实验 1 类和对象
1.1实验目的和要求
(1) 理解类和对象的概念,掌握声明类和定义对象的方法。
(2) 掌握构造函数和析构函数的实现方法。
(3) 初步掌握使用类和对象编制C++程序。
(4) 掌握对象数组、对象指针和string类的使用方法。
(5) 掌握使用对象、对象指针和对象引用作为函数参数的方法。
(6) 掌握类对象作为成员的使用方法。
(7) 掌握静态数据成员和静态成员函数的使用方法。
(8) 理解友元的概念和掌握友元的使用方法。
1.2实验内容和步骤
1.输入下列程序
//test4-1.cpp
#include
using namespace std;
class Coordinate
{ public:
Coordinate(int x1,int y1)
{ x=x1;
y=y1;
}
Coordinate(Coordinate &p);
~Coordinate()
{ cout<<”Destructor is calleded\n”;}
int getx()
{return x;}
int gety()
{return y;}
private:
int x,y;
};
Coordinate::Coordinate(Coordinate &p)
{ x=p.x;
y=p.y;
cout<<”copy-initialization Constructou is called\n”;
}
int main()
{ Coordinate p1(3,4);
Coordinate p2(p1);
Coordinate p3=p2;
cout<<”p3=(“< return(0); } (1)写出程序的运行结果。 (2)将Coordinate类中带有两个参数的构造函数进行修改,在函数体内增添下述语句: cout<<”Constructor is called.\n”; 写出程序的运行结果,并解释输出结果。 (3)按下列要求进行调试: 在主函数体内,添加下列语句: Coordinate p4; Coordinata p5(2); 调试程序时会出现什么错误?为什么?如何对已有的构造函数进行适当修改? (4)经过以上第(2)步和第(3)步的修改后,结合运行结果分析:创建不同的对象时会调用不同的构造函数。 2.设计一个4*4魔方程序,让魔方的各行值的和等于各列值的和,并且等于两对角线值的和。例如一下魔方: 31 3 5 25 9 21 19 15 17 13 11 23 7 27 29 1 各行、各列以及对角线值的和都是64. 【提示】 求4*4魔方的一般步骤如下: (1)设置初始魔方的起始值和相邻元素之间的差值。例如上述魔方的初始魔方的起始值(first)和相邻元素之间的差值(step)分别为: first=1 step=2 (2)设置初始魔方元素的值。例如上述魔方的初始魔方为: 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 (3)生成最终魔方。方法如下: 错误!未找到引用源。求最大元素值与最小元素值的和sum,该实例的sum是: 1+31=32 错误!未找到引用源。用32减去初始魔方所有对角线上元素的值,然后将结果放在原来的位置,这样就可求得最终魔方。本例最终魔方如下: 31 3 5 25 9 21 19 15 17 13 11 23 7 27 29 1 本题的魔方类magic的参考框架如下: class magic { public: void getdata(); void setfirstmagic(); void generatemagic(); void printmagic(); private: int m[4][4]; int step; int first; int sum; }; 3.设计一个用来表示直角坐标系的Location类,在主程序中创建类Location的两个对象A和B,要求A的坐标点在第3象限,B的坐标在第2象限,分别采用成员函数和友元函数计算给定两个坐标点之间的距离,要求按如下格式输出结果: A(x1,y1),B(x2,y2) Distance1=d1 Distance1=d2 其中:x1、x2、y1、y2为指定的坐标值,d1和d2为两个坐标点之间的距离。 【提示】 类Location的参考框架如下: class Location { public: Location(double,double); double Getx() double Gety() double distance(Location &); friend double distance (Location &,Location &); private: double x,y; }; 【【【#include "iostream.h" #include "math.h" class Location { private: int x,y; public: Location(int i, int j):x(i),y(j) {} int Getx( ) {return x;} int Gety( ) {return y;} double distance(Location b); friend double distance(Location &a, Location &b); }; double distance(Location &a, Location &b) //友元函数 { int dx=a.x-b.x; int dy=a.y-b.y; return sqrt(dx*dx+dy*dy); } double Location::distance(Location b) //成员函数 { int dx=x-b.x; int dy=y-b.y; return sqrt(dx*dx+dy*dy); } void main( ) { Location A(-10,-20),B(-40,60); cout<<"A("< double d=A.distance(B); //调用成员函数 cout<<"Distance1= "< cout<<"Distance2= "< 】】】 4.声明一个Student类,在该类中包括一个数据成员score(分数)、两个静态数据成员total_score(总分)和count(学生人数);还包括一个成员函数account()用于设置分数、累计学生成绩之和、累计学生人数,一个静态成员函数sum()用于返回学生的成绩之和,另一个静态成员函数average()用于求全班成绩的平均值。在main函数中,输入某班同学的成绩,并调用上述函数求出全班学生的成绩之和和平均分。 5.使用C++的string类,将5个字符串按逆转后的顺序显示出来。例如,逆转前的5个字符串是: Germany Japan America Britain France 按逆转后的顺序输出字符串是: France Britain America Japan Germany 第1章习题答案 名词解释 抽象:抽象(Abstract)就是忽略事物中与当前目标无关的非本质特征,而强调与当前目标有关的本质特征,从而找出事物的共性,并把具有共性的事物划为一类。面向对象方法中的抽象,是指对具体问题(对象)进行概括,抽出一类对象的公共性质并加以描述的过程。 封装:面向对象方法中的封装就是把将抽象出来的对象的属性和行为结合成一个独立的单位,并尽可能隐蔽对象的内部细节。 消息:消息是面向对象程序设计用来描述对象之间通信的机制。一个消息就是一个对象要求另一个对象实施某种操作的一个请求。 填空题 (1) 面向过程的结构化程序设计方法面向对象程序设计方法 (2) 顺序选择循环 (3) 程序=数据结构+算法程序=对象+消息 (4) 过程类 (5) 抽象性封装性继承性多态性 选择题 (1) B (2) C (3) D (4) C (5) D (6) A (7) A (8) B C (9) A D 判断题 (1) t (2) f (3) f (4)f (5) t (6) f (7) f (8) t 简答题 (1) 结构化程序设计方法着眼于系统要实现的功能,从系统的输入和输出出发,分析系统要做哪些事情,进而考虑如何做这些事情,自顶向下地对系统的功能进行分解,来建立系统的功能结构和相应的程序模块结构,有效地将一个较复杂的程序系统设计任务分解成许多易于控制和处理的子任务,便于开发和维护。 随着程序规模与复杂性的增长,这种面向过程的结构化程序设计方法存在明显的不足之处。首先是数据安全性问题,由于数据被每个模块所共用,因此是不安全的,一旦出错,很难查明原因。其次是可维护性及可重用性差,它把数据结构和算法分离为相互独立的实体,一旦数据结构需要改变时,常常要涉及整个程序,修改工作量极大并容易产生新的错误。每一种相对于老问题的新方法都要带来额外的开销。另外,图形用户界面的应用程序,很难用过程来描述和实现,开发和维护也都很困难。 (2) 面向对象的程序设计方法中,将程序设计为一组相互协作的对象(Object)而不是一组相互协作的函数。在程序中,属性用数据表示,用来描述对象静态特征;行为用程序代码实现,用来描述对象动态特征。可见,在面向对象的程序设计方法中,对象是数据结构和算法的封装体。对象之间存在各种联系,它们之间通过消息进行通信。程序可表示为: 程序=对象+消息 在面向对象程序设计中,它着重于类的设计。类正是面向对象语言的基本程序模块,通过类的设计,来完成实体的建模任务。类通过一个简单的外部接口,与外界发生关系。一个类中的操作不会处理到另一个类中的数据,这样程序模块的独立性、数据的安全性就有了良好的保障。程序的执行取决于事件发生的顺序,由顺序产生的消息来驱动程序的执行。不必预先确定消息产生的顺序,更符合客观世界的实际。并且面向对象程序设计方法提供了软件重用、解决大问题和复杂问题的有效途径,具有抽象性、封装性、继承性和多态性等特点。 简答题 1、传统的结构化程序设计的优点和缺点是什么? 优点: (1)这种程序设计方法力求算法描述准确。 (2)对每一子过程模块容易进行程序正确性证明。 缺点: (1)这种程序设计方法本质上是面向“过程”的,而“过程”和“操作”又是不稳定和多变的,因此不能直接反映人类求解问题的思路。 (2)程序代码可重用性差。程序中除少数标准库函数外,每设计一个程序时,程序员几乎从零做起。即使重用代码,通常也是通过拷贝或编辑重新生成一份。 (3)维护程序的一致性困难。该种方法将数据与对数据进行处理的程序代码分离。 2、什么是对象? 每个对象都具有属性(Attribute)和方法(Method)这两方面的特征。对象的属性描述了对象的状态和特征,对象的方法说明了对象的行为和功能,并且对象的属性值只应由这个对象的方法来读取和修改,两者结合在一起就构成了对象的完整描述。 3、什么是消息? 在面向对象的程序设计中,由于对象描述了客观实体,它们之间的联系通过对象间的联系来反映。当一个对象需要另外一个对象提供服务时,它向对方发出一个服务请求,而收到请求的对象会响应这个请求并完成指定的服务。这种向对象发出的服务请求就称为消息。4、什么是多态性? 所谓多态性是指当程序中的其他部分发出同样的消息时,按照接收消息对象的不同能够自动执行类中相应的方法。其好处是,用户不必知道某个对象所属的类就可以执行多态行为,从而为程序设计带来更大方便。 5、什么是面向对象的程序设计方法? 这种方法将设计目标从模拟现实世界的行为转向了模拟现实世界中存在的对象及其各自的行为。 在OOP中,将“对象”作为系统中最基本的运行实体,整个程序即由各种不同类型的对象组成,各对象既是一个独立的实体,又可通过消息相互作用,对象中的方法决定要向哪个对象发消息、发什么消息以及收到消息时如何进行处理等。 6、面向对象方法的特点是什么? (1)OOP以“对象”或“数据”为中心。由于对象自然地反映了应用领域的模块性,因此具有相对稳定性,可以被用作一个组件去构成更复杂的应用,又由于对象一般封装的是某一实际需求的各种成分,因此,某一对象的改变对整个系统几乎没有影响。 (2)引入了“类”(class)的概念。类与类以层次结构组织,属于某个类的对象除具有该类所描述的特性外,还具有层次结构中该类上层所有类描述的全部性质,OOP中称这种机制为继承。 (3)OOP方法的模块性与继承性,保证了新的应用程序设计可在原有对象的数据类型和功能的基础上通过重用、扩展和细化来进行,而不必从头做起或复制原有代码,这样,大大减少了重新编写新代码的工作量,同时降低了程序设计过程中出错的可能性,达到了事半功倍的效果。 7、面向对象的程序设计方法与结构化程序设计方法的比较 (1)传统的结构化程序设计方法以过程为中心构造应用程序,数据和处理数据的过程代码是分离的、相互独立的实体,设计出的程序可重用代码少,且当代码量增加时维护数据和代码的一致性困难。 C语言程序设计实验报告(数组) 1实验目的 (1)熟练掌握一维数组,二维数组的定义,初始化和输入、输出方法; (2)熟练掌握字符数组和字符串函数的使用; (3)掌握与数组有关的常用算法(查找、排序等)。 2实验内容 编写函数catStr(char str1[],char str2[])用于进行两个字符串的连接,编写函数lenStr(char str[])用于统计一个字符串的长度,并在主函数中调用。 要求: 1、不允许用strcat()和strlen()字符处理库函数; 2、在主函数以直接初始化的方式输入两个字符串str1和str2.调用函数 strlen()计算并返回两个字符串的长度; 3、调用函数catstr()连接两个字符串(将str2连接在str1后面); 4、调用函数lenstr()计算并返回连接后字符串的长度; 5、在主函数中输入两个原始的字符串及几个字符串的长度,以及处理后字 符串及其长度。 3算法描述流程图 4源程序 #include for (i=0;m[i]!='\0';i++); printf("%d",i); } void main() {char s1[50]="forever",s2[50]="more"; printf("s1=%s,s2=%s",s1,s2); printf("\ns1的长度:"); lenStr(s1); printf("\ns2的长度:"); lenStr(s2); catStr(s1,s2); printf("\n连接后的字符:"); printf("%s\n",s1); printf("连接后字符的长度:"); lenStr(s1); printf("\n"); } 5测试数据 s1=forever, s2=more 6运行结果 7出现问题及解决方法 在输入程序时,少写了半边引号,调试时发现存在错误,找到了错误并加以改正。无论什么事,细心都是必不可少的,认真是解决问题的关键。 8实验心得 通过本次实验,对于函数的定义和声明,数组以及循环语句有了进一步的认识,掌握了字符数组和字符串函数的使用,以及与数组有关的常用算法。此次实验不是调用strlen()和strcat()函数,而是通过自己设计程序来进行字符串的连接以及计量字符串的长度,由此我学会了如何去理清自己的思路来设计程序。 1 什么是面向对象程序设计,它与传统的结构式程序有什么不同。 面向对象程序设计是一种适用于设计、开发各类软件的范型。它是将软件看成是一个由对象组成的社会:这些对象具有足够的智能,能理解从其他对象接受的信息,并以适当的行为作出响应;允许低层对象从高层对象继承属性和行为。通过这样的设计思想和方法,将所模拟的现实世界中的事物直接映射到软件系统的解空间。 与传统的结构式程序设计相比,面向对象程序设计吸取了结构式程序设计的一切优点(自顶向下、逐步求精的设计原则)。而二者之间的最大差别表现在: ·面向对象程序采用数据抽象和信息隐藏技术使组成类的数据和操作是不可分割的,避免了结构式程序由于数据和过程分离引起的弊病。 · 面向对象程序是由类定义、对象(类实例)和对象之间的动态联系组成的。而结构式程序是由结构化的数据、过程的定义以及调用过程处理相应的数据组成的 2 用面向对象方法建立模型的思维过程是怎样的。 用面向对象方法建立拟建系统的模型的过程就是从被模拟现实世界的感性具体中抽象要解决的问题概念的过程。这种抽象过程分为知性思维和具体思维两个阶段,其中:·知性思维是从感性材料中分解对象,抽象出一般规定,形成了对对象的普遍认识。·具体思维是从知性思维得到出的一般规定中揭示的事物的深刻本质和规律,其目的是把握具体对象的多样性的统一和不同规定的综合。 3 解释以下概念: ①对象:在现实世界中,对象就是可以感觉到的实体。每个对象具有一个特定的名字以 区别于其他对象;具有一组状态用来描述它的某些特性;具有一组操作,每一个操作决定对象的一种功能或行为(为自身服务的操作和为其他对象提供服务的操作)。而在面向对象系统中,对象是可以标识的存储区域。每个对象的状态被保存在此区域中,而实现一类对象行为的操作(代码)被保存在另外相关的存储器区域中。 ②消息:消息是要求某个对象执行其某种功能操作(方法)的规格说明。因此,消息是 由消息的接收者、消息要求提供的操作(消息名)和必要的参数组成的。 ③类:在现实世界中,类是对一组具有共同特性(属性和行为)的客观对象的抽象。而 在面向对象系统中,类是由程序员自定义的具有特定结构和功能的类型,是一种代码共享的手段。 ④实例:任何一个对象都是该对象所属类的一个具体实例。 ⑤公有消息:是由对象外向对象发送的消息,用于激活该对象的某种方法。 ⑥私有消息:是由对象向自身发送的消息,用于内部操作;该类消息不能从对象外向该 对象发送。 ⑦消息序列:在面向对象系统中一个事件的发生总会有多个对象的多次相互作用才能完 成,使得这些对象能够相互作用的消息组成的序列被称为消息序列。 4 类与实例的关系如何? 类是创建对象的模板,而对象是实现类的实例。属于同一类的不同实例必须具有: ·相同的操作集合; ·相同的静态属性集合; ·不同的对象名和属性动态值。面向对象程序设计教程 (马石安版)
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