• 实验 4：类和对象2

    一、实验目的

    1. 掌握类的设计、定义、实现和测试
    2. 深度理解面向对象编程思维与结构化编程思维的不同

    二、实验准备

    实验前，请围绕以下内容复习/学习指定内容

    1. C++程序以项目文件方式组织的多文件结构
      学习教材「5.6.1 节 C++程序的一般组织结构」
    2. 编译预处理指令
      学习教材「5.6.4 节 编译预处理指令」
    3. 类和对象的定义和使用
      复习第 4 章相关内容

    三、实验内容

    1. 练习将 C++ 程序以项目文件组织的多文件结构方式编写
      将实验 3 中的 4-20 以多文件结构方式重写

    2. 基于已有信息，补足并扩充程序，体会面向对象编程与结构化编程思维的不同。 在 graph 文件夹里提供有三个文件
      基于已有信息，补足并扩充程序，体会面向对象编程与结构化编程思维的不同。
      在 graph 文件夹里提供有三个文件

    文件 文件内容说明
    graph.h 类 Graph 的声明
    graph.cpp 类 Graph 的实现
    main.cpp 类 Graph 的测试：定义 Graph 类的对象，调用 public 接口绘制图形

    要求如下：

    • 新建一个项目，添加以上三个文件到项目中。

    • 补足 graph.cpp 中类的成员函数 draw()的实现，使得在 main()中对类的测试能够实现以下显示效果：

    代码 效果
    • 扩展类 Graph 的功能（选做）
      • 支持重新设置显示的字符、尺寸，每次重新设置后，自动重绘图形；
      • 支持图形的前景色、背景色设置和调整；
      • 支持通过方向键控制图形水平移动或垂直移动，等等。
    1. 基于需求描述设计、定义并实现类 Fraction，并编写代码完成测试。
      具体要求描述如下：
      设计一个类 Fraction 描述分数（两个整数的比值）

      类 Fraction 的数据成员包括两个 int 型变量 top 和 bottom，分别代表分子和分母。

      经过分析后，通过设计和实现接口（即成员函数）实现如下要求：

    • 类 Fraction 的基本功能列表

      • 定义 Fraction 类对象时，支持如下形式：

        提示：通过编写构造函数实现，并且，基于不同情形，编写重载构造函数。
      • Faction 类对象能够进行如下操作：
        • 加、减、乘、除运算
        • 对两个分数值进行比较运算，返回其大小关系
        • 分数的输入、输出
      • 通过定义成员函数来实现。设计每一个成员函数时，从以下几个方面考虑：
        • 成员函数的功能；
        • 是否需要形参和返回值，如果需要，需要几个参数，参数的类型是什么，返回值的类型是什么

    • 类 Fraction 的扩展功能（选做）

      • 对分数进行规范化处理，确保分数在形式上，只有分子为负数，并且，分数值是约简形式。
        即：
        2/-3 经过规范化处理后，转换为-2/3
        15/21 经过规范化处理后，转换为 5/7
        -2/-6 经过规范化处理后，转换为 1/3
      • 实现分数到十进制之间的转换
        例如：3/4 会转换为 0.75 输出

    • 设计并实现好 Fracton 类后，在 main()中测试时，要测试到各种情形，以确保你所设计和实现的类的各项功能都能正常运行。

    • 以项目文件组织的多文件结构方式编写（fraction.h, fraction.cpp, main.cpp）

    四、实验结论

    0. 实验内容 1

    • 如何在 Dev-Cpp 中创建多文件结构工程
      • 文件-新建-项目
      • 将 Project.h, Project.cpp, Main.cpp 添加到项目
      • GIF演示
    • C++ Code: 见上文
    • Java Code:
    Complex.java
package ex1;
public class Complex {
	private double real;
	private double imaginary;
	
	public Complex(double r0,double i0){
		real = r0;
		imaginary = i0;
	}
	
	public Complex(double r0){
		real = r0;
		imaginary = 0;
	}
	public Complex(Complex c0){
		real = c0.real;
		imaginary = c0.imaginary;
	}
	public void add(Complex c0) {
		real += c0.real;
		imaginary += c0.imaginary;
	}
	public void show() {
		if (imaginary > 0) System.out.println(real + "+" + imaginary + "i");
		else if(imaginary < 0) System.out.println(real + "-" + imaginary + "i");
		else System.out.println(real);
	}
}
    • console：

    1. 实验内容 2

    • 基于Graph graph1('*',5);的图像分析 draw() 算法：
      每一行输出的符号数为 2X行号-1 ，输出的空格数为 2X总行号-1 - 每行输出的符号数。
    • 实验环境：Dev C++ 5.11
    • C++ Code:
      • Graph.cpp:
    #define rap(a,b) for(int a=1;a<=b;++a)
#include<iostream>
#include"Graph.h"
using namespace std;
Graph::Graph(char s,int l){
	sign=s;
	line=l;
}
void Graph::draw(){
	rap(i,line){
		int tmp=line-i;
		//cout<<tmp<<endl;
		rap(j,tmp) cout<<" ";
		rap(j,2*i-1)cout<<sign;
		rap(j,tmp) cout<<" ";
		cout<<endl;
	}
	return ;
}

    + Graph.h:

    class Graph{
	protected:
		char sign;
		int line;		
	public:
		Graph(char s,int l);
		void draw();
};

    + main.cpp:

    #include "Graph.h"
int main(){
	Graph graph1('*',5);
	graph1.draw();
	Graph graph2('$',7);
	graph2.draw();
	return 0;
}
    • Java Code:
      • Graph.java:
    public class Graph {
	private static char sign;
	private static int line;
	public Graph(char s, int l) {
		sign = s;
		line = l;
	}
	public void draw() {
		for(int i = 1; i <= line; ++ i) {
			int tmp = line - i;
			for(int j = 1; j <= tmp; ++j) System.out.print(" ");
			for(int j = 1; j <= 2*i-1; ++j) System.out.print(sign);
			for(int j = 1; j <= tmp; ++j) System.out.print(" ");
			System.out.print("
");
		}
	}
	public void renew(char s, int l) {
		sign = s;
		line = l;
		draw();
	}
}

    + Main.java:

    	public static void main(String[] args) {
		// TODO 自动生成的方法存根
		Graph graph1=new Graph('*', 5);
		graph1.draw();
		Graph graph2=new Graph('$', 7);
		graph2.draw();
		graph2.renew('%', 8);
	}

    • console:

    • 选做部分：

      • 重新设置显示的字符、尺寸：
        • Code(Graph.h):void rewrite(char s,int l);
        • Code(Graph.cpp):
    void Graph::rewrite(char s,int l){
 	sign=s;
	line=l;
	draw();
} 

        - Code(Main.cpp):`graph2.rewrite('%',8);`
    - 演示:


    + 支持图形的前景色、背景色设置和调整；
    - 设置console输出的颜色：

    HANDLE consolehwnd=GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
SetConsoleTextAttribute(consolehwnd,Color);

    其中color为8位二进制数，高位存放前景色，低位存放背景色。
    - 颜色编号
    - Code(Graph.h):

    protected unsigned int forecolor,backcolor;
int str2color(string a);

        - Code(Graph.cpp):

    int Graph::str2color(string a)
{
	if (strcasecmp(a.c_str(), "black") == 0)return 0;
	if (strcasecmp(a.c_str(), "blue") == 0)return 1;
	if (strcasecmp(a.c_str(), "green") == 0)return 2;
	if (strcasecmp(a.c_str(), "lackblue") == 0)return 3;
	if (strcasecmp(a.c_str(), "red") == 0)return 4;
	if (strcasecmp(a.c_str(), "purple") == 0)return 5;
	if (strcasecmp(a.c_str(), "yellow") == 0)return 6;
	if (strcasecmp(a.c_str(), "white") == 0)return 7;
	if (strcasecmp(a.c_str(), "grey") == 0)return 8;
	return 0;
}
void Graph::setcolor(string fore, string back){
	forecolor=str2color(fore);
	backcolor=str2color(back);
}
void Graph::draw(){
	HANDLE consolehwnd=GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
	SetConsoleTextAttribute(consolehwnd,(forecolor<<4)+backcolor);
}

        - Code(Main.cpp):

    #include "Graph.h"
int main(){
	Graph graph1('*',5);
    graph1.setcolor("white","red");
	graph1.draw();
	Graph graph2('$',7);
	graph2.setcolor("blue","yello");
	graph2.draw();
	graph2.setcolor("grey","green");
	graph2.rewrite('%',8);
	return 0;
}

        - console:


    + 方向键控制图形移动:
    - Code(Main.cpp):

    	while(1){
		int ch=getch();
		switch(ch){
			case 72:if(offsety>0)offsety--;break;
			case 75:if(offsetx>0)offsetx--;break;
			case 77:offsetx++;break;
			case 80:offsety++;break;
		}
		system("cls"); 
		graph2.redraw(offsetx,offsety);
	}

        - Code(Graph.h):`void redraw(int x,int y);`
    - Code(Graph.cpp):

    void Graph::redraw(int x,int y){
	rap(j,y)cout<<endl;
	rap(i,line){
		int tmp=line-i;
		rap(j,x)cout<<" ";
		rap(j,tmp) cout<<" ";
		rap(j,2*i-1)cout<<sign;
		rap(j,tmp) cout<<" ";
		cout<<endl;
	}
}

        - 演示GIF:

    2. 实验内容 3

    • UML类图：
    • Code:
      • Fraction.java
    package ex3;
import java.util.Scanner;
public class Fraction {
	private int top;
	private int bottom;
	private int gcd(int a, int b) {
		return a % b == 0 ? b : gcd(b, a%b);
	}
	private int abs(int a) {
		return a > 0 ? a : -a;
	}
	public Fraction(int t, int b) {
		top = t;
		bottom = b;
	}
	public Fraction(int t) {
		top = t;
		bottom = 1;
	}
	public Fraction() {
		top = 0;
		bottom = 1;
	}
	public void simplify() {
		if(bottom < 0) { 
			top = - top;
			bottom = - bottom;
		}
		int g = gcd(abs(top),abs(bottom));
		top /= g;
		bottom /= g;
	}
	public void add(Fraction c0) {
		bottom = bottom * c0.bottom;
		top = top * c0.bottom + c0.top * bottom;
		simplify();
	}
	public void subtract(Fraction c0) {
		bottom = bottom * c0.bottom;
		top = top * c0.bottom - c0.top * bottom;
		if(bottom < 0) { 
			top = - top;
			bottom = - bottom;
		}
		simplify();
	}
	public void multiple(Fraction c0) {
		top *= c0.top;
		bottom *= c0.bottom;
		simplify();
	}
	public void divde(Fraction c0) {
		if(c0.top == 0) {
			System.out.println("Error: Zero can't be divided.");
			return ;
		}
		top *= c0.bottom;
		bottom *= c0.top;
		simplify();
	}
	public boolean compare(Fraction c0) {
		return top * gcd(bottom, c0.bottom) - c0.top 
				* gcd(bottom, c0.bottom) > 0 ? true : false;
	}
	@SuppressWarnings("resource")
	public void readln() {
		Scanner sc=new Scanner(System.in);
		System.out.println("Plz input the Numerator and Denominator");
		top = sc.nextInt();
		int tmp = sc.nextInt();
		while (tmp == 0) {
			System.out.println("Zero can't be the Denominator, plz try again!");
			tmp = sc.nextInt();
		}
		bottom = tmp;
	}
	public void writeln() {
		if(bottom != 1) System.out.println(top + "/" + bottom);
		else System.out.println(top);
	}
	public double todecimal() {
		return (double)top/bottom;
	}
}

    + Main.java

    package ex3;
public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		// TODO 自动生成的方法存根
		Fraction c1 = new Fraction (11,22);
		Fraction c2 = new Fraction (4);
		Fraction c3 = new Fraction ();
		c1.add(c2);
		c1.writeln();
		c1.subtract(c2);
		c1.writeln();
		c1.multiple(c2);
		System.out.println(c1.todecimal());
		c1.writeln();
		c1.divde(c2);
		c1.writeln();
 	}
}

    + Fraction.h

    #include<iostream>
#include<cmath>
using namespace std;
class Fraction
{
protected:
int top, bottom;
int gcd(int a, int b);
public:
Fraction(int t, int b);
Fraction(int t);
Fraction();
void simplify();
void add(Fraction c0);
void subtract(Fraction c0);
void multiple(Fraction c0);
void divde(Fraction c0);
bool compare(Fraction c0);
void readln();
void writeln();
double todecimal();
};

    + Fraction.cpp

    int Fraction::gcd(int a, int b) {
return a % b == 0 ? b : gcd(b, a%b);
}
Fraction::Fraction(int t, int b) {
top = t;
bottom = b;
}
Fraction::Fraction(int t) {
top = t;
bottom = 1;
}
Fraction::Fraction() {
top = 0;
bottom = 1;
}
void Fraction::simplify() {
if(bottom < 0) {
top = - top;
bottom = - bottom;
}
int g = gcd(abs(top),abs(bottom));
top /= g;
bottom /= g;
}
void Fraction::add(Fraction c0) {
bottom = bottom * c0.bottom;
top = top * c0.bottom + c0.top * bottom;
simplify();
}
void Fraction::subtract(Fraction c0) {
bottom = bottom * c0.bottom;
top = top * c0.bottom - c0.top * bottom;
if(bottom < 0) {
top = - top;
bottom = - bottom;
}
simplify();
}
void Fraction::multiple(Fraction c0) {
top *= c0.top;
bottom *= c0.bottom;
simplify();
}
void Fraction::divde(Fraction c0) {
if(c0.top == 0) {
cout << "Error: Zero can't be divided.
";
return ;
}
top *= c0.bottom;
bottom *= c0.top;
simplify();
}
bool Fraction::compare(Fraction c0) {
return top * gcd(bottom, c0.bottom) - c0.top* gcd(bottom, c0.bottom) > 0 ? true : false;
}
void Fraction::readln() {
cout << "Plz input the Numerator and Denominator" << endl;
cin >> top;
int tmp;
cin >> tmp;
while (tmp == 0) {
cout << "Zero can't be the Denominator, plz try again!" << endl;
cin >> tmp;
}
bottom = tmp;
}
void Fraction::writeln() {
if(bottom != 1) cout << top << "/" << bottom << endl;
else cout << top <<endl;
}
double Fraction::todecimal() {
return (double)top / bottom;
}

    + Main.cpp

    #include "Fraction.h"
#include <iomanip>
int main() {
Fraction c1 (11,-22);
Fraction c2 (4);
Fraction c3 ;
c1.writeln();
c1.add(c2);
c1.writeln();
cout << fixed<< setprecision(2) << c1.todecimal() << endl;
c1.subtract(c2);
c1.writeln();
c1.multiple(c2);
c1.writeln();
c1.divde(c2);
c1.writeln();
return 0;
}
    • console:
    • 选做部分：
      • 规范化处理:
    void Fraction:: simplify() {
	if(bottom < 0) {
		top = - top;
		bottom = - bottom;
	}
	int g = gcd(abs(top),abs(bottom));
	top /= g;
	bottom /= g;
}

    + 转换为十进制：

    double Fraction:: todecimal() {
	return (double)top / bottom;
}

    五、实验总结与体会

    • 多文件结构式的项目在日后实际开发中更容易进行多人合作。
    • 作为从C++衍生出来的Java，所有东西都必须置入一个类，没有类声明，只有类定义。
    • My pleasure to participate in the design of this experiment~
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  • 原文地址：https://www.cnblogs.com/shy-/p/8836105.html
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