1）这是教学的第5课
2）在专栏里，可以找到之前的课程
3）持续更新，关注不迷路
4）有问题请留言，有问必答
本课内容
1）如何把一个复杂问题变简单？
2）构建信息模型的时候，为什么要用类这个概念？
3）上一课超时空链接（ ）
面对天马行空的需求，程序员该怎么办？
用Python “编写一个虚拟的地球”？小白遇到这个问题，真的是脑袋里一片空白，但训练有素的老手，此时此刻脑袋里面已经有画面感了。
在第三课里，我们提到，专业的程序员、软件工程师在遇到具体问题时，会立马想到下面两个问题：
1）我要如何利用编程语言，来存储、组织、构建这些问题的关键信息？
2）这些信息我存储好了，我要如何用编程语言来操作它们？
我们先集中精力考虑第一个问题，如何构建信息？那面对第一个问题，我们又要如何下手？
同样此时小白还是脑袋一片空白，老手脑袋里已有了画面感。
老手脑袋里有画面感，是因为他们掌握了一种在设计软件时经常用的方法，它有很多种名字，我把它叫做“拆大象”。
这种方法的核心思想就是，把一个很大的任务，或者概念，按照某一个明显区分点，一级一级的慢慢拆分。这个方法的两个要点：
1）找一个或多个明显区分点
2）毫不留情的“拆大象”
比如：
“我下午要做一顿丰盛的晚饭”，可以按照做饭的流程，把这个大的任务拆解成：
1）买菜任务
2）两个荤菜任务
3）两个素菜任务
4）煮一个汤任务
5）煮米饭任务
6）背景音乐任务
7）售后服务任务（洗碗）
等等。
同理：
我们可以把“编写一个虚拟的地球”的构想，按照地理知识，将其拆解成环境，生物，时间。我把这叫做第一级拆分，如下图：
继续：
我们可以对环境、生物、这两个类别继续“拆大象”，环境可以拆解为大气、水等等。生物可以拆解为微生物、植物、动物等等。我把它叫做第二级拆分，如下图：
其实我们可以这样一直拆解下去，直到我们绞尽脑汁无法再拆解为止，在这里我们拆到第二级就可以了，毕竟要留点篇幅来讲解具体的Python代码。
无论在编程领域，还是在生活中，很多巨大的问题我们都可以通过“拆大象”把它变得具体清晰起来。比如下面这个问题，各位小伙伴你们会怎么拆？
“如何赚取人生的第一桶金？”
可以在留言区相互交流，让我看到你们的脑洞！
撸撸袖子，敲代码！
通过“拆大象”的方法，我们有了一些思路后，可以开始撸撸袖子敲代码了。
我们先通过Pycharm来创建一个Python项目，项目就叫做 “ welcome come to my word ”，意思就是 “欢迎来到我的世界”，如下图：
新建一个Python文件，叫做 word 准备开始撸代码！
还记得在前面的课程中说过，变量是编程语言用来组织信息的工具。变量在编程语言里，就是用来存放信息的。（相关课程链接： ）
现在我们就用变量把，刚才“拆大象”分析的结果敲出来。如下图：
上面的代码，是根据“拆大象”的分析图，把第二层级的信息用一般的变量保存起来，把第一层的信息和地球这个信息用Python里面的列表数据结构组织起来。
第28~34行，通过列表的*.append()方法，把变量添加到列表里。关于变量和数据结构列表的概念、使用在第三课里有说明，并且会在后续课程深入的介绍。在第37行，用 print 这个Python内置的方法，把earth这个变量打印到屏幕上。
这个时候我们运行程序，可以看到如下的效果。
通过上面的代码，虚拟地球基本的数据结构出来了。但马上，我们会发现哪里不对？
1）水有好多种，比如海水、河流等他们性质不一样，这个该怎么模拟 ？
2）动物有很多种，这个我们要如何来模拟 ？
这个时候，Python 里“字典”这样的数据结构就要登场了。
字典
字典是一个很抽象，很重要的数据结构，简单高效粗暴的理解，字典可以让我们把一堆属性存储在一个变量里，我们复制一份 word 代码到 word_2 里，然后改进一下如下图：
我们把关于水的变量进行了一个细分，比如雨水（water_rain）,海水（water_sea）,河流（water_river）。它们有相同的属性。分别是“type”水的类型、“vol”水的量，“salt”水的盐度。
在Python里用大括号对 “{}”，来描述一个字典。在大括号对里，用双引号 “ ” 包裹一个字符串来定义一个字典的属性，再在属性冒号“：”的后面，来定义这个属性的值，每个属性用逗号“，”隔开。
属性的值可以是数字、字符、布尔等基础信息类型（查看第三课，了解信息的基本类型），也可以是一个列表，或者字典，比如我们可以改进一下water_sea 这个变量，给他一个位置信息，使用字典的嵌套来写代码，如下图：
可以看到，字典属性 “location”，其实也是一个字典，能明白字典嵌套这样的用法，你的任督二脉就被打通了。我们在实际工作中就可以组织更复杂的数据了。
看到这里有些小伙伴会问，是不是字典的定义都是要写成很多行？其实在字典里，也可以把代码写成一行，如下图：
这是灵活的，只是写成多行，代码看起来舒服一些。
完善了一下虚拟地球的数据结构后，我们可以在Pycharm的Python交互器里，操作一下这些变量。我们先启动Pycharm里的Python交互器，如下图：
然后输入下面的代码：
From word_2 import water_sea:
这行代码的意思是从 word_2 的代码文件里面导入 water_sea 这个变量。这个变量就是我们用字典数据类型保存海水的信息。
water_sea.get(“type”)
这行代码的意思，就是在使用 water_sea 这个字典变量里的 get() 方法，来查看 “type” 这个属性里面是什么数据。
用同样的套路可以查看我们之前为虚拟地球创建的所有变量信息，大家可以自己操作一下熟悉一下这些套路。
我们同样可以用字典的 “套路” 来组织保存虚拟地球生物的信息，如下图代码：
然后把这些信息，全部加入到 biology（生物） 这个列表变量里，如下图：
现在我们的虚拟地球，有了一些海水、河流、空气、张三、李四、还有一只叫闹闹的猫了。但我们要做的虚拟地球是要有上万人，上百种动物，各种各样的环境，并且这些元素能互动，在我们的虚拟地球里能看到物种的进化，和环境的改变等等。
那么假如我们要创建10000个人，是不是上面的套路，我们要执行10000遍？
难道这就是程序员掉头发的原因吗？
这就是程序员加班的源头吗？
有毅力的小伙伴，完全可以这样做！但编程语言的世界里，给我们提供了更好的方法和工具。
这些方法和工具更适合我们来组建一个虚拟地球的数据，而不是仅仅用变量、列表、字典来组建。我们来看看，我们该如何改进？
类：“埋了那么多伏笔，终于我该登场了！！！”
类的概念，我们在第3课为大家介绍过了（课程链接： ）。
简单粗暴高效的理解，类就是一个“模板”。举个例子，我们的基因就是我们的模板。父母年轻时，通过基因的交换形成新的基因序列，我们就按照这个序列生长出来。
基因就是类，我们就是基因的执行，也就是编程领域类这个体系里另外一个重要的概念，实例。
我用人类基因来比喻类这个概念还有一个用意，就是我们基因里都继承了来自父母的基因，类同样有继承的概念！也就是说，好的程序代码是可以 “繁殖后代” ！这是不是很神奇？
关于类的继承，我们在这一课就会让大家体验，在之前，我们先看一下如何在类这个概念下，重新考虑如何组织之前我们通过“拆大象”分析出来的结果。
重新回顾一下，我们之前的分析结果：
新建一个文件，word_3.py，然后敲入下面的代码，它们就是使用 类（class）这个概念在 python 里面为虚拟地球构建环境的模板（环境Class）：
我们来解读一下这段代码。
第一行 class Env: 的意思是使用class 这个保留关键字，在 Python 里面定义了一个叫做 Env的类。这里有一个细节，Env 为什么不是 env。
在类的定义时，Env，env效果是一样的。但在编程规范里，类的名称首字母建议用大写，这些约定俗成的规则有自己的道理，就像广东人喜欢被叫靓仔一样，在合适的场景下面我会为大家说明。
下面的 3~5 行是一个类的注释说明，通常程序员和软件工程师在设计编写类代码的时候，都会在这里对类的用途进行一个说明，方便其他伙伴查阅。
第6~9行就是定义了这个类的变量，也叫做类的属性，这种描述方法有点像字典的描述的方法。我们从代码可以看到，这个类定义了4个变量，他们分别时用来描述这个类的type（类型）、state（状态）、unit（单位）、desc（描述）属性的。
定义好了类，我们要如何使用呢？
打开 Pycharm 里的 Python 交互器，然后敲入下面代码。
From word_3 import Env：
的意思是，导入word_3 里，Env这个类。
water = Env()：
根据Env这个类模板创建一个实际的对象（类的实例），叫做water。
后面四行代码，是给water这个对象设置相应的属性值。
上面就是类的创建，和类的使用（类的实例化）的例子，其实类的概念和使用，没那么复杂，听懂给我点个赞吧。
Env 这个类是一个很抽象的东西，只有四个属性。水也属于环境，但水这个环境，只用这四个属性是不够的的，还需要地理位置，和具体的名称，比如“大西洋”等。这样的类我们可以用下面的代码来设计：
从逻辑上我们可以这样理解 Env 其实是包含了 Water的。
我们从代码里，可以看到 Water 这个类，比 Env 这个类多了四个属性，它们分别是 name、salt、longitude、latitude。并且 type、state、unit、desc这四个属性和Env的是一样的。
假如我们要再创建一个类，叫做 Drinks（饮料），它在逻辑上可以被Water包含，所以在创建Drinks的时候，会有和Water一样的属性。
如果你细品，你会发现这里面已经有一点 “继承” 的味道了。Drinks 集成了一些 Water 的属性、Water 继承了一些 Env 的属性，就像我们继承了祖先的一些基因一样。
好吧，是时候该说 “类的继承这个概念了”，我们把 word_3 这个文件复制一份，改名为 word_4，然后在原来两个类的基础上使用继承这个工具，代码如下：
大家有没有发现和之前没有用继承概念的代码有什么不同？
在第13行代码，创建 Water 这个类的时候，在Water后面增加了（Env）。这种用法在Python里面的意思是，Water这个类继承自 Env 这个类。
我们可以打开Python交互器，敲入如下代码：
首先导入word_4这个文件里的 Water 这个类。然后 Water() 创建一个对象（实例化一个类），把它放到 w 这个变量里面。在用Python内部的dir()命令，查看这类里有什么东西？
上图红色下划线，就是这类的属性（其他的比如__int__后续的课程会为大家详细讲解），我们发现在定义 Water 的时候，type、state、unit、desc这四个属性，是没有被定义的，如下图：
虽然没有定义，但是通过 Water(Env) 继承的操作，Water 集成了 Env 的所有属性。这种操作不但让我们代码少写了很多，逻辑上也让 Water，和 Env 的关系更清晰了，在这段代码里Env 是 Water 的父类，Water 是Env 的子类。
这就是继承的妙用。继承除了可以 “传承” 属性外，还可以 “传承” 方法，方法下一节课为大家介绍。
好了，了解了类，和类的继承后，我们在回顾一下这张图：
然后再根据这张图来，用类和类的继承，来重新构建我们虚拟地球的模板，代码如下：
上面的代码，反映了下面的这张类关系图：
细心的小伙伴会发现，这个类的关系图和我们用“拆大象”方法做的分析图少了一个“时间”。时间是一个很特殊的存在，它凌驾于所有的物理规则之上。
所以后面我们让虚拟地球“启动”起来的时候，会深度的为大家讲解编程语言里面，时间的定义和用法。
另外，类的设计是很讲究的，有专门的类图，也叫做ER图，后面的课程会教大家怎么用ER图来设计功能强大的类。
目前我们组织虚拟地球的大框架已经准备好
我们已经把这个虚拟地球的几大要素用类的概念组织起来了，针对软件开发中，我们要面对的第一个问题，“我们要如何组织信息”？ 已经有了一些框架性的思路。
在用 “拆大象” 的方法去分析 “编写一个虚拟的地球” 问题的时候，大家会发现，每个人的想法都会不一样。
我是按照我自己对宇宙地球的理解来拆分问题的，也许你会按照其他的思路来。这里不存在对错，反而我觉得充满了可能性。
如果你想到了更有趣的 “视角” 或 “拆大象” 的思路，可以在留言区和大家分享，这也是一个相互学习的过程。
下一课
目前的 “模型” 只是一个大框架，离我们对虚拟地球的要求还很远。下一课，我们会用Python各种各样的数据结构和变量类型来更细致刻画我们的虚拟地球，并且引入另外一个重要思想，如何愉快高效的组织我们的项目文件。
