jmu-Java-PTA题解 ( jmu-Java-03面向对象基础-03-形状) 网安2312陈卓
问题要求
1. 定义长方形类与圆形类Circle
长方形类-类名：Rectangle，private属性：int width,length
圆形类-类名：Circle，private属性:int radius
编写构造函数：
带参构造函数:Rectangle(width, length),Circle(radius)
编写方法：
public int getPerimeter()，求周长。
public int getArea()，求面积。
toString方法，使用Eclipse自动生成。
注意：
- 计算圆形的面积与周长，使用Math.PI。
- 求周长和面积时，应先计算出其值(带小数位)，然后强制转换为int再返回。
2. main方法
- 输入2行长与宽，创建两个Rectangle对象放入相应的数组。
- 输入2行半径，创建两个Circle对象放入相应的数组。
- 输出1：上面2个数组中的所有对象的周长加总。
- 输出2：上面2个数组中的所有对象的面积加总。
- 最后需使用Arrays.deepToString分别输出上面建立的Rectangle数组与Circle数组
思考：如果初次做该题会发现代码冗余严重。使用继承、多态思想可以大幅简化上述代码。
输入样例:
1 2
3 4
7
1
输出样例:
69
170
[Rectangle [width=1, length=2], Rectangle [width=3, length=4]]
[Circle [radius=7], Circle [radius=1]]
关键点
- 类的设计与属性封装：Rectangle类和Circle类的属性width、length、radius均设为private，保证数据的安全性和封装性。通过构造函数Rectangle(width, length)和Circle(radius)为属性赋值，实现对象的初始化。
- 方法实现与计算逻辑：准确实现getPerimeter和getArea方法。长方形周长计算为(width + length) * 2，面积为width * length；圆形周长利用2 * Math.PI * radius计算，面积通过Math.PI * radius * radius计算，且都将计算结果强制转换为int类型返回。这确保了周长和面积的计算符合数学定义和题目要求。
- 输入输出处理：在main方法中，借助Scanner类从控制台读取用户输入的长、宽和半径数据。根据输入创建Rectangle和Circle对象，并将其存入相应数组。同时，累加每个对象的周长和面积，最后使用Arrays.deepToString输出数组内容，保证输入数据的有效利用和输出格式的规范性。
- 代码优化与复用：原始代码中Rectangle类和Circle类存在较多重复结构和方法，可通过继承和多态进行优化。定义抽象基类Shape，让Rectangle和Circle类继承它，实现抽象方法，从而减少重复代码，提高代码的可维护性和扩展性。在后续添加新图形类时，只需继承Shape类并实现相应抽象方法，无需大量重复编写相似代码。
解题步骤
第一步：设计 Rectangle 类和 Circle 类
在这一步中，我们分别创建了Rectangle类和Circle类，用于表示长方形和圆形。这两个类是整个程序的核心，它们封装了图形的属性和行为。
class Rectangle {
private int width;
private int length;
public Rectangle(int width, int length) {
this.width = width;
this.length = length;
}
public int getPerimeter() {
return (int) ((width + length) * 2);
}
public int getArea() {
return (int) (width * length);
}
@Override
public String toString() {
return "Rectangle [" +
"width=" + width +
", length=" + length +
']';
}
}
class Circle {
private int radius;
public Circle(int radius) {
this.radius = radius;
}
public int getPerimeter() {
return (int) (2 * Math.PI * radius);
}
public int getArea() {
return (int) (Math.PI * radius * radius);
}
@Override
public String toString() {
return "Circle [" +
"radius=" + radius +
']';
}
}
第二步：编写 Main 类进行输入处理和输出
读取输入的对象数量n，循环读取name age gender，调用有参构造函数创建对象，逆序遍历对象数组，输出对象信息，使用无参构造函数创建对象并输出。
import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Scanner in = new Scanner(System.in);
Rectangle[] rectangles = new Rectangle[2];
Circle[] circles = new Circle[2];
int perimeterSum = 0;
int areaSum = 0;
// 读取长和宽，创建Rectangle对象并计算周长和面积总和
for (int i = 0; i < 2; i++) {
int width = in.nextInt();
int length = in.nextInt();
rectangles[i] = new Rectangle(width, length);
perimeterSum += rectangles[i].getPerimeter();
areaSum += rectangles[i].getArea();
}
// 读取半径，创建Circle对象并计算周长和面积总和
for (int i = 0; i < 2; i++) {
int radius = in.nextInt();
circles[i] = new Circle(radius);
perimeterSum += circles[i].getPerimeter();
areaSum += circles[i].getArea();
}
System.out.println(perimeterSum);
System.out.println(areaSum);
System.out.println(Arrays.deepToString(rectangles));
System.out.println(Arrays.deepToString(circles));
in.close();
}
}
整体流程图：
整体代码：
import java.util.Scanner;
import java.util.Arrays;
class Rectangle{
private int width;
private int length;
public Rectangle(int width, int length){
this.width = width;
this.length = length;
}
public int getPerimeter(){
return (int)((this.width+this.length)*2);
}
public int getArea(){
return (int)(this.width*this.length);
}
public String toString() {
return "Rectangle " +
"[width=" + width +
", length=" + length +
']';
}
}
class Circle{
private int radius;
public Circle(int radius){
this.radius = radius;
}
public int getPerimeter(){
return (int)(2*Math.PI*this.radius);
}
public int getArea(){
return (int)(Math.PI*this.radius*this.radius);
}
public String toString() {
return "Circle " +
"[radius=" + radius + ']';
}
}
public class Main{
public static void main(String[] args){
Scanner in = new Scanner(System.in);
Rectangle[] e1 = new Rectangle[2];
Circle[] e2 = new Circle[2];
int sum1 = 0;
int sum2 = 0;
for(int i=0; i<2; i++){
int m = in.nextInt();
int n = in.nextInt();
e1[i] = new Rectangle(m,n);
sum1 = sum1 + e1[i].getPerimeter();
sum2 = sum2 + e1[i].getArea();
}
for(int i=0; i<2; i++){
int r = in.nextInt();
e2[i] = new Circle(r);
sum1 = sum1 + e2[i].getPerimeter();
sum2 = sum2 + e2[i].getArea();
}
System.out.println(sum1);
System.out.println(sum2);
System.out.println(Arrays.deepToString(e1));
System.out.println(Arrays.deepToString(e2));
}
}
思考：这两个类分别定义了各自的构造函数、计算周长和面积的方法以及toString方法，虽然功能上分别对应长方形和圆形的特性，但从代码结构上看，大量方法的定义和实现逻辑具有相似性。例如，两个类都需要通过构造函数初始化属性，都实现了计算周长和面积的方法，且在方法内部都涉及到计算结果的数据类型转换。这种冗余不仅使得代码量增加，还会给后续的维护和扩展带来困难。当需要修改计算逻辑或添加新的功能时，需要在多个类中重复进行修改，容易出现遗漏或不一致的情况。而继承和多态的思想可以有效解决这一问题。我们可以定义一个抽象的基类，如Shape类，在其中声明抽象方法getPerimeter和getArea，将图形的共性行为进行抽象。然后让Rectangle类和Circle类继承自Shape类，并分别实现这些抽象方法。这样，在main方法中，我们可以使用Shape类型的数组来存储不同的图形对象，通过多态性，统一调用getPerimeter和getArea方法进行周长和面积的计算，而无需关心具体是哪种图形对象。这种设计方式大幅简化了代码结构，提高了代码的复用性和可维护性。同时，如果后续需要添加新的图形类，如三角形、正方形等，只需让新类继承Shape类并实现抽象方法，就可以轻松融入现有程序，充分体现了面向对象编程的扩展性和灵活性。
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