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作业学习目标

  1. 深入理解程序设计中算法与程序的关系;
  2. 深入理解java程序设计中类与对象的关系;
  3. 理解OO程序设计的第2个特征:继承、多态;
  4. 学会采用继承定义类设计程序(重点、难点);
  5. 能够分析与设计至少包含3个自定义类的程序;
  6. 掌握利用父类定义子类的语法规则及对象使用要求。

第一部分:总结第五章理论知识

类、超类、子类:
关键字extends表死后继承
Java用关键字extends代替了C++里的冒号(在Java中,所有的继承都是公有继承,没有C++里的私有继承和保护继承。
子类方法不能直接访问超类的私有域,如果一定要访问,则需要使用公用的接口(例如:超类中又一个私有的name,子类想要访问,就需要使用超类公有的getname()方法)
super不是一个对象的引用,不能将super赋给另一个对象变量,它只是一个只是编译器访问超类方法的特殊关键字
super调用构造器的语句一定是子类构造器的第一条语句,如果子类没有显式的调用超类的构造器,则将自动的调用超类默认(没有参数)的构造器。如果超类没有不带参数的构造器,并且在子类的构造器中有没有显式的调用超类的其他构造器,则Java编译器将报告错误。
回忆一下:this关键字有两个作用:1.引用隐式参数,2.调用该类其他的构造器。super关键字也有两个作用:1.调用超类的方法,2.调用超类的构造器
(重要概念)一个对象变量(例如,变量e)可以指示多种实际类型的现象叫做多态(例如Employee对象引用可以存Employee也可以存Manager)。在运行时能够自动的选择调用哪个方法的现象成为动态绑定。
在Java中,不需要将方法声明为虚拟方法,动态绑定是默认的处理方式。如果不希望让一个方法具有虚拟特征,可以将它标记为final
Java不支持多继承,可以使用接口实现多继承。
所有数组都要牢记创建它们的元素类型,并负责监督仅将类型兼容的引用存储到数组中。(如果new Manager[10],这个时候试图存储一个Employee的对象的引用就回引发ArrayStoreException异常)
理解方法调用:
编译器查看对象的声明类型和方法名
接下来,编译器将查看调用方法时提供的参数类型(如果没有找到或者经过类型转换后有多个签名与之匹配,就回报错)
如果是private、static、final 或者构造器,那么编译器将可以准确的知道应该调用哪个方法,我们将这种调用称为静态绑定
当程序运行时,并且采用动态绑定调用方法时,虚拟机一定调用与x所引用对象的实际类型最合适的哪个类的方法
override(重写=覆盖)、overload(重载)、polymorphism(多态)。注意static方法不能被重写,可以被重载,也可以继承。重写的概念是,参数列表、返回值、异常等等都要一样,才能叫做重写,否则是重载
希望阻止人们利用某个类定义子类,不允许扩展的类被称为final类。类中的特定方法也可以被声明为final。如果这样做,子类就不能覆盖这个方法(final类的所有方法自动编程final方法,但不包括域,这说明域还是可以改变的) - 这样做的意义是确保它们不回在子类中改变语义。
如果一个方法没有被覆盖并且很短,比那一起就能够对它进行优化处理,这个过程叫做==内联==,方法是否是内联方法由虚拟机来决定(虚拟机真强啊)
强制类型转换 - 进行类型转换的唯一原因是:在暂时护士对象的实际类型后,可以使用对象的全部功能,(例如manager对象用Employee e引用来存,那么e就不能调用Manager对象里的特定setbonus方法,只有强制类型转换为Manager的对象引用才行)
总结:
子类转超类(随便转)
超类转子类;需要强制类型转换,如果原来声明的不是这个子类的对象类型,还会报错(ClassCastException)。建议强制转换前使用instanceof判断
抽象类:
含有抽象方法的类一定是抽象类
抽象类也可以包含具体的方法(getter/setter等)
抽象类的子类也可以是抽象类,但如果子类不设置为抽象类,则应实现超类里的所有抽象方法
抽象类不能被实例化
下面归纳一下Java中用于控制可见性的4个访问修饰符:
仅对本类可见(private)、
对所有类可见(public)
对本包和所有子类可见(protected)
对本包可见(如果子类和父类是在同一个包里,则子类能够访问,否则不行)(默认,不需要修饰符,default可以不写)
Object:所有类的超类
可以使用Object类型的变量引用任何类型的对象
在Java中,只有基本类型(int、double、long…)不是对象。所有的数组类型,不管是对象数组还是基本类型的数组都扩展类Object类,即数组是对象
equals:Object类中的equals方法用于检测一个对象是否等于另外一个对象。这个方法将判断两个对象是否具有相同的引用.(对于String对象来说,equals比较的是字符串的内容是否相等,而‘= =’判断的是字符串引用的是不是同一个对象)
完美的equals方法的建议:
显式参数命名为otherObject,稍后需要将它转换称另一个叫做other的变量
检测this与otherObject是否引用同一个对象
检测otherObject是否为null,如果为null,返回false
比较this与otherObject是否属于同一个类
对所有需要比较的域进行比较。使用==比较基本类型域,equals比较对象域
hashCode:
散列码是由对象导出的一个整型值,两个不同的对象,其散列码基本不会相同
其值为对象的存储地址(String对象的hashCode不是存储地址,而是重写过的计算散列码的方法,因为java中相同内容字符串放在字符串池里)
最好使用null安全的方法:Objects.hashCode()
equals和hashCode方法必需一致
数组类型的域,用Arrays.hasCode获得散列码
toString:
Object定义里toString,用来打印对象所属类和散列码
强烈建议为每一个自定义类重写一个toString方法,用于调试
泛型数组列表
ArrayList(数组列表) ----> 数组的替代品,需要导入额外的包
java SE5.0之前不提供泛型类
set():设置指定位置元素值,传入下标和值
get():获得指定位置元素值,传入下标
add():插入元素
remove():删除一个元素,传入下标
对象包装器与自动拆装箱
基本类型都对应一个包装类
装箱和拆箱是编译器认可的,而不是虚拟机。编译器在生成类的字节码时,插入必要的方法调用。虚拟机只是执行这些字节码。
inValue() - 返回Integer对象的int值
toString(int i) - 数字类型转字符串(10进制)
toString(int i, int radix) - 返回数字基于radix进制的表示(原来是10进制的,例如toString(6, 2)返回110)
parseint(String s) - 字符串转数字(10进制)
parseint(String s, int radix) - 返回radix进制的String,的10进制表示,例如parseInt(“110”, 2) 返回6
valueOf(String s) - 同parseInt, 不过返回Integer对象
valueOf(String s, int radix) - 同parseInt,不过返回Integer对象
总结:toString方法传入的数字原来是10进制的,可以转10进制和其他进制的字符串。parseInt方法传入的字符串原来是10进制或者其他进制的,转为10进制。valueOf与parseInt相同,只是返回的是Integer对象,而parseInt返回int数字
参数可变的方法
传参的时候使用…
Main方法可以写成:public static void main(String… args) 与传数组没有区别
枚举类:了解就行。(P188)
继承设计技巧
将公共操作和域放在超类
不要使用受保护的域(pritected)
使用继承实现“is-a”关系
除非所有的继承的方法都有意义,否则不要使用继承
在覆盖方法时,不要改变预期的行为
使用多态,而非类型信息
不要过多的使用反射

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: 导入第5章示例程序,测试并进行代码注释。

测试程序1:

Ÿ   在elipse IDE中编辑、调试、运行程序5-1 —5-3(教材152页-153页) ;

Ÿ   掌握子类的定义及用法;

Ÿ   结合程序运行结果,理解并总结OO风格程序构造特点,理解Employee和Manager类的关系子类的用途,并在代码中添加注释;

Ÿ   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

5-1

package week6;

/**
* This program demonstrates inheritance.
* @version 1.21 2004-02-21
* @author Cay Horstmann
*/
public class ManagerTest
{
public static void main(String[] args)
{
// 构造管理器对象
var boss = new Manager("Carl Cracker", 80000, 1987, 12, 15);
boss.setBonus(5000);//根据boss.setBonus设置经理的津贴,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; //用manager和employee对象填充staff数组 staff[0] = boss;
staff[1] = new Employee("Harry Hacker", 50000, 1989, 10, 1);
staff[2] = new Employee("Tommy Tester", 40000, 1990, 3, 15); // 用for循环遍历的方法打印有关所有员工对象的信息
for (Employee e : staff)
System.out.println("name=" + e.getName() + ",salary=" + e.getSalary());
}
} 

 5-2

package week6;

import java.time.*;

public class Employee
{
private String name;
private double salary;
private LocalDate hireDay;//类的实例域定义 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;//返回name属性的值
} public double getSalary()
{
return salary;//返回salary属性的值
} public LocalDate getHireDay()
{
return hireDay;//返回一个hireDay属性的值;
} public void raiseSalary(double byPercent)//创建一个方法该方法的作用是计算上涨的薪水
{
double raise = salary * byPercent / 100;
salary += raise;
}
}

  5-3

package week6;

public class Manager extends Employee//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)//提供一个构造器
{
super(name, salary, year, month, day);//用super实现对超类构造器的调用
bonus = 0;
} public double getSalary()
{
double baseSalary = super.getSalary();
return baseSalary + bonus;
} public void setBonus(double b)//用super调用超类的方法
{
bonus = b;
}
}

5-1,5-2,5-3运行结果:

测试程序2:

Ÿ   编辑、编译、调试运行教材PersonTest程序(教材163页-165页);

Ÿ   掌握超类的定义及其使用要求;

Ÿ   掌握利用超类扩展子类的要求;

Ÿ   在程序中相关代码处添加新知识的注释;

删除程序中Person类、PersonTest类,背录删除类的程序代码,在代码录入中理解抽象类与子类的关系和使用特点

5-4

package week6;

/**
* 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];//创建一个 数组,数组包含两个雇员 // 用student和employee对象填充people数组
people[0] = new Employee("Harry Hacker", 50000, 1989, 10, 1);
people[1] = new Student("Maria Morris", "computer science"); // 打印所有Person对象的名称和描述
for (Person p : people)
System.out.println(p.getName() + ", " + p.getDescription());
}
}

 5-5

package week6;

public abstract class Person//创建一个抽象类
{
public abstract String getDescription();
private String name; public Person(String name)
{
this.name = name;
} public String getName()
{
return name;
}//person类中还保存着姓名和一个返回姓名的方法
}

5-6

package week6;

import java.time.*;

public class Employee extends Person//继承Person类来定义Employee类的格式,关键字extend表示继承
{
private double salary;
private LocalDate hireDay; public Employee(String name, double salary, int year, int month, int day)
{
super(name);//super关键字继承父类的方法
this.salary = salary;
hireDay = LocalDate.of(year, month, day);//hireDay使用localData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;
}

5-7

package week6;

public class Student extends Person//studen类继承person类
{
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;
} public String getDescription()
{
return "a student majoring in " + major;
}
}

运行结果

抽象类的特点:

A:抽象类和抽象方法必须用abstract关键字修饰

B:抽象类中不一定有抽象方法,但是有抽象方法的类必须定位为抽象类

C:抽象类不能实例化
因为他不是具体的,抽象类也有构造方法,但是不能实例化,那么构造方法的作用是什么呢?
用于子类访问父类数据的初始化。

D:抽象类的子类问题
a:如果不想重写抽象方法,该子类是一个抽象类
b:重写所有的抽象方法,这个时候子类是一个具体的类。

E:抽象类的实例化其实是靠具体的子类来实现的,是使用多态的方式

测试程序3:

Ÿ   编辑、编译、调试运行教材程序5-8、5-9、5-10,结合程序运行结果理解程序(教材174页-177页);

Ÿ   掌握Object类的定义及用法;

Ÿ   在程序中相关代码处添加新知识的注释。

5-8

package week6;

/**
* This program demonstrates the equals method.
* @version 1.12 2012-01-26
* @author Cay Horstmann
*/
public class EqualsTest//实现Employee类和Manager类的equals,hashCode方法
{
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()); //在这里实现Employee类和Manager类的hashCode方法
System.out.println("carl.hashCode(): " + carl.hashCode());
}
}

5-9

package week6;

import java.time.*;
import java.util.Objects; public class Employee
{
private String name;
private double salary;
private LocalDate hireDay; //类的实例域定义来存放的需要操作的数据; 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;
} public void raiseSalary(double byPercent)
{
double raise = salary * byPercent / 100;
salary += raise;
} public boolean equals(Object otherObject)
{
//检测this与otherObject是否引用同一个对象;
if (this == otherObject) return true; //检测otherObject是否为null,如果为null返回false;
if (otherObject == null) return false; //getClass方法将返回一个对象所属的类;
if (getClass() != otherObject.getClass()) return false; //知道otherObject是一个非空的Employee;
var other = (Employee) otherObject; // 测试字段是否具有相同的值;
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()
{
return getClass().getName() + "[name=" + name + ",salary=" + salary + ",hireDay="
+ hireDay + "]";
}
}

5-10

package week6;

public class Manager extends Employee//Employee类来定义Manager类的格式,关键字extend表示继承
{
private double bonus; public Manager(String name, double salary, int year, int month, int day)
{
super(name, salary, year, month, day);
bonus = 0;
} public double getSalary()
{
double baseSalary = super.getSalary();
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;
////检查这个和其他是否属于同一个类;
return bonus == other.bonus;
} public int hashCode()
{
return java.util.Objects.hash(super.hashCode(), bonus);
} public String toString()
{
return super.toString() + "[bonus=" + bonus + "]";
}
}

运行结果:

实验2编程练习

Ÿ   定义抽象类Shape:

属性:不可变常量double PI,值为3.14;

方法:public double getPerimeter();public double getArea())。

Ÿ   让Rectangle与Circle继承自Shape类。

Ÿ   编写double sumAllArea方法输出形状数组中的面积和和double sumAllPerimeter方法输出形状数组中的周长和。

Ÿ   main方法中

1)输入整型值n,然后建立n个不同的形状。如果输入rect,则再输入长和宽。如果输入cir,则再输入半径。
2) 然后输出所有的形状的周长之和,面积之和。并将所有的形状信息以样例的格式输出。
3) 最后输出每个形状的类型与父类型,使用类似shape.getClass()(获得类型),shape.getClass().getSuperclass()(获得父类型);

思考sumAllArea和sumAllPerimeter方法放在哪个类中更合适?

import java.util.Scanner;

public class Work
{ public static void main(String[] args)
{
Scanner in = new Scanner(System.in);
String rect = "rect";
String cir = "cir";
System.out.print("请输入所需图形的形状个数:");
int n = in.nextInt();
shape[] count = new shape[n];
for(int i=0;i<n;i++)
{
System.out.println("请输入图形形状:");
String input = in.next();
if(input.equals(rect))
{
double length = in.nextDouble();
double width = in.nextDouble();
System.out.println("长方形:"+"长:"+length+" 宽:"+width);
count[i] = new Rect(length,width);
}
if(input.equals(cir))
{
double radius = in.nextDouble();
System.out.println("圆:"+"半径:"+radius);
count[i] = new Cir(radius);
}
}
Work c = new Work();
System.out.println(c.sumAllPerimeter(count));
System.out.println(c.sumAllArea(count));
for(shape s:count)
{ System.out.println(s.getClass()+", "+s.getClass().getSuperclass());
}
}
public double sumAllArea(shape count[])
{
double sum = 0;
for(int i = 0;i<count.length;i++)
sum+= count[i].getArea();
return sum;
} public double sumAllPerimeter(shape count[])
{
double sum = 0;
for(int i = 0;i<count.length;i++)
sum+= count[i].getPerimeter();
return sum;
} } 1 public abstract class shape
2 {
3 double PI = 3.14;
4 public abstract double getPerimeter();
5 public abstract double getArea();
6 } public class Rect extends shape
{
private double width;
private double length;
public Rect(double w,double l)
{
this.width = w;
this.length = l;
}
public double getPerimeter()
{
double Perimeter = 2*(length+width);
return Perimeter;
}
public double getArea()
{
double Area = length*width;
return Area;
}
}
1 public class Cir extends shape
2 {
3 private double radius;
4
5 public Cir(double radius2) {
6 // TODO Auto-generated constructor stub
7 }
8 public double getPerimeter()
9 {
10 double Perimeter=2*PI*radius;
11 return Perimeter;
12 }
13 public double getArea()
14 {
15 double Area=PI*radius*radius;
16 return Area;
17 }
18 }

输出结果:

实验总结:

在本周的学习中,我学会了面向对象的特征之一继承的相关知识。在后面的两个实验中,我了解了在父类下定义子类的方法程序以及其中的注意点,比如子类会继承父类的所有方法和域,我体会到继承的优点,它可以轻松定义子类,使得设计应用程序更加简单。前面的实验要求进行注解,通过这种方式,感觉读代码理解更深,以后应该加强学习。

 

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