In Python können Methoden innerhalb einer Klasse in Instanzmethoden, Klassenmethoden und statische Methoden kategorisiert werden. Jedes dient einem einzigartigen Zweck und bietet unterschiedliche Zugriffsebenen auf die Klasse und ihre Instanzen. In diesem Blog befassen wir uns mit Klassenmethoden und statischen Methoden, deren Verwendung und häufigen Interviewfragen, auf die Sie stoßen könnten.

Instanzmethoden

Bevor wir uns mit Klassenmethoden und statischen Methoden befassen, wollen wir kurz die Instanzmethoden zusammenfassen:

• Instanzmethoden: Dies sind die häufigsten Methoden in einer Klasse und werden verwendet, um auf den Status des Objekts zuzugreifen oder ihn zu ändern. Sie nehmen self als ersten Parameter, der die Instanz der Klasse darstellt.

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

Klassenmethoden

Klassenmethoden sind Methoden, die Zugriff auf die Klasse selbst haben, nicht nur auf Instanzen der Klasse. Sie verwenden cls als ersten Parameter, der die Klasse darstellt. Sie werden mit dem @classmethod-Dekorator definiert.

Warum Klassenmethoden verwenden?

• Um alternative Konstruktoren zu erstellen.

• Um auf Attribute auf Klassenebene zuzugreifen oder diese zu ändern.

Beispiel: Alternativer Konstruktor

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

In diesem Beispiel ist from_birth_year ein alternativer Konstruktor, der das Alter aus dem Geburtsjahr berechnet und eine Personeninstanz erstellt.

Beispiel: Klassenattribute ändern

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

In diesem Beispiel ist change_company eine Klassenmethode, die das Klassenattribut firmenname ändert.

Statische Methoden

Statische Methoden greifen nicht auf klassen- oder instanzspezifische Daten zu und ändern diese auch nicht. Es handelt sich um Hilfsmethoden, die zur Klasse gehören und mit dem @staticmethod-Dekorator definiert werden.

Warum statische Methoden verwenden?

• Um Hilfsfunktionen zu definieren, die unabhängig von Klassen- und Instanzdaten arbeiten.

• Um den Code innerhalb des Klassennamensraums zu organisieren.

Beispiel: Utility-Funktion

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

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

In diesem Beispiel ist „add“ eine statische Methode, die die Addition unabhängig von Klassen- oder Instanzdaten durchführt.

Vergleich der Methoden

• Instanzmethoden: Arbeiten mit einer Instanz der Klasse (selbst).

• Klassenmethoden: Arbeiten an der Klasse selbst (cls).

• Statische Methoden: Nicht mit klassen- oder instanzspezifischen Daten arbeiten.

Interviewfragen zu Klassenmethoden und statischen Methoden

Frage 1: Erklären Sie den Unterschied zwischen Klassenmethoden und statischen Methoden.

• Klassenmethoden: Arbeiten Sie mit der Klasse selbst und verwenden Sie cls als ersten Parameter. Sie können Daten auf Klassenebene ändern.

• Statische Methoden: Sind unabhängig von klassen- und instanzspezifischen Daten. Sie akzeptieren weder cls noch self als ersten Parameter.

Frage 2: Implementieren Sie ein Klassenbuch mit Klassenmethoden und statischen Methoden.

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

In diesem Beispiel ist from_string ein alternativer Konstruktor (Klassenmethode), der ein Book-Objekt aus einem String erstellt, und is_valid_year ist eine statische Methode, die prüft, ob ein Jahr gültig ist.

Frage 3: Warum sollten Sie eine Klassenmethode als alternativen Konstruktor verwenden?

Klassenmethoden als alternative Konstruktoren bieten Flexibilität beim Erstellen von Instanzen aus verschiedenen Arten von Eingaben oder Szenarien, machen den Code besser lesbar und behalten einen einzigen Ort für die Objekterstellungslogik bei.

Zusammenfassung

• Instanzmethoden: Arbeiten an Klasseninstanzen und können instanzspezifische Daten ändern.

• Klassenmethoden: Arbeiten Sie mit der Klasse selbst, verwenden Sie cls als ersten Parameter und können Sie Daten auf Klassenebene ändern.

• Statische Methoden: Arbeiten nicht mit klassen- oder instanzspezifischen Daten und werden für Hilfsfunktionen verwendet.

Wenn Sie diese Methoden verstehen und effektiv nutzen, können Sie organisierteren und flexibleren objektorientierten Code in Python schreiben.