本文檔主要介紹如何使用 Python 進行面向對象編程，需要讀者對 Python 語法和單片機開發具有基本瞭解。相比其他講解 Python 面向對象編程的博客或書籍而言，本文檔更加詳細、側重於嵌入式上位機應用，以上位機和下位機的常見串口數據收發、數據處理、動態圖繪製等為應用實例，同時使用 Sourcetrail 代碼軟體對代碼進行可視化閱讀便於讀者理解。

相關示例代碼獲取鏈接如下：https://github.com/leezisheng/Python-OOP-Demo

正文

可以通過三方擴展庫來使用類似介面的功能，一般都使用 Zope.interface。zope.interface 由 Zope 開發，但作為單獨的 Python 包發佈。Zope.interface 可以幫助聲明存在哪些介面，是由哪些對象提供的，以及如何查詢這些信息。

Zope.interface 模塊可以用來定義介面，並使用 @implementer 裝飾器來標記實現了介面的類，它可以顯式聲明實現了該介面的 DateProcessClass 類。該模塊還提供了 verifyObject 和 verifyClass 函數來檢查類或對象是否符合介面規範。同時 verifyObject 和 verifyClass 函數可以用於編寫測試函數，配合 pytest、nose 或其他測試框架運行，它將驗證創建的對象/具體類是否符合介面。

我們需要使用 pip 方法安裝相關擴展庫：pip install zope.interface。

示例代碼如下：

_# 導入介面相關的第三方拓展庫_
from zope.interface import Interface
from zope.interface.declarations import implementer

_# 定義介面_
class DateProcessInterface(Interface):
    def __init__(self, DateList: List[int], FilterLength: int):
        '''
        初始化方法
        :param DateList: 數據列表
        :param FilterLength: 對多少個點做數據濾波
        '''
        pass

    def DateFilter(self) -> List:
        '''
        抽象方法，數據濾波
        :return: List
        '''
        pass

    def DateCalMax(self) -> int:
        '''
        抽象方法，計算數據最大值
        :return: int
        '''
        pass

    def DateCalMin(self) -> int:
        '''
        抽象方法，計算最小值
        :return: int
        '''
        pass

_# 使用具體類繼承介面_
@implementer(DateProcessInterface)
class DateProcessClass():
    def __init__(self, DateList: List[int], FilterLength: int):
        self.DateList = DateList
        self.FilterLength = FilterLength
        self.TempList = [0] * (self.FilterLength)

    def DateFilter(self) -> List:
        _# 遍歷DateList_
        for index, value in enumerate(self.DateList):
            _# 把每個值都當成傳入的新的感測器的值_
            NowValue = value
            _# 表示列表求和的變數_
            sum = 0
            for i in range(self.FilterLength - 1):
                _# 實現列表的移位操作_
                self.TempList[i] = self.TempList[i + 1]
                _# 實現列表求和_
                sum += self.TempList[i]
            self.TempList[self.FilterLength - 1] = NowValue
            sum += self.TempList[self.FilterLength - 1]
            _# 求平均值_
            average = sum / self.FilterLength
            _# 將計算得到的平均值替換原始值_
            self.DateList[index] = average
        _# 計算完成後將TempList中元素清零_
        self.TempList = [0] * (self.FilterLength)
        return self.DateList

    def DateCalMax(self) -> int:
        max_value = max(self.DateList)
        return int(max_value)

    def DateCalMin(self) -> int:
        min_value = min(self.DateList)
        return int(min_value)

print(type(DateProcessInterface))
print(type(DateProcessClass), DateProcessClass.__bases__)


if __name__ == '__main__':
    _# 創建l的索引列表，主要提供給plot函數作為x軸坐標_
    index = [x for x in range(0, 100)]
    _# 生成一個正弦序列_
    originalsignal = [math.sin(x) * 10 for x in range(0, 100)]
    _# 生成隨機數序列，模擬雜訊_
    noise = [random.uniform(0, 5) for x in range(0, 100)]
    _# 將兩個列表中的元素相加_
    signal = [x + y for x, y in zip(originalsignal, noise)]
    _# 創建DateProcessClass類，傳入signal.copy()_
    _# 通過創建signal的拷貝序列，從而不改變l的原始數據_
    s = DateProcessClass(signal.copy(), 10)
    print(type(s))
    _# 進行數據濾波_
    filtersignal = s.DateFilter()
    _# 曲線繪圖_
    plt.plot(index, signal, 'b')
    plt.plot(index, filtersignal, 'r')
    _# 顯示圖像_
    plt.show()
    _# 列印信號最大值_
    print("Signal Max value:", s.DateCalMax())
    _# 列印信號最小值_
    print("Signal Min value:", s.DateCalMin())
    _# 列印介面和具體類的關係_
    print(issubclass(DateProcessClass, DateProcessInterface))
    print(isinstance(DateProcessClass, DateProcessInterface))

運行結果如下：