面向?qū)ο蟪绦蛟O計.doc

1、 面向?qū)ο蟪绦蛟O計n 結(jié)構(gòu)化程序設計的基本內(nèi)容：1. 結(jié)構(gòu)的類型：順序、分支、循環(huán)2. 結(jié)構(gòu)化程序設計思想：利用過程或函數(shù)來抽象和模擬客觀現(xiàn)實。3. 結(jié)構(gòu)化程序設計方法：1) 重點放在如何實現(xiàn)細節(jié)過程方面，將數(shù)據(jù)與函數(shù)分開。2) 形式：主模塊+若干個子模塊（如：main()+子函數(shù)）。4. 特點：自頂向下，逐步求精功能分解。5. 缺點：效率低，是手工作坊式的編程。6. 結(jié)構(gòu)化程序的問題數(shù)據(jù)與算法分離，程序數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的函數(shù)是分離的。n 面向?qū)ο蟪绦蛟O計觀點：1. 自然界是由各種各樣的實體（對象）所組成，每種對象都有自己的內(nèi)部狀態(tài)和運動規(guī)律，不同對象之間的相互聯(lián)系和相互作用就構(gòu)成了各種不同的系

2、統(tǒng)，進而構(gòu)成整個客觀世界。2. 程序設計方法：使用面向?qū)ο蟮挠^點來描述模仿并處理現(xiàn)實問題。3. 要求：高度概括、分類和抽象。4. 目的：實現(xiàn)軟件設計的產(chǎn)業(yè)化。5. 基本概念：1) 對象：用來描述客觀事物的一個實體，它是構(gòu)成系統(tǒng)的一個基本單元。一個對象具有一組屬性和行為。實體對象*一臺計算機抽象對象*一項計劃2) 對象構(gòu)成要素：對象標識符：是對象的名稱，用來區(qū)別于其他對象。屬性：是用來描述對象靜態(tài)特征的一個數(shù)據(jù)項。行為：是用來描述對象動態(tài)特征和行為的操作。3) 消息（Message）用于描述事件發(fā)生的信息。消息是對象之間發(fā)出的行為請求。多個消息構(gòu)成一個事件(Event)。對象之間通過傳遞消息相互

3、影響。對象示例：一個“學生”對象的例子對象名：學生屬性：學號：123456姓名：令狐沖年齡：18專業(yè)：信管行為：修改學號、姓名、專業(yè)、年齡等等對象示例：一個“課程”對象的例子：對象名：課程屬性：課程號：123456課程名：程序設計任課教師：莫名選課要求：學時：48行為：獲取并修改課程名、課程號、學時數(shù)、選課要求、任課教師等4) 類：是具有相同屬性和行為的一組對象的集合，它為屬于該類的全部對象提供統(tǒng)一的抽象描述，是對象集合的再抽象。5) 類和對象的關系：類（抽象定義）對象（實例）6) 類對象舉例學生學生王強課程C+程序設計類型變量，如C語言中的int和int x;7) 類的實例用類定義的類變量，

4、即對象。類是對多個特性相同的對象實例的抽象，所以同一類的不同實例之間必有：l 相同的操作集合l 相同的屬性集合l 不同的對象名，分配有不同的存儲空間。8) 類的確定與劃分：類的確定對所遇到的對象進行分析、歸納，根據(jù)共同的特征來確定一個類。類的確定的方法：l 判斷是否有一個以上的實例l 判斷類的實例中是否有絕對的不同點9) 類的劃分不是絕對的，可以根據(jù)不同的實際需要確定不同的類。n 面向?qū)ο蟪绦蛟O計的特點：1. 抽象性：抽象（abstract）是指有意忽略問題的某些細節(jié)和與當前目標無關的方面，以便把問題的本質(zhì)表達得更清楚。2. 封裝性：1) 封裝encapsulation將數(shù)據(jù)和與這個數(shù)據(jù)有關的

5、操作集合在一起，形成一個實體對象，且盡可能隱藏對象的內(nèi)部細節(jié)。2) 特點：l 具有一個清楚的邊界，對象的所有私有數(shù)據(jù)、內(nèi)部程序（成員函數(shù)）細節(jié)都被固定在這個邊界內(nèi)。l 具有一個接口，描述了對象之間的相互作用、請求和響應消息。l 對象內(nèi)部的實現(xiàn)代碼受到封裝殼的保護，其它對象不能直接修改本對象所擁有的數(shù)據(jù)和代碼。l 封裝的單位是對象。3) 封裝性：l 從外面看只能看到對象的外部特性，即能夠受理哪些信息，具有哪些處理能力；對象的內(nèi)部，即處理能力的實行和內(nèi)部狀態(tài)，對外是不可見的。l 從外面不能直接使用對象的處理能力，也不能直接修改其內(nèi)部狀態(tài)，對象的內(nèi)部狀態(tài)只能由其自身改變。4) 封裝的優(yōu)點：l 降低部

6、件間的耦合度，提高部件的獨立性l 具有隱藏性和安全性(如銀行的賬戶)l 易于維護(由于數(shù)據(jù)獨立，易于發(fā)現(xiàn)問題)l 封裝將對象的使用者與設計者分開，使用者只需要通過接口訪問對象，不必了解對象的內(nèi)部細節(jié)，提高了軟件復用。5) 封裝的缺點：l 需要更多的輸入輸出函數(shù)。6) 抽象與封裝形成了程序接口與實現(xiàn)的分離。3. 繼承性：繼承性是指特殊類的對象擁有其一般類的屬性和行為的特性。1) 繼承：繼承是一種聯(lián)結(jié)類與類的層次模型。對象類之間的相交關系，使得某類對象可以繼承另外一類對象的特征和功能。2) 類間具有繼承關系的特性：l 類間具有共享特征(包括數(shù)據(jù)和程序代碼的共享)：遺傳l 類間具有細微差別或新增部分

7、(包括非共享的程序代碼和數(shù)據(jù))：變異l 類間具有層次結(jié)構(gòu)（如同人類通過繼承構(gòu)成了家族關系一樣）3) 繼承分類：l 從繼承源上劃分：單繼承（一個派生類只有一個基類）、多繼承（一個派生類有多個基類）l 從繼承內(nèi)容上劃分：取代繼承、包含繼承、受限繼承、特化繼承。4) 繼承的作用：l 實現(xiàn)軟件的可重用性l 實現(xiàn)軟件的獨立性l 增加軟件的可維護性2) 繼承與封裝的關系：l 封裝是指對象的封裝，在對象中數(shù)據(jù)和操作總是包裹在一起的，繼承不會影響對象的這種封裝性，但無限制的派生繼承會在一定程度上損害對象中數(shù)據(jù)的隱蔽性。l 封裝使類定義中實現(xiàn)的代碼可以用于該類的各個實例（對象）中，實現(xiàn)了動態(tài)共享代碼；繼承使得派

8、生類能與基類共享基類中實現(xiàn)的代碼，實現(xiàn)了靜態(tài)共享代碼。3) 類的層次：由一個類可以派生出任意多個派生類，這樣就形成了類的層次關系，這是現(xiàn)實世界中事物的分類問題在計算機中的解形式。4) 繼承的優(yōu)勢：l 能清晰體現(xiàn)相關類間的層次結(jié)構(gòu)關系。l 有效地址提高了程序的可重用性，減小了程序代碼的冗余度。l 增強了程序的一致性，減少了程序模塊間的接口和界面，使程序更易維護。l 繼承是自動傳播程序代碼的有力工具。l 繼承是新類構(gòu)造、建立和擴充的有效手段。l 繼承具有傳遞性。如果類C繼承類B，類B繼承類A，則類C繼承類A。l “站在巨人的肩頭上”。用戶在開發(fā)新系統(tǒng)時不必從零開始，可以繼承原有相似功能或者從類庫中

9、選取需要的類，再派生新類。5) 例：人類按職業(yè)劃分的一種繼承關系4. 多態(tài)性：1) 多態(tài)polymorphism：多態(tài)是指類中同一函數(shù)名對應多個具有相似功能的不同函數(shù)。對象根據(jù)所接受的消息而做出動作，同樣的消息為不同的對象接受時可導致完全不同的行動，該現(xiàn)象稱為多態(tài)性。簡單地說：單接口，多實現(xiàn)。舉例：sqrt_i (int i)，sqrt_f (float f)sqrt (int i)，sqrt (float f)2) 多態(tài)性：指可以使用相同的調(diào)用方式來調(diào)用這些具有不同功能的同名函數(shù)的特性。3) 作用：l 減輕程序員負擔l 降低程序員出錯機率4) 多態(tài)性的實現(xiàn)：l 運行時多態(tài)性：虛函數(shù)l 編譯時

10、多態(tài)性：重載l 重載函數(shù)重載：是指在同一作用域內(nèi)的若干個參數(shù)特征不同的函數(shù)可以使用相同的函數(shù)名字。運算符重載：是指同一個運算符可以施加于不同類型的操作數(shù)上面。優(yōu)點：重載進一步提高了面向?qū)ο笙到y(tǒng)的靈活性和可讀性。5) 例：下圖中同名函數(shù)person( )作用在Student、Teacher等不同類上時，將執(zhí)行不同的操作，這就是多態(tài)。n 面向?qū)ο笈c面向過程程序設計比較：1. 面向過程程序設計的基本特點：1) 按層次組織模塊。2) 每一模塊只有一個入口，一個出口。3) 代碼和數(shù)據(jù)分離，即程序=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法。 4) 方法：自頂向下，逐步求精，模塊化2. 面向?qū)ο蟪绦蛟O計：1) 它將數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的過

11、程（函數(shù)）綁在一起，形成一個相互依存、不可分離的整體（即對象），從同類對象中抽象出共性，形成類。2) 同類對象中的數(shù)據(jù)原則上只能用本類提供的方法（成員函數(shù)）進行處理。類通過封裝將接口與實現(xiàn)分離開來，通過接口與外界聯(lián)系。對象之間通過消息進行通信。3. 兩種程序方法的對比：面向?qū)ο蟪绦蛟O計將數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的程序代碼綁在一起構(gòu)成對象，具有更好的可維護性，因某類對象數(shù)據(jù)的改變只會引起該類對象操作代碼的改變，而與其他類型的對象無關，這就把程序代碼的修改維護局限在一個很小的范圍內(nèi)。4. 面向?qū)ο蟪绦蛟O計的優(yōu)點：1) 符合人們習慣的思維方法，便于分解大型的復雜多變的問題。由于對象對應于現(xiàn)實世界中的實體，因而

12、可以很自然地按照現(xiàn)實世界中處理實體的方法來處理對象，軟件開發(fā)者可以很方便地與問題提出者進行溝通和交流。2) 易于軟件的維護和功能的增減。對象的封裝性及對象之間的松散組合，都給軟件的修改和維護帶來了方便。采用面向?qū)ο笏枷朐O計的結(jié)構(gòu)，可讀性高，由于繼承的存在，即使改變需求，那么維護也只是在局部模塊，所以維護起來是非常方便和較低成本的。3) 可重用性好。重復使用一個類（類是對象的定義，對象是類的實例化），可以比較方便地構(gòu)造出軟件系統(tǒng)，加上繼承的方式，極大地提高了軟件開發(fā)的效率。4) 與可視化技術(shù)相結(jié)合，改善了工作界面。隨著基于圖形界面操作系統(tǒng)的流行，面向?qū)ο蟮某绦蛟O計方法也將深入人心。它與可視化技術(shù)

13、相結(jié)合，使人機界面進入GUI時代。5) 質(zhì)量高。在設計時，可重用現(xiàn)有的，在以前的項目的領域中已被測試過的類使系統(tǒng)滿足業(yè)務需求并具有較高的質(zhì)量。6) 擴展方便。由于繼承、封裝、多態(tài)的特性，自然設計出高內(nèi)聚、低耦合的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)更靈活、更容易擴展，而且成本較低。n 三種常用面向?qū)ο蟪绦蛟O計語言簡介：1. 混合型面向?qū)ο蟪绦蛟O計語言C+2. 純面向?qū)ο蟪绦蛟O計語言Java3. 可視化程序設計語言Visual Basic /四人中有一人中了獎，小李問這四人時，回答如下：/A：不是我/B：是C/C：是D/D：C胡說/已知其中三人說的是真話，一人說假話，試根據(jù)這些信息找出中獎者#include vo

14、id main()int k=0,count=0,sum=0;char thisman;for(k=0;k=3;k+)thisman=A+k;sum=(thisman!=A)+(thisman=C)+(thisman=D)+(thisman!=D);if(sum=3)printf(中獎者為：%cn,thisman);count+;if(count=0)printf(無解！n);elseprintf(共有：%d種符合條件的情況！n,count);/四人中有一人中了獎，小李問這四人時，回答如下：/A：不是我/B：是C/C：是D/D：C胡說/已知其中三人說的是真話，一人說假話，試根據(jù)這些信息找出中獎

15、者#include class Findpublic:void answer()int k=0,count=0,sum=0;char thisman;for(k=0;k=3;k+)thisman=A+k;sum=(thisman!=A)+(thisman=C)+(thisman=D)+(thisman!=D);if(sum=3)printf(中獎者為：%cn,thisman);count+;if(count=0)printf(無解！n);elseprintf(共有：%d種符合條件的情況！n,count);void main()Find it;it.answer();/四人中有一人中了獎，小李問

16、這四人時，回答如下：/A：不是我/B：是C/C：是D/D：C胡說/已知其中三人說的是真話，一人說假話，試根據(jù)這些信息找出中獎者#include class Findpublic:void answer()int k=0,count=0,sum=0;char thisman;for(k=0;k=3;k+)thisman=A+k;sum=(thisman!=A)+(thisman=C)+(thisman=D)+(thisman!=D);if(sum=3)printf(中獎者為：%cn,thisman);count+;if(count=0)printf(無解！n);elseprintf(共有：%d種

17、符合條件的情況！n,count);Find()printf(-歡迎使用-n);void main()Find it;it.answer();6.0教學資料1. /C+程序的基本結(jié)構(gòu)#include #define PI 3.1415926 void main() double r,area; coutr; area=PI*r*r; cout圓面積為：areaendl;2. /結(jié)構(gòu)體示例#include struct stu_score char name12; char NO9; float score3; stuone=李明,21020501,80,85,85; void main() do

18、uble aver; aver=(stuone.score0+stuone.score1+stuone.score2)/3; cout平均成績?yōu)椋篴ver、=、=、!=6. 自增（+）自減（-）運算符7. 邏輯運算符：與（&）、或（|）、非（!）u 按位與（&）u 按位或（|）u 按位異或（）u 取反（）u 左移（）8. 符合位運算符賦值：&=、|=、=、=、=9. sizeof運算符10. 逗號運算符11. 內(nèi)存管理運算符：u new：double *p;p=new double;int *p;p=new int(40);/開辟60個int型內(nèi)存單元u delete：delete p;12.

19、 /帶默認參數(shù)值的函數(shù)#include void display(int a,int b=2,int c=3) couta=a,b=b,c=cendl;void main() display(1); display(1,5); display(1,5,7);13. /函數(shù)重載#include int sum(int a,int b) return a+b;int sum(int a,int b,int c) return a+b+c;double sum(double a,double b) return a+b;double sum(double a,double b,double c) r

20、eturn a+b+c;void main() coutsum(1,2)endl; coutsum(1,2,3)endl; coutsum(1.0,2.0)endl; coutsum(1.0,2.0,3.0)endl;14. /函數(shù)參數(shù)的指針傳遞#include void swap(int *x,int *y) int temp; temp=*x; *x=*y; *y=temp;void main() int a(10),b(100); cout交換前：a,bendl; swap(&a,&b); cout交換后：a,bendl;15. /函數(shù)參數(shù)的引用傳遞（引用實質(zhì)是已定義變量的別名）#inc

21、lude void swap(int &x,int &y) int temp; temp=x; x=y; y=temp;void main() int a(10),b(100); cout交換前：a,bendl; swap(a,b); cout交換后：a,bendl;16. 變量作用域1) 程序級：包含組成該程序的所有文件。屬于程序級作用域的有外部函數(shù)和外部變量2) 文件級：僅在定義它的文件內(nèi)有效。屬于文件級作用域的有內(nèi)部函數(shù)和外部靜態(tài)變量3) 函數(shù)級：僅在定義它的函數(shù)體內(nèi)有效。屬于函數(shù)級作用域的有函數(shù)的形參和函數(shù)內(nèi)定義的自動類變量4) 塊級：屬于塊級的有定義在分程序、if語句、switch語

22、句及循環(huán)語句中的自動變量、寄存器類變量和內(nèi)部靜態(tài)變量其中作用域?qū)儆谇皟深惖淖兞苛晳T上稱為全局變量，屬于后兩類的稱為局部變量。另外有以下說明：1) 內(nèi)部函數(shù)的定義用關鍵字static實現(xiàn)，外部函數(shù)的定義用關鍵字extern實現(xiàn)，靜態(tài)變量（包括內(nèi)部的及外部的）用關鍵字static實現(xiàn)，函數(shù)的默認類型為外部函數(shù)2) 外部變量、外部靜態(tài)變量、內(nèi)部靜態(tài)變量定義時有默認值：int型的為0；浮點型的為0.0；char型的為空17. /用類計算平均分#include #include class CStuScorepublic: char name7; char no9; CStuScore(float s0

23、,float s1,float s2) fScore0=s0; fScore1=s1; fScore2=s2; void SetScore(float s0,float s1,float s2) fScore0=s0; fScore1=s1; fScore2=s2; CStuScore() cout-n; float GetAverage(); void ShowScore() coutname的平均成績?yōu)椋篏etAverage()endl; private: float fScore3;float CStuScore:GetAverage() return (float)(fScore0+f

24、Score1+fScore2)/3);void main() CStuScore one(60,70,74); strcpy(,李明); strcpy(one.no,21010101); one.ShowScore(); one.SetScore(60,88,64); one.ShowScore();18. /對象成員的初始化#include class CPointpublic: CPoint(int x,int y) nPosX=x; nPosY=y; void ShowPos() cout當前位置：x=nPosX,y=nPosYendl; private: int nPo

25、sX,nPosY;class CSizepublic: CSize(int l,int w) nLength=l; nWidth=w; void ShowSize() cout當前大小：l=nLength,w=nWidthendl; private: int nLength,nWidth;class CRectpublic: CRect(int left,int top,int right,int bottom); void Show() ptCenter.ShowPos(); size.ShowSize(); private: CPoint ptCenter; CSize size;CRec

26、t:CRect(int left,int top,int right,int bottom):size(right-left,bottom-top),ptCenter(right+left)/2,(bottom+top)/2)void main() CRect rc(10,100,80,250); rc.Show();19. /通過友元實現(xiàn)對類中私有成員及保護成員的訪問#include class CPointpublic: CPoint() m_x=m_y=0; CPoint(unsigned x,unsigned y) m_x=x; m_y=y; void print() coutX=m_

27、x,Y=m_yendl; friend CPoint Inflate(CPoint &pt,int nOffset);/聲明友元函數(shù)private: unsigned m_x,m_y;CPoint Inflate(CPoint &pt,int nOffset)/定義友元函數(shù) CPoint ptTemp=pt; ptTemp.m_x+=nOffset; ptTemp.m_y+=nOffset; return ptTemp;void main() CPoint pt(10,20); pt.print(); pt=Inflate(pt,3);/調(diào)用友元函數(shù) pt.print();20. /繼承#in

28、clude #define PI 3.1415926class graphpublic: graph() circumference=0; area=0; void show() cout周長為：circumference，面積為：areaendl; double circumference,area;class circle:public graphpublic: circle(double x=0) r=x; void setr(double x) r=x; void calculate() circumference=2*PI*r; area=PI*r*r; private: doubl

29、e r;class rectangle:public graphpublic: rectangle(double x=0,double y=0) a=x; b=y; void setab(double x,double y) a=x; b=y; void calculate() circumference=2*(a+b); area=a*b; private: double a,b; void main() graph g; circle c(10); rectangle rec(2,5); g.show(); c.show(); c.setr(100); c.calculate(); c.s

30、how(); rec.show(); rec.calculate(); rec.show(); rec.setab(20,50); rec.calculate(); rec.show();21. /虛函數(shù)，實現(xiàn)“運行時多態(tài)性”的方式#include #define PI 3.1415926class CShapepublic: virtual float area()/定義虛函數(shù) return 0; ;class CTriangle:public CShapepublic: CTriangle(float h,float w) H=h; W=w; float area() return(flo

31、at)(H*W*0.5); private: float H,W;class CCircle:public CShapepublic: CCircle(float r) R=r; float area() return(float)(PI*R*R); private: float R;void main() CShape *s2; s0=new CTriangle(3,4); coutarea()endl; s1=new CCircle(5); coutarea()endl;/說明：/、虛函數(shù)在重新定義時參數(shù)的個數(shù)、類型必須和基類中的虛函數(shù)安全匹配/、虛函數(shù)的上述功能，只有通過基類指針才能實現(xiàn)

32、22. /純虛函數(shù)：無法預先確定基類中虛函數(shù)的具體實現(xiàn)時采用純虛函數(shù)#include #define PI 3.1415926class CShapepublic: virtual float area()=0;/定義純虛函數(shù)，此時沒有具體的代碼實現(xiàn);class CTriangle:public CShapepublic: CTriangle(float h,float w) H=h; W=w; float area()/純虛函數(shù)在派生類中的具體實現(xiàn)代碼 return(float)(H*W*0.5); private: float H,W;class CCircle:public CShape

33、public: CCircle(float r) R=r; float area()/純虛函數(shù)在派生類中的具體實現(xiàn)代碼 return(float)(PI*R*R); private: float R;void main() CShape *s2; s0=new CTriangle(3,4); coutarea()endl; s1=new CCircle(5); coutarea()endl;23. /運算符重載：是實現(xiàn)“編譯時多態(tài)性”的一種手段#include class CComplexpublic: CComplex(double r=0,double i=0) realPart=r; i

34、magePart=i; void print() cout該復數(shù)為：=0) cout+imagePartiendl; else cout-imagePartiendl; CComplex operator+(CComplex &c);/重載運算符+ CComplex operator+(double r); /重載運算符+private: double realPart; double imagePart;CComplex CComplex:operator+(CComplex &c)/參數(shù)是CComplex的引用對象 CComplex temp; temp.realPart=realPart

35、+c.realPart; temp.imagePart=imagePart+c.imagePart; return temp;CComplex CComplex:operator+(double r)/參數(shù)是double類型變量 CComplex temp; temp.realPart=realPart+r; temp.imagePart=imagePart; return temp;void main() CComplex c1(12,20),c2(50,70),c; c=c1+c2; c.print(); c=c1+20; c.print();24. /賦值運算符重載：錯誤使用開會運算符的

36、情況/相同類型或匹配類型可以直接賦值，但當對的的成員中有數(shù)組或動態(tài)數(shù)據(jù)類型時就不能直接賦值，如下：#include #include class CDemopublic: CDemo(char *s) ps=new charstrlen(s)+1; strcpy(ps,s); CDemo() if(ps) deleteps; void print() coutpsendl; private: char *ps;void main() CDemo d1(key),d2(Mouse); d1=d2; d1.print(); d2.print();/在運行到“d1=d2”時出錯。25. /賦值運算符

37、重載#include #include class CDemopublic: CDemo(char *s) ps=new charstrlen(s)+1; strcpy(ps,s); CDemo & operator =(CDemo &a) if(ps) deleteps; if(a.ps) ps=new charstrlen(a.ps)+1; strcpy(ps,a.ps); else ps=0; return *this; CDemo() if(ps) deleteps; void print() coutpsendl; private: char *ps;void main() CDemo d1(key),d2(Mouse); d1=d2; d1.print(); d2.