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《面向对象程序设计（java）》

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作业学习目标

随笔博文正文内容包括：

第一部分：总结第五章理论知识（30分）

一.继承：

　　用已有的类来构建新类的一种机制。当定义了一个新类继承了一个类时，这个类就继承了这个方法和域，同时在新类中添加新的方法和域以适应新情况。继承时Java程序设计中的一项核心技术，也是面向对象特征之一。

　  继承的优点：具有层次结构。子类继承父类的域和方法。 代码可重用性。父类的域和方法课用于子类。可以轻松定义子类。设计应用程序变得更加简单。

二.类、超类和子类：

　　1.定义子类：关键字extends表明正在构造的新类派生于一个已存在的类，已存在的类称为超类、基类或父类；新类称为子类、派生类或孩子类。子类比父类拥有的功能更加丰富。

　　在通过扩展超类定义子类的时候，仅需要指出子类与超类的不同之处。在设计类的时候，将通用的方法放在超类中，将具有特殊用途的方法放在子类中。

　　2.覆盖方法：在子类中可以增加域，增加方法或覆盖超类的方法，但绝对不能删除继承的任何域和方法。

　　3.子类构造器：如果子类的构造器没有显式地调用超类的构造器，则将自动地调用超类默认地构造器，如果超类没有不带参数地构造器，并且在子类的构造器中又没有显式地调用超类地其他构造器，则Java编译器将报告错误。

　　一个对象变量可以指示多种实际类型的现象被称为多态，在运行时能够自动地选择调用哪个方法地现象称为动态绑定。

　　this :1.引用隐式传参 2.调用类其他构造器

super:1.调用超类的方法 2.调用超类的构造器

　　使用super调用基类的方法

　　子类构造器会默认调用基类的无参构造来初始化基类的私有域，如果基类没有无参构造，则会报错

java中，不需要将方法声明为虚拟方法方法，基类指针指向不同对象时，虚拟指针知道指针指向的实际对象类型，所以能正确调用对应的方法，如果不希望让一个方法具有虚拟特征，可以标记为final

　　4.继承层次：继承并不仅限于一个层次，由一个公共超类派生出来的所有类的集合被称为继承层次，在继承层次中，从某个特定的类到其祖先的路径被称为该类的继承链。Java不支持多继承。

　　5.动态绑定、静态绑定和方法表：

　　编译器准确知道调用哪个方法的叫静态绑定(用private、static、final声明过的方法）

　　在运行时，调用方法依赖于实际类型并实现方法绑定(运行时可知)的叫动态绑定，虚拟机为基类和派生类生成一个方法表，虚拟机会在方法表中搜索最适合的方法进行调用。

　　动态绑定的优点就是：对程序进行拓展时，不需要重新对调用方法的代码进行重新编译，方法重写时，子类的方法的访问性不能低于基类方法。

　　6.阻止继承 final类  ：　

　　 final修饰的类不能被继承，final修饰的方法不能被覆盖，final修饰的域在构造方法内初始化，并且不能被改动。　　

　　被final修饰的类，其方法自动为final方法，但而不包括域。

　　动态绑定对系统开销很大，所以即时编译器会自动为没有被覆盖的类标记为内联函数，减少对系统的开销。

　　7.强制转换：

　　只能在继承层次内进行转换，将基类转换为子类之后，需判断是否转换成功 使用instanceof运算符检验。如果转换失败java不会生成一个空对象，而是抛出一个异常。

　　static_cast:基本数据类型转换。

　　const_cast:常量转化为非常量，或者反过来。

　　reinterpret_cast:任意类型转换而无须考虑安全和常量问题，不要轻易使用。

　　dynamic_cast:运行时转换，运行时要进行类型检查，存在继承关系之间（类中要有虚函数才能进行此转换,需检查类型信息，而类型信息保存在虚函数表中）。

　　8.抽象类与抽象方法
　　抽象类包含抽象方法也可以包含具体数据、具体方法。
　　类即时不含有抽象方法，也可以声明为抽象类。
　　抽象类不能被实例化。
　　9.受保护访问：
　　private:本类可见（也是c++初始化列表的原因，因为子类不可方位基类的private字段，需要调用基类的构造函数）
　　public:对所有类可见
　　protected:本包和所有子类可见（c++只对子类可见）
　　默认(无修饰符)：对本包可见

三.object：所有类的超类 ：

　　在java中,只有基本类型不是对象，其他类型（包括数组，枚举）都是对象，都扩展于超类
　    Object类是Java中所有类的祖先——每一个类都由它扩 展而来。在不给出超类的情况下，Java会自动把Object 作为要定义类的超类。 
        可以使用类型为Object的变量指向任意类型的对象。但 要对它们进行专门的操作都要进行类型转换。
　　equals方法：定义子类的equals方法时，可调用超类的equals方法。 super.equals（otherObject）
　　hashCode方法：Object类中的hashCode方法导出某个对象的散列 码。散列码是任意整数，表示对象的存储地址。 两个相等对象的散列码相等。

四.泛型数组列表：

　　利用ArrayList类，课允许程序在运行时确定数组的大小。

        ArrayList是一个采用类型参数的泛类型。
五.对象包装器与自动装箱：
　　每个基本类型都有之对应的类(对象包装类)
　　对象包装类不允许修改其中的值，同时也是final声明的
　　使用包装器声明变量时，其==表示其是否指向同一个对象，因此
　　两个对象包装器比较时调用equal方法

六.参数数量可变的方法
　　java 使用持有者类型(IntHolder、BooleanHold等)
　　可变参数 使用：public static double max(double… value)；实际上将若干参数绑定在数组中传递该max函数：public static void main(String… args)。
七.枚举类：
　　实际上是一个类，包含若干个实例，因此两个枚举类型的值比较，直接使用 == ，永远不要调用equal。 
　　所有的枚举类型都是Enum类的子类。所以他们继承了这个类的许多方法String toString() //返回枚举常量名
　　static Enum valueOf（Class enumClass,String name）//返回指定名字给定类的枚举常量
　　int ordinal() //返回在enum声明中枚举常量的索引 （从0 开始）
　　int compareTo(E other) //在枚举中的顺序比较
八.反射：
　　反射被大量用在javaBeans中。
　　反射的作用：
　　①在运行中分析类的能力
　　②在运行在查看类的对象
　　③实现通过的数组操作代码
　　④利用Method对象。

第二部分：实验部分

1、实验目的与要求

(1) 理解继承的定义；

(2) 掌握子类的定义要求

(3) 掌握多态性的概念及用法；

(4) 掌握抽象类的定义及用途。

2、实验内容和步骤

实验1：测试程序1（10分）

5-1程序代码如下：

package inheritance;

/**
* This program demonstrates inheritance.
* @version 1.21 2004-02-21
* @author Cay Horstmann
*/
public class ManagerTest
{
public static void main(String[] args)
{
// construct a Manager object 构造一个manager对象
var boss = new Manager("Carl Cracker", 80000, 1987, 12, 15); //将经理放到数组中去
boss.setBonus(5000); //由boss.setBonus单独设置津贴，其中setBonus是Manager的特有方法

  var staff = new Employee\[3\];     //定义一个包含三个雇员的数组

  // fill the staff array with Manager and Employee objects

  staff\[0\] = boss;        // 父类可以引用子类  
  staff\[1\] = new Employee("Harry Hacker", 50000, 1989, 10, 1);   //将经理和雇员都放到数组中去  
  staff\[2\] = new Employee("Tommy Tester", 40000, 1990, 3, 15);

  // print out information about all Employee objects  
  for (Employee e : staff)     //for循环打印出各个雇员对象的信息  
     System.out.println("name=" + e.getName() + ",salary=" + e.getSalary());  

}
}

　　运行结果如下：

5-2程序代码如下：

package inheritance;

import java.time.*;

public class Employee
{
private String name;//private定义了一个只能在该类中访问的字符串常量
private double salary;
private LocalDate hireDay;

public Employee(String name, double salary, int year, int month, int day)//定义变量
{
this.name = name;//将局部变量的值传递给成员变量
this.salary = salary;
hireDay = LocalDate.of(year, month, day);
}//一个构造器，构造器与类同名

public String getName()
{
return name;
}//访问器

public double getSalary()
{
return salary;
}//访问器

public LocalDate getHireDay()
{
return hireDay;
}//访问器

public void raiseSalary(double byPercent)
{
double raise = salary * byPercent / 100;
salary += raise;
}
}

　　程序运行结果如下：

5-3程序代码如下：

package inheritance;

public class Manager extends Employee //由继承Employee类来定义Manager类的格式，关键字extend表示继承
{
private double bonus;

/**
* @param name the employee's name
* @param salary the salary
* @param year the hire year
* @param month the hire month
* @param day the hire day
*/
public Manager(String name, double salary, int year, int month, int day)
{
super(name, salary, year, month, day); //调用超类Employee中含有这些参数的构造器
bonus = 0;
}

public double getSalary()
{
double baseSalary = super.getSalary(); //用关键字super调用超类Employee中的getsalary方法
return baseSalary + bonus;
}

public void setBonus(double b)
{
bonus = b;
}
}

　　程序运行结果如下：

删除程序中Manager类、ManagerTest类，背录删除类的程序代码，在代码录入中理解父类与子类的关系和使用特点。

删除Manager类程序代码如下：

package inheritance;

public class Manager extends Employee //由继承Employee类来定义Manager类的格式，关键字extend表示继承
{
private double bonus;

/**
* @param name the employee's name
* @param salary the salary
* @param year the hire year
* @param month the hire month
* @param day the hire day
*/
public Manager(String name, double salary, int year, int month, int day)
{
super(name, salary, year, month, day); //调用超类Employee中含有这些参数的构造器
bonus = 0;
}
@Override
public double getSalary()
{
double baseSalary = super.getSalary(); //用关键字super调用超类Employee中的getsalary方法
return baseSalary + bonus;
}

public void setBonus(double b)
{
bonus = b;
}
}

　　删除ManagerTest类程序代码如下：

package inheritance;

/**
* This program demonstrates inheritance.
* @version 1.21 2004-02-21
* @author Cay Horstmann
*/
public class ManagerTest
{
public static void main(String[] args)
{
// construct a Manager object 构造一个manager对象
var boss = new Manager("Carl Cracker", 80000, 1987, 12, 15); //将经理放到数组中去
boss.setBonus(5000); //由boss.setBonus单独设置津贴，其中setBonus是Manager的特有方法

  var staff = new Employee\[3\];     //定义一个包含三个雇员的数组

  // fill the staff array with Manager and Employee objects

  staff\[0\] = boss;        // 父类可以引用子类  
  staff\[1\] = new Employee("Harry Hacker", 50000, 1989, 10, 1);   //将经理和雇员都放到数组中去  
  staff\[2\] = new Employee("Tommy Tester", 40000, 1990, 3, 15);

  // print out information about all Employee objects  
  for (Employee e : staff)     //for循环打印出各个雇员对象的信息  
     System.out.println("name=" + e.getName() + ",salary=" + e.getSalary());  

}
}

　　程序运行结果如下:

实验1：测试程序2（10分）

5-4程序代码如下：

package abstractClasses;

/**
* This program demonstrates abstract classes.
* @version 1.01 2004-02-21
* @author Cay Horstmann
*/
public class PersonTest
{
public static void main(String[] args)
{
var people = new Person[2]; //定义一个包含2个雇员的数组

  // fill the people array with Student and Employee objects  
  people\[0\] = new Employee("Harry Hacker", 50000, 1989, 10, 1);  
  people\[1\] = new Student("Maria Morris", "computer science");   //将雇员和学生的对象填充到Person引用数组

  // print out names and descriptions of all Person objects  
  for (Person p : people)  
     System.out.println(p.getName() + ", " + p.getDescription());   // 输出对象的姓名和信息描述  

}
}

　　程序运行结果如下：

5-5程序代码如下：

package abstractClasses;

public abstract class Person // 使用abstract关键字
{
public abstract String getDescription(); // 定义抽象类型person
private String name;

public Person(String name)
{
this.name = name;//将局部变量的值赋给成员变量
}//为子类person类的构造器提供代码的构造器
public String getName()
{
return name; //Person类中还保存着姓名和一个返回姓名的方法
}//构造器
}

　　程序运行结果如下：

5-6程序代码如下：

package abstractClasses;

import java.time.*;

public class Employee extends Person //扩展了一个子类Person
{
private double salary;
private LocalDate hireDay;

public Employee(String name, double salary, int year, int month, int day)//定义变量
{
super(name);
this.salary = salary;
hireDay = LocalDate.of(year, month, day);//hireday使用LocalDate的方法
}

public double getSalary()
{
return salary;
}

public LocalDate getHireDay()
{
return hireDay;
}

public String getDescription()
{
return String.format("an employee with a salary of $%.2f", salary);
}

public void raiseSalary(double byPercent)
{
double raise = salary * byPercent / 100;
salary += raise;
}
}

　　程序运行结果如下：

5-7程序代码如下：

package abstractClasses;

public class Student extends Person //扩展了一个子类Student
{
private String major;

/**
* @param name the student's name
* @param major the student's major
*/
public Student(String name, String major)
{
// pass name to superclass constructor
super(name);
this.major = major; //将名称传递给超类构造函数
}

public String getDescription()
{
return "a student majoring in " + major; //返回学生信息
}
}

　　程序运行结果如下：

删除程序中Person类，PerTest类，背景录入删除类的程序代码，在代码录入中理解抽象类与子类的关系和使用特点。

删除Person类程序代码如下：

package abstractClasses;

public abstract class Person // 使用abstract关键字
{
public abstract String getDescription(); // 定义抽象类型person
private String name;

public Person(String name)
{
this.name = name;//将局部变量的值赋给成员变量
}//为子类person类的构造器提供代码的构造器
public String getName()
{
return name; //Person类中还保存着姓名和一个返回姓名的方法
}//构造器
}

　删除PersonTest类程序代码如下：　

package abstractClasses;

/**
* This program demonstrates abstract classes.
* @version 1.01 2004-02-21
* @author Cay Horstmann
*/
public class PersonTest
{
public static void main(String[] args)
{
var people = new Person[2]; //定义一个包含2个雇员的数组

  // fill the people array with Student and Employee objects  
  people\[0\] = new Employee("Harry Hacker", 50000, 1989, 10, 1);  
  people\[1\] = new Student("Maria Morris", "computer science");   //将雇员和学生的对象填充到Person引用数组

  // print out names and descriptions of all Person objects  
  for (Person p : people)  
     System.out.println(p.getName() + ", " + p.getDescription());   // 输出对象的姓名和信息描述  

}
}

　　程序运行结果如下：

实验1：测试程序3（11分）

5-8程序代码如下：

package equals;

/**
* This program demonstrates the equals method.
* @version 1.12 2012-01-26
* @author Cay Horstmann
*/
public class EqualsTest
{
public static void main(String[] args)
{
var alice1 = new Employee("Alice Adams", 75000, 1987, 12, 15);
var alice2 = alice1;
var alice3 = new Employee("Alice Adams", 75000, 1987, 12, 15);
var bob = new Employee("Bob Brandson", 50000, 1989, 10, 1);

  System.out.println("alice1 == alice2: " + (alice1 == alice2));

  System.out.println("alice1 == alice3: " + (alice1 == alice3));

  System.out.println("alice1.equals(alice3): " + alice1.equals(alice3));

  System.out.println("alice1.equals(bob): " + alice1.equals(bob));

  System.out.println("bob.toString(): " + bob);

  var carl = new Manager("Carl Cracker", 80000, 1987, 12, 15);  
  var boss = new Manager("Carl Cracker", 80000, 1987, 12, 15);  
  boss.setBonus(5000);  
  System.out.println("boss.toString(): " + boss);  
  System.out.println("carl.equals(boss): " + carl.equals(boss));  
  System.out.println("alice1.hashCode(): " + alice1.hashCode());  
  System.out.println("alice3.hashCode(): " + alice3.hashCode());  
  System.out.println("bob.hashCode(): " + bob.hashCode());  
  System.out.println("carl.hashCode(): " + carl.hashCode());  

}
}

　　程序运行结果如下：

5-9程序代码如下：

package equals;

import java.time.*;
import java.util.Objects;

public class Employee
{
private String name;//private定义了一个只能在该类中访问的字符串变量
private double salary;
private LocalDate hireDay;
//创建私有属性
public Employee(String name, double salary, int year, int month, int day)
{
this.name = name;
this.salary = salary;
hireDay = LocalDate.of(year, month, day);
}

public String getName()
{
return name;
}

public double getSalary()
{
return salary;
}

public LocalDate getHireDay()
{
return hireDay;
}//访问器

public void raiseSalary(double byPercent)
{
double raise = salary * byPercent / 100;
salary += raise;
}

public boolean equals(Object otherObject)
{
// a quick test to see if the objects are identical 快速测试这些对象是否相同
if (this == otherObject) return true;

  // must return false if the explicit parameter is null   如果显示参数为空，必须返回false  
  if (otherObject == null) return false;

  // if the classes don't match, they can't be equal   如果第几个类不匹配，则他们不相同  
  if (getClass() != otherObject.getClass()) return false;

  // now we know otherObject is a non-null Employee   //其他对象为非空Employee类  
  var other = (Employee) otherObject;

  // test whether the fields have identical values   //测试是不是有相同值  
  return Objects.equals(name, other.name)  
     && salary == other.salary && Objects.equals(hireDay, other.hireDay);  

}

public int hashCode()
{
return Objects.hash(name, salary, hireDay);
}

public String toString() //把其他类型的数据转换为字符串类型的数据
{
return getClass().getName() + "[name=" + name + ",salary=" + salary + ",hireDay="
+ hireDay + "]";
}
}

　　程序运行结果如下：

5-10程序代码如下：

package equals;

public class Manager extends Employee //扩展了一个子类Manager
{
private double bonus; //创建一个私有属性

public Manager(String name, double salary, int year, int month, int day)//定义变量
{
super(name, salary, year, month, day);//调用了父类的构造器
bonus = 0;
}

public double getSalary()
{
double baseSalary = super.getSalary();//更改器
return baseSalary + bonus;
}

public void setBonus(double bonus)
{
this.bonus = bonus;
}

public boolean equals(Object otherObject)
{
if (!super.equals(otherObject)) return false;
var other = (Manager) otherObject;
// super.equals checked that this and other belong to the same class 用super.equals检查这个类和其他类是否属于同一个类
return bonus == other.bonus;
}

public int hashCode()
{
return java.util.Objects.hash(super.hashCode(), bonus);
}

public String toString()//吧其他类型的数据转换为字符串类型的数据
{
return super.toString() + "[bonus=" + bonus + "]";
}
}

　　程序运行结果如下：

实验2：编程练习（20分）

程序代码如下：

import java.util.Scanner;

abstract class Shape {
double PI = 3.14;

public abstract double getPerimeter();

public abstract double getArea();  

}

class Rectangle extends Shape {
int wide, len;

Rectangle(int a, int b) {  
    wide = a;  
    len = b;  
}

@Override  
public double getPerimeter() {  
    // TODO Auto-generated method stub  
    return 2 \* (wide + len);  
}

@Override  
public double getArea() {  
    // TODO Auto-generated method stub  
    return wide \* len;  
}

public String toString(){  
    return "\[width=" + wide + ", length=" + len + "\]";  
}  

}

class Circle extends Shape {
int radius;

Circle(int \_radius) {  
    radius = \_radius;  
}

@Override  
public double getPerimeter() {  
    // TODO Auto-generated method stub  
    return radius \* 2 \* PI;  
}

@Override  
public double getArea() {  
    // TODO Auto-generated method stub  
    return radius \* radius \* PI;  
}

public String toString(){  
    return "\[radius=" + radius + "\]";  
}

}

public class Main {
public static void main(String[] args) {
Scanner in = new Scanner(System.in);
int n = in.nextInt();
in.nextLine();
Shape A[] = new Shape[n];
int k = 0, j = 0;
double sumAllArea = 0, sumAllPerimeter = 0;
for (int i = 0; i < n; i++) {
String S = in.next();
if (S.equals("rect")) {
int wide = in.nextInt(), len = in.nextInt();
in.nextLine();
A[i] = new Rectangle(wide, len);
} else if (S.equals("cir")) {
int radius = in.nextInt();
in.nextLine();
A[i] = new Circle(radius);
}
sumAllArea += A[i].getArea();
sumAllPerimeter += A[i].getPerimeter();
}

    System.out.println(sumAllPerimeter);  
    System.out.println(sumAllArea);  
    System.out.print("\[");  
    for (int i = 0; i < n; i++) {  
        if(i != 0)  
            System.out.print(", ");  
        if (A\[i\] instanceof Rectangle) {  
                System.out.print("Rectangle ");  
            System.out.print(A\[i\].toString());  
        }  
        else {  
                System.out.print("Circle ");  
            System.out.print(A\[i\].toString());  
        }  
    }

    System.out.println("\]");

    for(int i = 0;i < n;i++) {  
        if(A\[i\] instanceof Rectangle) {  
            System.out.println("class Rectangle,class Shape");  
        }else {  
            System.out.println("class Circle,class Shape");

        }  
    }  
    in.close();  
}  

}

　　程序运行结果如下：

3. 实验总结：（10分）

通过这两周的学习，基本掌握了Java中继承的用法和作用，理解继承的定义，通过这次实验，我学习到了子类的定义要求，掌握多态性的概念及用法，掌握抽象类的定义方法及用途，理解了 ArrayList类的定义方法及用法，知道了枚举类定义方法及用途。通过继承内容在编程中的应用，代码的逻辑结构更清晰，对我们的算法设计思维也有所帮助，同时，在自己自主学习过程中依然有碰到困难，通过自己看书查资料有所了解，平时会加强自主学习，努力解决在学习中遇到的问题。