, đây là mã cổ phiếu của Apple. Nếu bạn muốn làm điều này cho một cổ phiếu khác, bạn sẽ phải viết lại mã.

# Initialize
short_window = 40
long_window = 100
signals = pd.DataFrame(index=aapl.index)
signals['signal'] = 0.0

# Create short simple moving average over the short window
signals['short_mavg'] = aapl['Close'].rolling(window=short_window, min_periods=1, center=False).mean()

# Create long simple moving average over the long window
signals['long_mavg'] = aapl['Close'].rolling(window=long_window, min_periods=1, center=False).mean()

# Create signals
signals['signal'][short_window:] = np.where(signals['short_mavg'][short_window:] > signals['long_mavg'][short_window:], 1.0, 0.0)   

# Generate trading orders
signals['positions'] = signals['signal'].diff()

# Print `signals`
print(signals)

Với cách tiếp cận hướng đối tượng, bạn chỉ cần viết mã khởi tạo và tạo tín hiệu một lần.

Sau đó, bạn có thể tạo một đối tượng mới cho mỗi cổ phiếu bạn muốn tính chiến lược và gọi phương thức generate_signals() trên đó. Lưu ý rằng mã OOP rất giống với mã ở trên, với phần bổ sung là self.

class MovingAverage():

    def __init__(self, symbol, bars, short_window, long_window):
        self.symbol = symbol
        self.bars = bars
        self.short_window = short_window
        self.long_window = long_window

    def generate_signals(self):
        signals = pd.DataFrame(index=self.bars.index)
        signals['signal'] = 0.0

        signals['short_mavg'] = self.bars['Close'].rolling(window=self.short_window, min_periods=1, center=False).mean()
        signals['long_mavg'] = bars['Close'].rolling(window=self.long_window, min_periods=1, center=False).mean()

        signals['signal'][self.short_window:] = np.where(signals['short_mavg'][self.short_window:] > signals['long_mavg'][self.short_window:], 1.0, 0.0)   

        signals['positions'] = signals['signal'].diff()   

        return signals

Giờ bạn chỉ cần khởi tạo một đối tượng với các tham số mong muốn và tạo tín hiệu cho nó.

apple = MovingAverage('aapl', aapl, 40, 100)
print(apple.generate_signals())

Làm điều này cho cổ phiếu khác trở nên rất dễ. Chỉ là khởi tạo một đối tượng mới với mã cổ phiếu khác.

microsoft = MovingAverage('msft', msft, 40, 100)
print(microsoft.generate_signals())

Kết luận

Chúng ta đã đề cập một số khái niệm OOP chính trong Python. Giờ bạn biết cách khai báo lớp và phương thức, khởi tạo đối tượng, thiết lập thuộc tính của chúng và gọi các phương thức thực thể. Các kỹ năng này sẽ hữu ích cho sự nghiệp dữ liệu của bạn trong tương lai.

Để có cách hiện đại hơn khi định nghĩa lớp, hãy xem data classes trong Python, giúp giảm mã lặp. Nếu bạn muốn mở rộng các khái niệm then chốt để tiếp tục làm việc với Python, nhớ xem khóa học Python trung cấp của chúng tôi.

Với OOP, mã của bạn sẽ tăng độ phức tạp khi chương trình lớn dần. Bạn sẽ có các lớp, lớp con, đối tượng, kế thừa, phương thức thực thể và nhiều hơn nữa. Đối với các tình huống kế thừa phức tạp, hãy tìm hiểu về kế thừa đa cấp và super().