Java实验5《面向对象——多态》

灰太狼 2021-11-23 00:10 344阅读 0赞

#### 一、实验目的 ####

1.  理解多态性和动态绑定
2.  存储、提取和操作ArrayList中的对象

#### 二、实验内容 ####

1.  【Person、Student、Employee类】（注：此题在书上原题基础上有修改）设计一个名为Person的类和它的两个名为Student和Employee子类。  
      每个人都有姓名和电话号码。学生有年级状态（大一、大二、大三或大四）。将这些状态定义为常量。一个雇员有工资和受聘日期。定义一个名为MyDate的类，包含数据域：year（年）、month（月）和day（日）。将各个类的数据域进行封装，并设置合理的读写访问器。  
    覆盖每个类中的toString方法，返回类名及相应的类中可以获取的所有信息构成的字符串，如Person类的toString方法返回“Person类：姓名为\*\*\* 电话为\*\*\*”；Student类的toString方法返回“Student类： 姓名为\*\*\* 电话为\*\*\* 年级为\*\*\*”。  
      在Student和Employee两个类中分别加入displayObject()方法，可以打印出对学生和雇员的提示消息，提示学生“to \*\*\*（学生姓名）：请按时交实验报告”，提示雇员“to \*\*\*（雇员姓名）：请按时上班”。  
      目标输出任务：

*  画出这些类的UML图。
 *  实现这些类。
 *  编写一个测试类，  
    1）创建方法public static void m1(Person p)，显示p的姓名；  
    2）创建方法public static void m2(Person p)，打印p的toString方法返回的字符串；  
    3）创建方法public static void m3(Person p)，如果p是Student类或者Employee类的实例，分别调用它们的displayObject()；  
    4）在主函数中创建Person、Student、Employee的对象实例，将它们均声明为Person类对象。将它们分别传入m1、m2和m3，体会多态。

** 1.1 UML图**  
![Alt][]

** 1.2 程序代码：**  
（1）TestProgram1类的源程序：

//TestProgram1类的源程序
    //此测试类用于测试Person类、Student类、Employee类
    public class TestProgram1{ 
         public static void main(String[] args){ 
         //在主函数中创建Person、Student、Employee的对象实例，
      //将它们均声明为Person类对象。将它们分别传入m1、m2和m3
               Person p1 = new Person("Annay", "15269358569");
               Person p2 = new Student("大一", "Boens", "14985685962");
               Person p3 = new Employee("10万/月", new MyDate("2018", "1", "20") , "Concy", "18659856589");
               
               //将对象p1分别传入方法m1、m2、m3中
               m1(p1);
               m2(p1);
               m3(p1);
               //将对象p2分别传入方法m1、m2、m3中
               m1(p2);
               m2(p2);
               m3(p2);
    
               //将对象p3分别传入方法m1、m2、m3中
               m1(p3);
               m2(p3);
               m3(p3);
             
         }//mian方法结束
    
         //显示p的姓名
         public static void m1(Person p){ 
               System.out.println( p.getName() );
         }//m1结束
    
         //打印p的toString方法返回的字符串
         public static void m2(Person p){ 
              System.out.println( p.toString() );
         }//m2结束
    
          //如果p是Student类或者Employee类的实例，分别调用它们//的displayObject()
         public static void m3(Person p){ 
               if(p instanceof Student)
                     ((Student)p).displayObject();
               else if(p instanceof Employee)
                     ((Employee)p).displayObject();
         }//m3结束
    }//TestClass结束

（2）Person类的源程序：

//Person类的源程序
    public class Person { 
        private String name;
        private String numbers;
    
        public Person(){ 
    
        }
       
        public Person(String name, String numbers){ 
             this.name = name;
             this.numbers = numbers;
        }
    
        public String getName(){ 
             return name;
        }
    
        public String getNumbers(){ 
               return numbers;
        }
    
        public void setName(String name){ 
              this.name = name;
        }
    
        public void setNumbers(String numbers){ 
                this.numbers = numbers;
        }
        
        public String toString(){ 
              return "Person类：姓名为" + name + " 电话为" + numbers;
        }
    }

（3）Student类的源程序：

//Student类的源程序
    public class Student extends Person{ 
         private String status;
    
         public Student(){ 
    
         }
    
         public Student(String status, String name, String numbers){ 
              super(name, numbers);
              this.status = status;
         }
    
         public String getStatus(){ 
              return status;
         }
     
         public void setStatus(String status){ 
              this.status = status;
         }
    
         public void displayObject(){ 
             System.out.println("to " + super.getName() + "：请按时交实验报告");
         }
         
        public String toString(){ 
            return "Student类：姓名为" + super.getName() + " 电话为" 
                    + super.getNumbers() + " 年级为" + status;
        }
    }

（4）Employee类的源程序：

//Employee类的源程序
    public class Employee extends Person { 
        private String salary;
        private MyDate dateOfEmployment=new MyDate();
    
        public Employee(){ 
        	
        }
    
        public Employee(String salary,MyDate dateOfEmployment,String name,String numbers){ 
        	super(name,numbers);
        	this.salary = salary;
        	this.dateOfEmployment = dateOfEmployment;
        }
    
        public String getSalary(){ 
        	return salary;
        }
    
        public void setSalary(String salary){ 
            this.salary = salary;
        }
    
        public MyDate getDateOfEmployment(){ 
        	return dateOfEmployment;
        }
    
        public void setDateOfEmployment(MyDate dateOfEmployment){ 
            this.dateOfEmployment = dateOfEmployment;
         }
    
        public void displayObject(){ 
        	System.out.println("to "+ super.getName() + ": 请按时上班");
        }
    
        public String toString(){ 
             return "Employee类：姓名为" + super.getName() 
    + " 电话为" + super.getNumbers() + " 工资为" + salary;
       }
    }

（5）MyDate类的源程序：

//MyDate类的源程序：
    public class MyDate{ 
    	private String year;
    	private String month;
    	private String day;
            
            public MyDate(){ 
                
            }
    
            public MyDate(String year, String month, String day){ 
                 this.year = year;
                 this.month = month;
                 this.day = day;
            } 
    
            public String getYear(){ 
                 return year;
            }
    
            public String getMonth(){ 
                 return month;
            }
    
            public String getDay(){ 
                   return day;
             }
    
            public void setYear(){ 
                  this.year = year;
            }
    
            public void setMonth(String month){ 
                this.month = month;
            }
    
            public void setDay(String day){ 
               this.day = day;       
            }
    }

**  1.3 运行结果与分析：**  
![Alt][Alt 1]  
    运行正确，符合题目要求。创建三个类的实例，三个测试方法，每个实例都用三个方法测试。

**  1.4 心得体会：**  
    此题主要是三个类之间的继承与多态关系应用，先画UML图再一次性写出三个类，当然还有额外的MyDate类，最后再写测试类，测试类中的方法调用需谨慎书写。这道题的难点在于不同类之间的方法与对象的调用，类的声明类型与实际类型的应用。

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1.  （P380, 11.5）【课程类Course】改写程序清单10-6中的Course类。 使用ArrayList代替数组来存储学生。不应该改变Course类的原始合约 **（即不要改变构造方法和方法的方法头定义，包括返回类型、方法名及参数列表，但私有的成员可以改变）。**

//程序清单10-6
    public class Course { 
      private String courseName;
      private String[] students = new String[100];
      private int numberOfStudents;
        
      public Course(String courseName) { 
        this.courseName = courseName;
      }
      
      public void addStudent(String student) { 
        students[numberOfStudents] = student;
        numberOfStudents++;
      }
      
      public String[] getStudents() { 
        return students;
      }
    
      public int getNumberOfStudents() { 
        return numberOfStudents;
      }  
    
      public String getCourseName() { 
        return courseName;
      }  
      
      public void dropStudent(String student) { 
        // Left as an exercise in Exercise 9.9
      }
    }

//程序清单10-5
    //【注意：请参考以下程序来测试Course类，同时注意在此段程序基础上，增加必要的代码，以完整地测试Course类中定义的所有方法】
    public class TestCourse { 
      public static void main(String[] args) { 
        Course course1 = new Course("Data Structures");
        Course course2 = new Course("Database Systems");
    
        course1.addStudent("Peter Jones");
        course1.addStudent("Brian Smith");
        course1.addStudent("Anne Kennedy");
    
        course2.addStudent("Peter Jones");
        course2.addStudent("Steve Smith");
    
        System.out.println("Number of students in course1: "
          + course1.getNumberOfStudents());
        String[] students = course1.getStudents();
        for (int i = 0; i < course1.getNumberOfStudents(); i++)
          System.out.print(students[i] + ", ");
        
        System.out.println();
        System.out.print("Number of students in course2: "
          + course2.getNumberOfStudents());
      }
    }

** 2.1 程序代码：**  
（1）Course类

//Course类
    import java.util.ArrayList;
    
    public class Course { 
      private String courseName;
      private ArrayList<String> students = new ArrayList<>();
        
      public Course(String courseName) { 
        this.courseName = courseName;
      }
      
      //添加学生
      public void addStudent(String student) { 
        students.add(student);
      }
      
      //输出学生姓名
      public String[] getStudents() { 
        int size = students.size();
        String[] st = new String[size];
        for(int i=0; i<students.size(); i++)
             st[i] = students.get(i);
        return st;
      }
    
      //返回数组大小
      public int getNumberOfStudents() { 
        return students.size();
      }  
    
      //返回课程名称
      public String getCourseName() { 
        return courseName;
      }  
      
      //删除学生
      public void dropStudent(String student) { 
        students.remove(student);
      }
    }

（2）TestCourse类

//TestCourse类
    public class TestCourse { 
      public static void main(String[] args) { 
        Course course1 = new Course("Data Structures");
        Course course2 = new Course("Database Systems");
    
        //输入coures1,course2的学生名字
        course1.addStudent("Peter Jones");
        course1.addStudent("Brian Smith");
        course1.addStudent("Anne Kennedy");
    
        course2.addStudent("Peter Jones");
        course2.addStudent("Steve Smith");
    
        //输出course1的名称
    	System.out.println("course1: " + course1.getCourseName());
    
        //输出course1的学生数量
        System.out.println("Number of students in course1: "
          + course1.getNumberOfStudents());
    
        //输出course1的学生名字
        String[] st1 = course1.getStudents();
        for (int i = 0; i < course1.getNumberOfStudents(); i++)
          System.out.print(st1[i] + ", ");
        
        System.out.println();
        System.out.println();
    
        System.out.println("After coures1 removes \"Peter Jones\" ");
        //删除courese1中的“Peter Jones”
        course1.dropStudent("Peter Jones");
    
        //输出删除后course1的学生数量
        System.out.println("Number of students in course1: "
          + course1.getNumberOfStudents());
    
        //输出删除后course1的学生名字
        String[] st3 = course1.getStudents();
        for (int i = 0; i < course1.getNumberOfStudents(); i++)
          System.out.print(st3[i] + ", ");
    
        System.out.println();
        System.out.println();
    
        //输出course2的名称
        System.out.println("course2: " + course2.getCourseName());
    
        //输出course2的学生数量 
        System.out.println("Number of students in course2: "
          + course2.getNumberOfStudents());
    
        //输出course2的学生名字
        String[] st2 = course2.getStudents();
        for (int i = 0; i < course2.getNumberOfStudents(); i++)
          System.out.print(st2[i] + ", ");
    
        System.out.println();
        System.out.println();
     
        System.out.println("After coures2 removes \"Steve Smith\" ");
    
        //删除courese2中的“Steve Smith”
        course2.dropStudent("Steve Smith");
    
        //输出删除后course2的学生数量
        System.out.println("Number of students in course2: "
          + course2.getNumberOfStudents());
    
        //输出删除后course2的学生名字
        String[] st4 = course2.getStudents();
        for (int i = 0; i < course2.getNumberOfStudents(); i++)
          System.out.print(st4[i] + ", ");
    
        System.out.println();
      }
    }

**  2.2 运行结果：**  
![Alt][Alt 2]

**  2.3 心得体会：**  
    此题主要是ArrayList类中的方法的调用与运用，再就是测试时运用所有已创建的方法以及调整输出格式。

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1.  附加题（可选做）（P381, 11.10）（利用继承实现MyStack）在程序清单11-10中，MyStack是用组合实现的。扩展ArrayList创建一个新的栈类。实现MyStack类。编写一个测试程序，提示用户输入5个字符串，然后以逆序显示这些字符串。

**  3.1 程序代码：**

import java.util.Scanner;   
    public class MyStack extends java.util.ArrayList{ 
          public MyStack(){ 
    
          }
    
          //实现获取栈的最后一个元素
          public Object peek(){ 
               return this.get(this.size()-1);
          }
         
          //创建栈的实例并把栈的最后一个元素传给实例对象，然后删除这个元素
          public Object pop(){ 
              Object o = this.get(this.size()-1);
              this.remove(this.size() - 1);
              return o;
          }
    
         //将这个实例对象放入一个新的栈中
         public void push(Object o){ 
            this.add(o);
         }
         
         //测试程序
         @SuppressWarnings("unchecked")
         public static void main(String[] args){ 
            Scanner input = new Scanner(System.in);
    
            System.out.println("请输入5个字符串: ");
            MyStack mystack = new MyStack();
            for(int i = 0; i < 5; i++) { 
               String st = input.next();
               mystack.push(st);
            }
    
            System.out.println("逆序输出为: ");
            for(int i=0; i<5; i++)
                System.out.print(mystack.pop() + " ");
    
            System.out.println();
            }//main方法结束
    
    }//MyStack类结束

**  3.2 运行结果及分析：**  
![Alt][Alt 3]  
  运行结果正确，输入5个字符串，利用MyStack逆序输出，但是编译时出现了一个小问题，不过不影响运行，具体说明见下。

**  3.3 心得体会：**  
  本题利用继承关系，创建MyStack继承类，关键在于思路。想清楚继承类中需要书写的方法，其实就三个，取栈的最后一个元素、取栈的最后一个元素再删除、向栈里面添加元素。再就是这三个方法的书写，直接使用泛型，调用时采用类似this.get()的方式调用就好。  
  本题遗留了一个小问题：  
![Alt][Alt 4]  
  程序编译显示以上错误，后经过检查是使用泛型时需要确定类型的问题，其中一种解决方法是添加注释：@SuppressWarnings(“unchecked”)  
  但是，貌似由于版本问题，问题依旧存在。  
  还有一个解决方法是泛型具体化，不过此方法在本题中不方便使用，所以问题暂未解决。

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[Alt]: /images/20211122/3a4a6def913e4b499ae04a82106a6596.png
[Alt 1]: /images/20211122/30ff606dae6d4960a39eb3e6eebb4ffc.png
[Alt 2]: /images/20211122/a837f1b69d394987bab7cefd9d0ab161.png
[Alt 3]: /images/20211122/faf2311e78c74d3a8fbb31dc52a97a48.png
[Alt 4]: /images/20211122/d703daa9090f4859909a2fc87d3ffa87.png