面向对象有限元编程|抽象

抽象(Abstraction)指的是“在事物的诸多特征中，保留解决问题所需的部分特征”这一过程。在面向对象编程中，创建类时就要对客观事物进行合理的抽象。假如对一台手机进行抽象，即创建一个手机类。手机的特征很复杂，如品牌、外观颜色、重量、屏幕尺寸、屏幕分辨率、电池电量、内存、SIM卡类型、网络模式、操作系统、CPU型号、上市日期等等。解决的问题不同，手机类的属性和方法也就不同。如果分析手机的耗电量，那么只需要屏幕尺寸、屏幕分辨率、电池电量以及CPU型号这些与问题相关的特征。而忽略其他特征，这就是进行抽象。

class SmartPhone:
    def __init__(self, screenSize,  resolution, power, CPUtype):
        self.screenSize = screenSize    #屏幕尺寸
        self.resolution = resolution    #屏幕分辨率
        self.power = power              #电池容量mAh
        self.CPUtype = CPUtype           # CPU类型


#创建jPhone12手机
jPhone12 = SmartPhone(5.45, "1080p", 2900, "Exynos 9820")

仅仅是抽象还不够，得以保留的特征是属性还是方法？其实这并没有明确的界限。类的属性是存储数据的，方法就是函数，是操作数据的。如果考虑到内存的占用，可以写成方法，每次需要的时候调用 ，调用完可以释放。如果不考虑内存，可以保存为属性，这样可以全局调用。

对于一个桁架单元，其特征有编号、材料类型、横截面面积、两个节点的信息、单元长度、单元局部坐标与总体坐标的夹角、单元局部坐标与总体坐标的转换矩阵、单元局部坐标系下的刚度矩阵、单元整体坐标系下的刚度矩阵、应力矩阵、应变矩阵等等。

平板电脑和手机之间有相同点，也有不同点。在对平板电脑进行抽象时，可以借鉴对手机进行抽象的思路。同样，对于梁单元以及其它单元，也可以借鉴对桁架单元进行抽象的思路，做到触类旁通。