Skip to content

03_OOP_Advanced

Directory actions

More options

Directory actions

More options

Latest commit

 

History

History

03_OOP_Advanced

README.md

03_OOP_Advanced - แนวคิด OOP ขั้นสูง

Advanced OOP Concepts

ส่วนนี้เป็นส่วนของ: Week 2 - TitraLab MicroPython เวลาที่ใช้: 60 นาที (1 ชั่วโมง)

สารบัญ (Table of Contents)

หมวด เนื้อหา
1 วัตถุประสงค์
2 ความรู้พื้นฐาน
3 แนวคิดหลัก
4 ไฟล์ในโฟลเดอร์
5 รายละเอียดไฟล์
6 ตารางสรุป OOP
7 แบบฝึกหัด
8 การเชื่อมต่อ Week 3

วัตถุประสงค์ (Objectives)

เมื่อจบบทเรียนนี้ นิสิตจะสามารถ:

  1. เข้าใจ Inheritance (การสืบทอด) และใช้ super().__init__()
  2. เข้าใจ Composition (การประกอบ) - Object มี Object อื่นเป็นส่วนประกอบ
  3. ใช้ @property decorator สำหรับ Getter/Setter
  4. เห็นประโยชน์ของ OOP ในการจัดระเบียบโค้ดระบบไทเทรต

ความรู้พื้นฐาน (Prerequisites)

จาก Week 1 - OOP พื้นฐาน

แนวคิด ไฟล์อ้างอิงใน Week 1 Week 2 ต่อยอด
Class และ Object 01_intro_oop.py Inheritance
__init__ และ methods 02_led_class.py Composition
Attributes - @property

ทางเคมี:

  • ความเข้าใจเกี่ยวกับเซ็นเซอร์ pH และอุณหภูมิ
  • หลักการควบคุมปั๊ม
  • ค่าสอบเทียบจาก 01_pH_Sensor และ 02_Pump_Control

แนวคิดหลัก (Key Concepts)

1. Inheritance (การสืบทอด/การสืบทอดคลาส)

การเชื่อมโยงกับเคมี:

  • หัววัด pH และหัววัดอุณหภูมิ เป็น "เซ็นเซอร์" ทั้งคู่
  • เหมือนกับที่ "กรดแก่" และ "กรดอ่อน" เป็นประเภทของ "กรด"
         ┌───────────────────┐
         │    BaseSensor     │     <- คลาสแม่ (Parent Class)
         │  (เซ็นเซอร์ทั่วไป)  │
         └─────────┬─────────┘
                   │
         ┌─────────┴─────────┐
         │                   │
         v                   v
┌─────────────────┐  ┌─────────────────┐
│    PHSensor     │  │   TempSensor    │
│ (เซ็นเซอร์ pH)   │  │ (เซ็นเซอร์อุณหภูมิ) │
│                 │  │                 │
│ สืบทอดจาก        │  │ สืบทอดจาก        │
│ BaseSensor      │  │ BaseSensor      │
└─────────────────┘  └─────────────────┘
     คลาสลูก (Child Class)

Syntax:

class BaseSensor:          # คลาสแม่ - เซ็นเซอร์ทั่วไป
    pass

class PHSensor(BaseSensor):    # คลาสลูก - สืบทอดจาก BaseSensor
    pass

class TempSensor(BaseSensor):  # คลาสลูก - สืบทอดจาก BaseSensor
    pass

2. Composition (การประกอบ)

การเชื่อมโยงกับเคมี:

  • ปั๊ม "ประกอบด้วย" มอเตอร์และตัวควบคุม PWM
  • ระบบไทเทรต "ประกอบด้วย" หัววัด pH, ปั๊ม, และจอแสดงผล
┌─────────────────────────────────────────────┐
│                   Pump                      │
│           (คลาสปั๊ม)                         │
│  ┌───────────────────────────────────────┐  │
│  │                                       │  │
│  │    ┌─────────────────────────┐        │  │
│  │    │    PWMController        │        │  │
│  │    │  (ตัวควบคุม PWM)         │        │  │
│  │    │                         │        │  │
│  │    │  - set_duty()           │        │  │
│  │    │  - get_duty()           │        │  │
│  │    └─────────────────────────┘        │  │
│  │                                       │  │
│  │    Pump "has-a" PWMController         │  │
│  │    ปั๊ม "มี" ตัวควบคุม PWM              │  │
│  └───────────────────────────────────────┘  │
└─────────────────────────────────────────────┘

Syntax:

class Pump:
    def __init__(self):
        self._pwm_controller = PWMController()  # Composition: Pump มี PWMController

3. @property Decorator

การเชื่อมโยงกับเคมี:

  • ค่า slope ของการสอบเทียบ - อ่านได้ แต่ควรเปลี่ยนผ่านกระบวนการสอบเทียบเท่านั้น
  • ค่า R-squared - อ่านได้อย่างเดียว เกิดจากการคำนวณ
┌───────────────────────────────────────────────────────────┐
│                      pHSensor                             │
├───────────────────────────────────────────────────────────┤
│  Private Attributes (ตัวแปรภายใน):                         │
│  - _slope = -5.79  (pH/V, จาก calibration)               │
│  - _intercept = 16.77                                     │
├───────────────────────────────────────────────────────────┤
│  @property (อ่านค่าได้):                                   │
│  + slope --> return self._slope                           │
│                                                           │
│  @slope.setter (กำหนดค่าได้พร้อม validation):              │
│  + slope = value --> validate แล้วค่อย set               │
│                      ถ้าไม่ valid จะ raise error          │
└───────────────────────────────────────────────────────────┘

Syntax:

@property
def slope(self):
    return self._slope

@slope.setter
def slope(self, value):
    if -100 < value < 0:
        self._slope = value
    else:
        raise ValueError("Slope must be between -100 and 0")

ไฟล์ในโฟลเดอร์ (Files in This Folder)

ไฟล์ คำอธิบาย OOP Concept เวลา
01_inheritance_sensors.py Inheritance: BaseSensor -> PHSensor, TempSensor Inheritance 30 นาที
02_composition_pump.py Composition: Pump มี PWMController Composition 20 นาที
03_property_decorator.py @property และ Encapsulation Property 10 นาที
04_combined_demo.py รวม concepts ทั้งหมด Combined 15 นาที
05_class_static_methods.py @classmethod และ @staticmethod Advanced เสริม

รายละเอียดไฟล์ (File Details)

01_inheritance_sensors.py

วัตถุประสงค์: เรียนรู้พื้นฐาน Inheritance สำหรับระบบเซ็นเซอร์

สิ่งที่เรียนรู้:

  • การสร้าง Parent Class (BaseSensor)
  • การสร้าง Child Class (PHSensor, TempSensor)
  • การใช้ super().__init__() เรียก parent constructor
  • Method Overriding

การเปรียบเทียบกับเคมี:

OOP Concept Chemistry Analogy
BaseSensor Sensor ทั่วไป (เหมือนกรด)
PHSensor เซ็นเซอร์ pH (เหมือนกรดแก่)
TempSensor เซ็นเซอร์อุณหภูมิ (เหมือนกรดอ่อน)
Inheritance "is-a" relationship

Syntax สำคัญ:

class PHSensor(BaseSensor):        # สืบทอดจาก BaseSensor
    def __init__(self, pin=25):
        super().__init__(pin, "pH Sensor")  # เรียก constructor ของคลาสแม่
        self._slope = -5.7901               # เพิ่ม attribute เฉพาะ

02_composition_pump.py

วัตถุประสงค์: เรียนรู้ Composition สำหรับระบบปั๊ม

สิ่งที่เรียนรู้:

  • ความแตกต่างระหว่าง Inheritance และ Composition
  • การใช้ "has-a" relationship
  • การห่อหุ้ม (wrap) object อื่นภายใน class

เมื่อใช้ Inheritance vs Composition:

ใช้ Inheritance เมื่อ ใช้ Composition เมื่อ
"is-a" relationship "has-a" relationship
PHSensor เป็น Sensor Pump มี PWMController
ต้องการ override methods ต้องการ delegate งาน

Syntax สำคัญ:

class Pump:
    def __init__(self, pin=21):
        self._pwm = PWMController(pin)  # Composition: Pump มี PWMController

    def start(self):
        self._pwm.set_duty(1023)  # ใช้งานผ่าน PWMController

03_property_decorator.py

วัตถุประสงค์: เรียนรู้ @property สำหรับ Encapsulation

สิ่งที่เรียนรู้:

  • การใช้ @property สร้าง getter
  • การใช้ @property.setter สร้าง setter พร้อม validation
  • การป้องกันการแก้ไขค่าโดยตรง (Encapsulation)

ประโยชน์:

  • ป้องกันค่าที่ไม่ถูกต้อง (validation)
  • เปลี่ยน implementation ภายในได้โดยไม่กระทบ user code
  • สร้าง read-only attributes ได้

Syntax สำคัญ:

class PHSensor:
    def __init__(self):
        self._slope = -5.79  # pH/V จาก calibration (private attribute)

    @property
    def slope(self):
        """Getter - อ่านค่า slope"""
        return self._slope

    @slope.setter
    def slope(self, value):
        """Setter - กำหนดค่าพร้อม validation"""
        if -25 < value < 0:  # ช่วงที่เป็นไปได้สำหรับ pH/V
            self._slope = value
        else:
            raise ValueError("Slope must be between -25 and 0 (pH/V)")

04_combined_demo.py

วัตถุประสงค์: รวม concepts ทั้งหมดในตัวอย่างจริง

สิ่งที่เรียนรู้:

  • การใช้ Inheritance, Composition, และ @property ร่วมกัน
  • การออกแบบระบบที่ซับซ้อน
  • ตัวอย่างที่เกี่ยวข้องกับ TitraLab จริง

05_class_static_methods.py

วัตถุประสงค์: เรียนรู้ @classmethod และ @staticmethod (เนื้อหาเสริม)

สิ่งที่เรียนรู้:

  • @staticmethod - method ที่ไม่ต้องการ instance
  • @classmethod - method ที่ทำงานกับ class เอง
  • Factory pattern

หมายเหตุ: เนื้อหาเสริมสำหรับนิสิตที่สนใจ

ตารางสรุปแนวคิด OOP

แนวคิด Syntax เปรียบเทียบเคมี ตัวอย่าง
Inheritance class Child(Parent): pH electrode เป็นประเภทของ electrode PHSensor(BaseSensor)
super() super().__init__() เรียกขั้นตอนมาตรฐานก่อน เรียก constructor คลาสแม่
Override กำหนด method ชื่อเดียวกัน ปรับขั้นตอนให้เฉพาะเจาะจง read_raw()
Composition Object มี object อื่น ปั๊มมีมอเตอร์และ controller Pump มี PWMController
@property Getter/Setter อ่านค่า slope แต่ป้องกันการแก้ไขโดยตรง slope property
Encapsulation _private_attribute ข้อมูล calibration ภายใน _slope, _intercept

แบบฝึกหัดเสริม (Additional Exercises)

ดูที่โฟลเดอร์ ../exercises/:

ไฟล์ คำอธิบาย Concept
exercise_01_inheritance_starter.py แบบฝึกหัด Inheritance (โจทย์) Inheritance
exercise_01_inheritance_solution.py แบบฝึกหัด Inheritance (เฉลย) Inheritance
exercise_02_property_starter.py แบบฝึกหัด @property (โจทย์) Property
exercise_02_property_solution.py แบบฝึกหัด @property (เฉลย) Property
exercise_03_composition_starter.py แบบฝึกหัด Composition (โจทย์) Composition
exercise_03_composition_solution.py แบบฝึกหัด Composition (เฉลย) Composition

ลำดับการทำแบบฝึกหัด

exercise_01_inheritance  -->  exercise_02_property  -->  exercise_03_composition
      (30 นาที)                   (20 นาที)                   (20 นาที)

การเชื่อมต่อกับ Week 3 (Connection to Week 3)

OOP concepts จาก Week 2 จะถูกนำไปใช้ใน Week 3:

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                        Week 2 --> Week 3                                │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                                         │
│  Week 2 Concepts              Week 3 Applications                       │
│  ───────────────              ────────────────────                       │
│                                                                         │
│  BaseSensor inheritance  -->  BaseMode สำหรับ mode ต่างๆ                │
│                               (CalibrationMode, TitrationMode)          │
│                                                                         │
│  Pump composition       -->  TitrationSystem ที่รวมทุกอุปกรณ์            │
│                               (pHSensor + Pump + Display)               │
│                                                                         │
│  @property              -->  Calibration data และ system state          │
│                               (read-only ค่าสอบเทียบ)                    │
│                                                                         │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
Week 2 Concept Week 3 Application
BaseSensor inheritance ขยายเป็น BaseMode สำหรับ mode ต่างๆ
Pump composition ขยายเป็น TitrationSystem ที่รวมทุกอุปกรณ์
@property ใช้กับ calibration data และ system state

สรุป (Summary)

หลังจบ Week 2:

สิ่งที่ได้ ไฟล์/ความรู้
ค่าสอบเทียบ pH /workspace/data/ph_calibration.txt (slope, intercept, R-squared)
ค่า Flow Rate /workspace/data/flow_calibration.txt (mL/s)
OOP: Inheritance สร้าง child class ได้
OOP: Composition ใช้ "has-a" relationship
OOP: @property สร้าง getter/setter พร้อม validation

พร้อมสำหรับ Week 3: นำค่าสอบเทียบและ OOP concepts ไปสร้างระบบไทเทรตอัตโนมัติ

สร้างเมื่อ: มกราคม 2026