Computer Science  ·  March 24, 2025

PythonでOOP（Part 4）

前の編もお読みください：Part 1、Part 2、Part 3

 

１．Getting Started

 　Pythonを使ってOOPすなわちObject-Oriented Programmingの解説をします。

今回は、Inheritance - Creating Subclassesです。

 

 ２．References

Youtubeとして、

Python OOP Tutorial 4: Inheritance - Creating Subclasses

また、Documentationとして、

https://docs.python.org/3/tutorial/classes.html

を挙げておきます。

 

３．前回までのCode

一部変更したりしていますが、今回使うcodeは次のものです。

class Employee:

 

    raise_amt = 1.04     # class variable

 

    def __init__(self, first, last, pay):

        self.first = first

        self.last = last

        self.email = first + '.' + last + '@company.com'

        self.pay = pay

 

    def fullname(self):

        return '{} {}'.format(self.first, self.last)

 

    def apply_raise(self):

        self.pay = int(self.pay * self.raise_amt)

 

emp_1 = Employee('Mark', 'Twain', 50000)

emp_2 = Employee('Test', 'User', 6000)

 

４．Subclasses

(1) Subclassesでは、parent classのattributes and methodsをinheritします。さらに、subclassesでは、inheritしたものにoverrideしたり、まったく新しいfunctionsを付け加えたりもします。その場合、parent classにはまったく影響を及ぼしません。

 

(2) Employee class からinheritしたsubclassであるDeveloper classを作ります。

class Developer(Employee):   # inherit from Employee class

    pass

このclassは、Employeeとまったく同じです。すべてをinheritしているからです。

次のcodeを追加して、runしてみます。

dev_1 = Developer('Mark', 'Twain', 50000)

dev_2 = Developer('Test', 'User', 6000)

print(dev_1.email)

print(dev_2.email)

Employeeのinstanceを作った時と同じ結果が表示されました。

 

(3) subclassがcallされると、まずは、そのsubclassの中のinit methodが実行されますが、それがない場合は、parent classへ行って、その中のinit methodを実行します。Developer()は空っぽのclassなので、Employeeへ行って、その中のinit methodを実行しました。

 

これを確認するために、

print(help(Developer))

を、codeの一番下に入れて、もう一度runします。

help functionにより、inheritの様子が表示されました。

 

５．Subclassにcodeを追加する

(1) まずは、次のcodeをrunします。

print(dev_1.pay)

dev_1.apply_raise()

print(dev_1.pay)

その出力結果は下の画像です。

 

raise_amt=1.04なので、50000*1.04=52000が表示されました。

 

(2) 次に、class Developerの中を次のように書き換えます。

class Developer(Employee):   # inherit from Employee class

    raise_amt = 1.2

つまり、parent class Employeeからもらった raise_amt = 1.04 をsubclass Devoloperの中で書き換えました。そして、もう一度runしてみます。

今度は、raise_amt=1.2なので、50000*1.2=60000が表示されました。しかし、raise_amtの変更は、class Developerの中だけなので、parent class Employerには影響していません。

それを確認するために、次のcodeをさらに付け加えます。

emp_1 = Employee('Ken', 'Follett', 70000)

print(emp_1.pay)

emp_1.apply_raise()

print(emp_1.pay)

そして、runします。

見てわかるように、70000の次は、70000*1.04=72800となっており、Employeeにおけるraise_amt=1.04のままだということがわかります。

 

６．subclassにinit methodを追加する

class Developer以下のcodeを次のように書き換えます。

class Developer(Employee):   # inherit from Employee class

    raise_amt = 1.2

    def __init__(self, first, last, pay, prog_lang):

        super().__init__(first, last, pay)      # refers to parent class

        self.prog_lang = prog_lang

 

dev_1 = Developer('Mark', 'Twain', 50000, 'Python')

dev_2 = Developer('Test', 'User', 6000, 'Java')

 

print(dev_1.email)

print(dev_1.prog_lang)

 

すなわち、class Developerの中に、init methodを追加しました。これにより、Developerは、自分の中のinit methodを使うことになります。このinit methodの中で、super().を使って、parent classのinit methodをそのまま使用できるようにしてあります。prog_langというargumentを追加したので、それに対応したattribute設定として、self.prog_lang = prog_langが追加されています。

 

これをrunしました。

 

予定していた出力がなされています。

 

７．別のsubclassを作る

(1) もう１つsubclassを作ります。

class Manager(Employee):   # inherit from Employee class

   

    def __init__(self, first, last, pay, employees=None):

        super().__init__(first, last, pay)      # refers to parent class

        if employees is None:

            self.employees = []

        else:

            self.employees = employees

 

Managerというclassです。

Employeeからinheritするので、()内にEmployeeと書きます。

しかし、init methodeを新たに書き直して、employeesというargumentを追加します。defaultはNoneとします。また、first, last, payについては、Employeeのものを使うので、

        super().__init__(first, last, pay) 

という形で書いてあります。

さらに、employeeがNoneのときは、empty listとし、何か入力値があるときは、それを要素とするlistを作ります。

 

(2) ここで、employee is Noneとemployee == Noneの違いについて、ChatGPTに確認しておきます。

 

What is the difference between the following two codes?

(1)  if employees is None: 

            self.employees = []

(2)  if employees == None: 

            self.employees = []

 

The key difference between the two codes lies in how they check for None. Let's break it down:

Code (1):

python
if employees is None:
self.employees = []
  • This uses is to check whether employees is None.
  • is checks identity, meaning it verifies if employees is literally the same object as None.
  • This is the recommended way to check for None in Python because None is a singleton (there is only one instance of None in memory).

Code (2):

python
if employees == None:
self.employees = []
  • This uses == to check for None, which means it checks for equality instead of identity.
  • While this works in most cases, it is not recommended because a custom class could define an __eq__ method that makes an object compare equal to None, even when it's not actually None.

Which one should you use?

✅ Use is None (Code 1) because it is the standard and safest way to check for None in Python.

 

🚫 Avoid == None (Code 2) because it is less reliable and could be affected by custom equality methods.

 

identity（is）とequality（==）の違いとのことですが、では、この２つの違いとは何でしょうか。これもChatGPTに聞いてみます。

 

What is the difference between identity and equality?

 

Identity vs. Equality in Python

1. Identity (is)

  • Identity checks whether two variables refer to the same object in memory.
  • Uses the is operator.
  • Example:
    python
    a = [1, 2, 3]
    b = a # Both point to the same object in memory
    c = [1, 2, 3] # A new list with the same contents
    print(a is b) # True (same object)
    print(a is c) # False (different objects)

2. Equality (==)

  • Equality checks whether two values are the same, regardless of whether they are stored in the same memory location.
  • Uses the == operator.
  • Example:
    python
    print(a == b) # True (same contents) print(a == c) # True (same contents, but different objects)

Key Difference

Feature Identity (is) Equality (==)
Checks Same memory location Same values
Operator is ==
Example a is b a == b
Recommended for None check? ✅ Yes (if x is None) 🚫 No (if x == None)

When to Use Which?

  • Use is when checking if a variable refers to a specific singleton object (e.g., None, True, False).
  • Use == when checking if two values are equivalent but not necessarily the same object in memory.

同じメモリーを指している（is）か、異なるメモリーだが中身が同じである（==）かの違いでした。

 

(3) Managerの中に、もう３つ関数を作ります。

 

    def add_emp(self, emp):

        if emp not in self.employees:

            self.employees.append(emp)

 

    def remove_emp(self, emp):

        if emp in self.employees:

            self.employees.remove(emp)   

 

    def print_emps(self):

        for emp in self.employees:

            print('-->', emp.fullname())

  

最初の２つのmethodsは、Managerのinstantceのemployeesというattributeに、empを付け加え、または取り除くmethodsです。最後のmethodは、employeesの中身をprintするmethodです。

 

(4) subclass Managerの動きを調べるために、instanceを作ってみます。

dev_1 = Developer('Mark', 'Twain', 50000, 'Python')

dev_2 = Developer('Test', 'User', 6000, 'Java')

 

mgr_1 = Manager('Sue', 'Smith', 90000, [dev_1])

print(mgr_1.email)

print(mgr_1.fullname())

このcodeを今まで作った３つのclassesのEmployee, Developer, Managerの下に置きます。そして、runしました。

emailとfullnameが表示されました。

 

(5) Managerのmethodsも試してみます。次のcodeを追加します。これにより、mgr_1が管理するすべてのemployeesが表示されるはずです。

mgr_1.print_emps()

mgr_1が現在管理しているのは、[dev_1]なので、このMark Twainが出力されました。

 

(6) mgr_1が管理するemployeesを、もう１人追加してから、printしてみます。次のcodeに書き換えます。

mgr_1.add_emp(dev_2)

mgr_1.print_emps()

そして、runします。

２人表示されました。

 

(7) さらに、１人removeしてみます。次のcodeに書き換えます。

mgr_1.add_emp(dev_2)

mgr_1.remove_emp(dev_1)

mgr_1.print_emps()

そして、runします。

dev_1が削除されて、Sue Smithだけ表示されました。

 

８．ここまでのCode

ここまでのCodeの全体を掲示しておきます。

class Employee:

 

    raise_amt = 1.04     # class variable

 

    def __init__(self, first, last, pay):

        self.first = first

        self.last = last

        self.email = first + '.' + last + '@company.com'

        self.pay = pay

 

    def fullname(self):

        return '{} {}'.format(self.first, self.last)

 

    def apply_raise(self):

        self.pay = int(self.pay * self.raise_amt)

 

class Developer(Employee):   # inherit from Employee class

 

    raise_amt = 1.2

    def __init__(self, first, last, pay, prog_lang):

        super().__init__(first, last, pay)      # refers to parent class

        self.prog_lang = prog_lang

 

class Manager(Employee):   # inherit from Employee class

   

    def __init__(self, first, last, pay, employees=None):

        super().__init__(first, last, pay)      # refers to parent class

        if employees is None:

            self.employees = []

        else:

            self.employees = employees

 

    def add_emp(self, emp):

        if emp not in self.employees:

            self.employees.append(emp)

 

    def remove_emp(self, emp):

        if emp in self.employees:

            self.employees.remove(emp)        

 

    def print_emps(self):

        for emp in self.employees:

            print('-->', emp.fullname())

 

dev_1 = Developer('Mark', 'Twain', 50000, 'Python')

dev_2 = Developer('Test', 'User', 6000, 'Java')

 

mgr_1 = Manager('Sue', 'Smith', 90000, [dev_1])

print(mgr_1.email)

print(mgr_1.fullname())

 

mgr_1.add_emp(dev_2)

mgr_1.remove_emp(dev_1)

mgr_1.print_emps()

 

 

９．Python's built-in functions: isinstance() and issubclass()

(1) Pythonには、２つのbuilt-in functionsであるisinstance()とissubclass()があります。

まずは、isinstance()の使い方です。ここまでのcodeに次のcodeを付け加えます。

print(isinstance(mgr_1, Manager))

print(isinstance(mgr_1, Developer))

print(isinstance(mgr_1, Employee))

１行目は、mgr_1はManagerのinstanceなので、Trueが返されます。

２行目は、mgr_1はDeveloperのinstanceではないので、Falseが返されます。

３行目は、mgr_1はEmployeeをinheritしているので、Employeeのinstanceともいうことができ、Trueが返されます。runして、確認します。

 

 

(2) 次に、issubclass()です。これは、あるclassが別のclassのsubclassであるかどうかを調べるfunctionです。

print(issubclass(Developer, Employee))

print(issubclass(Manager, Employee))

print(issubclass(Manager, Developer))

１行目は、DeveloperはEmployeeのsubclassなので、Trueが返されます。

２行目は、ManagerはEmployeeのsubclassなので、Trueが返されます。

３行目は、ManagerはDeveloperのsubclassではないので、Falseが返されます。runして、確認します。

 

次は、Part 5です。