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Python: Vererbung und Polymorphie

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tagsprogrammiersprachen, python

4 Min. Lesezeit

Kurz: Mit Vererbung baust du neue Klassen auf bestehenden auf. Die neue Klasse (Unterklasse) übernimmt alle Attribute und Methoden der Oberklasse und kann sie erweitern oder ersetzen.

Teil des Kurses Python

Kapitel 37 von 44 im Kurs Python. Mit Fortschritt, Quiz und Zertifikat auf der Lernseite.

Mit Vererbung baust du neue Klassen auf bestehenden auf. Die neue Klasse (Unterklasse) übernimmt alle Attribute und Methoden der Oberklasse und kann sie erweitern oder ersetzen.

Grundprinzip

class Tier:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
 
    def laut(self):
        return "..."
 
    def vorstellen(self):
        return f"{self.name} macht {self.laut()}"
 
class Hund(Tier):
    def laut(self):
        return "Wuff"
 
class Katze(Tier):
    def laut(self):
        return "Miau"
 
for t in [Hund("Rex"), Katze("Mimi"), Tier("Etwas")]:
    print(t.vorstellen())

Ausgabe:

Rex macht Wuff
Mimi macht Miau
Etwas macht ...

Hund und Katze erben __init__ und vorstellen, überschreiben aber laut. Obwohl vorstellen nur in Tier steht, ruft es automatisch die passende laut-Version auf. Das nennt man Polymorphie (Vielgestaltigkeit): derselbe Aufruf, je nach Objekt anderes Verhalten.

super(): die Oberklasse aufrufen

Wenn die Unterklasse eigene Daten braucht, ruft sie mit super() den Konstruktor der Oberklasse auf:

class Fahrzeug:
    def __init__(self, marke):
        self.marke = marke
 
    def info(self):
        return f"Fahrzeug: {self.marke}"
 
class Auto(Fahrzeug):
    def __init__(self, marke, tueren):
        super().__init__(marke)
        self.tueren = tueren
 
    def info(self):
        return super().info() + f", {self.tueren} Türen"
 
a = Auto("VW", 4)
print(a.info())

Ausgabe:

Fahrzeug: VW, 4 Türen

Typen prüfen

class A: pass
class B(A): pass
 
b = B()
print(isinstance(b, B), isinstance(b, A), isinstance(b, str))
print(issubclass(B, A))
print(B.__mro__)

Ausgabe:

True True False
True
(<class '__main__.B'>, <class '__main__.A'>, <class 'object'>)

isinstance prüft, ob ein Objekt zu einer Klasse (oder deren Unterklasse) gehört. __mro__ zeigt die Method Resolution Order: In dieser Reihenfolge sucht Python nach Methoden.

Mehrfachvererbung

Eine Klasse kann von mehreren erben. Python löst Konflikte nach der MRO:

class Fliegt:
    def bewegen(self):
        return "fliegt"
 
class Schwimmt:
    def bewegen(self):
        return "schwimmt"
 
class Ente(Fliegt, Schwimmt):
    pass
 
print(Ente().bewegen())
print([k.__name__ for k in Ente.__mro__])

Ausgabe:

fliegt
['Ente', 'Fliegt', 'Schwimmt', 'object']

Tipp

Mehrfachvererbung wird schnell unübersichtlich. Üblich ist sie vor allem für kleine Mixin-Klassen, die eine einzelne Fähigkeit beisteuern.

Abstrakte Klassen

Wenn eine Oberklasse nur eine Vorlage sein soll, die Unterklassen ausfüllen müssen, nimmst du das Modul abc:

from abc import ABC, abstractmethod
 
class Form(ABC):
    @abstractmethod
    def flaeche(self): ...
 
class Quadrat(Form):
    def __init__(self, a):
        self.a = a
    def flaeche(self):
        return self.a ** 2
 
print(Quadrat(3).flaeche())
try:
    Form()
except TypeError as e:
    print("Nicht erlaubt:", "abstract" in str(e))

Ausgabe:

9
Nicht erlaubt: True

Komposition statt Vererbung

Nicht alles ist eine “ist-ein”-Beziehung. Ein Auto ist kein Motor, es hat einen. In solchen Fällen speicherst du ein Objekt als Attribut (Komposition):

class Motor:
    def starten(self):
        return "brumm"
 
class Auto:
    def __init__(self):
        self.motor = Motor()
 
    def starten(self):
        return self.motor.starten()
 
print(Auto().starten())

Ausgabe:

brumm

Hinweis

Faustregel: Vererbung für “ist ein” (Hund ist ein Tier), Komposition für “hat ein” (Auto hat einen Motor).

Merke

  • class Unter(Ober): erbt alles von der Oberklasse
  • Methoden lassen sich überschreiben; super() ruft die Oberklasse auf
  • Polymorphie: gleicher Aufruf, je nach Objekt anderes Verhalten
  • isinstance, issubclass, __mro__ für Typfragen
  • Abstrakte Klassen mit ABC und @abstractmethod
  • “hat ein” bedeutet Komposition, “ist ein” bedeutet Vererbung

Übungsaufgabe

Erstelle eine Oberklasse Form mit flaeche() und zwei Unterklassen Rechteck und Kreis. Gib in einer Schleife alle Flächen aus.

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