Klasser

Klasser#

I Python kan vi använda klasser och objekt för att organisera vår kod och göra den mer överskådlig. En klass fungerar som en mall för att skapa objekt, alltså egna typer av variabler med specifika egenskaper och funktioner. En klass är som en ritning för att skapa objekt. Vi definierar en klass med nyckelordet class följt av klassens namn.

Exempel: En tärning#

Vi ska börja med ett exempel där vi skapar en mall för en tärning. En mall på en tärning hade då inkluderat två viktiga egenskaper för en tärning. Den första viktiga egenskapen hos en tärning är att den har ett antal sidor. Antalet sidor varierar, det kan vi låta användaren välja. Dessutom har den andra egenskapen att vi kan slå den, som ger oss ett slumpmässigt värde mellan 1 och antalet sidor (det här ska vi lägga till senare).

Skapa en klass#

Vi börjar med att skapa en klass genom att skriva class, därefter ger vi klassen ett namn Tärning. Då har vi skapat klassen. Därefter skapar vi en konstruktor som är en funktion där vi lägger till vilka egenskaper som tärningen har. I det här fallet i varje mall för en tärning så finns det ett antal sidor.

class Tärning:
    def __init__(self, sidor):
        """Den här metoden körs när vi skapar ett objekt av klassen. 
        Vi sparar hur många sidor tärningen har."""
        self.sidor = sidor
    
min_tärning = Tärning(6)

Vi skriver sedan self.sidor = sidor som betyder att objektet (tärningen) har en egenskap som heter sidor. Antalet sidor ska vara en inputparameter som vi skickar in vid skapandet av objektet.

Om vi vill skapa ett objekt (en tärning i vårt fall) med hjälp av klassen kan vi deklarera en variabel min_tärning som har klassen Tärning som typ av objekt och vi använder 6 som input då vi vill skapa en tärning med sex sidor.

Metoder i klasser#

Klasser kan ha metoder, vilket är funktioner som hör till ett objekt och beskriver vad objektet kan göra. Exempelvis kan vi lägga till en metod som gör att tärningen kan kastas och returnera ett slumpmässigt värde.

import random

class Tärning:
    def __init__(self, sidor):
        """Den här metoden körs när vi skapar ett objekt av klassen. 
        Vi sparar hur många sidor tärningen har."""
        self.sidor = sidor
    
    def slå(self):
        """Returnerar ett slumpmässigt värde mellan 1 och antal sidor."""
        return random.randint(1, self.sidor)

min_tärning = Tärning(6)
print(min_tärning.slå())

Ovan i exemplet ser vi en annan metod def slå(self): där objektet (tärningen) kan utföra saker, i det här fallet kastas och ge tillbaka ett värde. self lägger vi alltid till för att vara tydliga med att det är objektet som ska påverkas av metoden.

Exempel: Ett djur#

Nu kan vi skapa en klass Djur för att beskriva djur.

class Djur:
    def __init__(self, namn, art):
        """Den här metoden skapar objekt med ett namn och en art."""
        self.namn = namn
        self.art = art

Här skapar vi en klass Djur med en metod som kallas __init__. Den här metoden kallas automatiskt när vi skapar ett nytt objekt och används för att ge objektet sina startvärden.

Skapa objekt#

För att skapa ett objekt av klassen använder vi klassnamnet som en funktion:

mitt_djur = Djur("Bella", "Hund")
print(mitt_djur.namn)  # Output: Bella

Metoder i klasser#

I det här exemplet kan vi lägga till en metod som gör att djuret låter:

class Djur:
    def __init__(self, namn, art):
        self.namn = namn
        self.art = art
    
    def låt(self):
        print(f"{self.namn} gör ett ljud!")

mitt_djur = Djur("Bella", "Hund")
mitt_djur.låt()  # Output: Bella gör ett ljud!

Ärva från en annan klass#

Python stöder arv, vilket betyder att vi kan skapa en ny klass som bygger på en befintlig klass. Detta gör att vi kan återanvända kod från en annan klass.

class Hund(Djur):
    def __init__(self, namn, ras):
        super().__init__(namn, "Hund")
        self.ras = ras
    
    def skäll(self):
        print(f"{self.namn} skäller!")

min_hund = Hund("Bella", "Labrador")
min_hund.skäll()  # Output: Bella skäller!

Övningar#

Övning 8.1#

Skapa en klass Bil med attributen märke och modell.

Tips

Definiera en klass Bil och använd __init__ för att spara märke och modell.

Övning 8.2#

Lägg till en metod beskriv i Bil som skriver ut bilens märke och modell.

Tips

Skapa en metod i klassen som använder print() för att skriva ut bilens information.

Övning 8.3#

Skapa en subklass Elbil som ärver från Bil och lägg till ett attribut batterikapacitet.

Tips

Använd super().__init__() för att återanvända koden från Bil.

Övning 8.4#

Skapa en metod i Elbil som skriver ut batterikapaciteten.

Tips

Skapa en metod som skriver ut batterikapacitet med print().

Övning 8.5#

Skapa en klass Person med namn och ålder, samt en metod hälsa som skriver ut en hälsning.

Tips

Metoden kan skriva ut något som ”Hej, jag heter [namn] och är [ålder] år gammal!”

Övning 8.6#

Skapa en klass Rektangel med attributen bredd och höjd, och en metod som räknar ut arean.

Tips

Arean beräknas med bredd * höjd.

Övning 8.7#

Skapa en klass Cirkel med en metod för att räkna ut omkretsen (använd math.pi).

Tips

Omkretsen beräknas med 2 * math.pi * radie.

Övning 8.8#

Skapa en klass Bibliotek där vi kan lägga till och ta bort böcker i en lista.

Tips

Använd en lista för att lagra böcker och metoder för att hantera dem.

Övning 8.9#

Skapa en klass Bankkonto där vi kan sätta in och ta ut pengar.

Tips

Håll koll på saldot och uppdatera det vid insättning och uttag.

Övning 8.10#

Skapa en klass Spelkaraktär med hälsa och attackkraft, samt en metod för att attackera en annan karaktär.

Tips

Använd en metod som minskar hälsan på den attackerade karaktären.

Övning 8.11#

Skapa en klass Student med attributen namn, ålder och kurser. Lägg till metoder för att lägga till och ta bort kurser.

Tips

Använd en lista för att lagra kurser och skapa metoder för att ändra den.

Övning 8.12#

Skapa en klass Bok med attributen titel, författare och antal_sidor. Lägg till metoder för att visa information och ändra antal sidor.

Tips

Metoderna ska kunna visa bokens information och ändra antalet sidor vid en ny upplaga.

Övning 8.13#

Skapa en klass Restaurang med namn, meny och öppettider. Lägg till metoder för att lägga till rätter och ändra öppettider.

Tips

Använd en lista för menyn och en sträng för öppettiderna.

Övning 8.14#

Skapa en klass Smartphone med märke, modell och batterinivå. Lägg till metoder för att ladda batteriet och använda telefonen.

Tips

Se till att batterinivån inte överstiger 100% eller sjunker under 0%.

Övning 8.15#

Skapa en klass Spel med titel, genre och betyg. Lägg till metoder för att ändra betyget och visa information om spelet.

Tips

Betyget ska vara mellan 1 och 10.

Övning 8.16#

Skapa en klass Flygplan med modell, kapacitet och aktuella_passagerare. Lägg till metoder för att lägga till och ta bort passagerare.

Tips

Se till att flygplanet inte tar fler passagerare än sin kapacitet.

Övning 8.17#

Skapa en klass Musikspelare med låtar och nuvarande_låt. Lägg till metoder för att spela, pausa och byta låt.

Tips

Använd en lista för låtar och en metod för att hoppa mellan dem.

Övning 8.18#

Skapa en klass Butik med namn, varor och priser. Lägg till metoder för att lägga till nya varor och ändra priser.

Tips

Använd en ordbok där nyckeln är varans namn och värdet är priset.

Övning 8.19#

Skapa en klass Bibliotekskort med kortnummer, ägare och lånade_böcker. Lägg till metoder för att låna och lämna tillbaka böcker.

Tips

Se till att kortet inte kan låna fler än ett visst antal böcker.

Övning 8.20#

Skapa en klass Sportlag med namn, spelare och vinster. Lägg till metoder för att lägga till spelare och registrera vinster.

Tips

Använd en lista för spelare och en räknare för vinster.

Spelövning#

Här kommer en större övning som innefattar att bygga ett spel med hjälp av flera klasser.

Steg 1#

Skapa en klass Karaktär med attribut som namn, level, hälsa,element och styrka.

  • Sätt den initiala hälsan till 100 och styrkan till 10.

Skapa ett specialattribut element som representerar åtminstone elementen, exempelvis Eld, Vatten och Jord, som har unika attribut.

  • En karaktär med elementen Vatten har 50% mer styrka mot en karaktär med elementen Eld.

  • En karaktär med elementen Jord gör 50% mer styrka mot en karaktär med elementen Vatten.

  • En karaktär med elementen Eld gör 50% mer styrka mot en karaktär med elementen Jord.

Steg 2#

Lägg till en metod lever som returnerar hälsan hos en karaktär.

Steg 3#

Skapa en metod beskriv som skriver ut karaktärens level, hälsa och styrka.

Steg 4#

Skapa subklassen Fiende som ärver attribut och metoder från Karaktär. Subklassen Fiende har en level, hälsa, styrka och element. Se till att den första fienden har en hälsa som är slumpad mellan 50 och 75 och skadan mellan 5-10. Attributet ska vara slumpmässiga.

Steg 5#

Skapa en metod beskriv som skriver ut fiendens level, hälsa och styrka. Printa även en rad med bindestreck längst ner!

Steg 6#

Lägg till en metod attackera som låter en karaktär attackera en annan karaktär och minska dess hälsa.

Spelet fungerar så att skadan du gör mot motståndaren slumpas mellan styrkan/2 - styrkan som din karaktär, och skadan mot dig slumpas mellan styrkan/2 - styrkan av fienden. Sedan låter man fienden attackera dig varannan gång och du attackera fienden den andra.Använd import random.

Viktigt att göra om skadan och hälsan till datatypen int!

Steg 7#

Skapa en def combat(spelare, fiende, level) funktion. Använd en while-loop för att låta spelet möta en fiende tills en karaktär har 0 i hälsa.

  • Om din karaktär har 0 i hälsa så har du förlorat och programmet avslutas.

  • Om du vinner ökar din level med 1 och du får två val: Antingen får du 50 % mer styrka, eller så får du öka din nuvaranda hälsa med 100.

Viktigt att göra om skadan och hälsan till datatypen int!

Anropa main(level) funktionen i slutet av if-satsen om du vinner. Main-funktionen bygger vi i steg 9.

Steg 8#

När du har vunnit mot en fiende ska dessutom den nya fiendens level öka. När fiendens level ökar ska styrkan och hälsan ökas med 25%. Återigen ska nästa monster skapas, men inom den nya intervallet där hälsan och styrkan har ökat med 25%.

Viktigt att göra om skadan och hälsan till datatypen int!

Steg 9#

Skapa en main(level=0) funktion där input från spelaren i form av 1 eller 2 används. I main-funktionen ska:

  • Karaktären beskrivas,

  • En ny fiende ska skapas och beskrivas.

  • Leveln ska ökas.

  • Ett val om man vill lämna spelet eller att fortsätta spela.

  • Om valet är 1, ska man möta en ny fiende i combat.

Steg 10#

Se över att spelet är balanserat, det betyder att spelet inte ska vara för lätt men inte heller för svårt! Det borde vara svårt att nå level 10.

Ekosystemsimulering#

Här kommer en större övning där du får simulera ett ekosystem med hjälp av klasser, arv, och simulering över tid. Du kommer att skapa både bytesdjur och rovdjur som lever, dör, föder barn och påverkas av varandra.

Krav#

Du ska strukturera koden i flera olika filer och använda klasser med arv. I slutet ska du kunna visualisera populationerna över tid med hjälp av matplotlib. Ladda ner maplotlib genom att skriva pip install matplotlib i terminalen.

Börja med att skapa en ny mapp, där du har din annan kod döp den mappen till Ekosystem och skapa sedan en separat pythonfil för varje klass.

Steg 1#

Skapa en basklass Djur med attributen:

  • namn (namnet på djuret)

  • ålder (börjar på 0)

  • max_ålder (en parameter som ska bestämmas)

Lägg till metoderna:

  • åldras() som ökar åldern med 1.

  • lever() som returnerar True om djuret fortfarande lever.

  • ska_föda() som returnerar True med 20% sannolikhet.

Steg 2#

Skapa en subklass Bytesdjur som ärver från Djur. Den ska dessutom ha attributet:

  • flyktsannolikhet (float mellan 0.0 och 1.0)

Lägg till metoden:

  • flyr() som returnerar True med chans enligt flyktsannolikhet.

Steg 3#

Skapa en subklass Rovdjur som ärver från Djur. Den ska ha attributen:

  • attack_sannolikhet (float mellan 0.0 och 1.0)

Lägg till metoderna:

  • jaga(bytesdjur) som returnerar True om rovdjuret lyckas fånga bytesdjuret.

Steg 4#

Skapa en klass Ekosystem som innehåller två listor:

  • rovdjur – en lista med rovdjur

  • bytesdjur – en lista med bytesdjur

Lägg till en metod tidssteg(self, år) som gör följande:

  • Alla djur åldras.

  • Varje rovdjur får chansen att jaga ett slumpmässigt bytesdjur.

  • Nya djur föds enligt födelsesannolikhet.

  • Alla döda djur tas bort.

Använd print() för att visa vad som händer varje år.
Använd from time import sleep för att pausa simuleringen mellan varje år och skapa en känsla av att tiden går.

Exempel:

print("År", år, "börjar...")
sleep(1)

Steg 5#

Skapa en simulator.py där du:

  • Skapar ett antal rovdjur och bytesdjur.

  • Startar ett ekosystem-objekt.

  • Kör simuleringen i en loop (t.ex. 20 år).

  • Samlar statistik om antal rovdjur och bytesdjur varje år.

Exempel på loop:

for år in range(1, 21):
    ekosystem.tidssteg(år)
    sleep(1)  # Gör att ett år tar en sekund

Steg 6#

När simuleringen är färdig, visualisera resultaten med matplotlib.

Använd den här koden:

import matplotlib.pyplot as plt

år = [data[0] for data in eko.statistik]
rovdjurs_data = [data[1] for data in eko.statistik]
bytesdjurs_data = [data[2] for data in eko.statistik]

plt.plot(år, rovdjurs_data, label="Rovdjur")
plt.plot(år, bytesdjurs_data, label="Bytesdjur")
plt.title("Ekosystemets utveckling över tid")
plt.xlabel("År")
plt.ylabel("Antal djur")
plt.legend()
plt.grid()
plt.show()

Steg 7#

Testa att experimentera med:

  • Olika födelsesannolikheter

  • Olika flyktsannolikheter

  • Hur länge rovdjur kan överleva utan mat

  • Vad som händer om man ändrar antalet djur från början

Fundera på:

  • När kraschar ekosystemet?

  • Hur kan man balansera det?

  • Kan du hitta en ”stabil” inställning?

Innehåll