python实验2

一实验目的
使学生掌握Python下类与对象的基本应用；
使学生掌握Python下继承与多态的基本应用；
使学生掌握Python接口的基本应用；
使学生掌握Python异常处理的基本应用；
二实验环境及实验准备
所需软件环境为Pyhton 3.x等；
掌握Python下类与对象、继承与多态的基本概念与应用；
掌握Python下接口的基本概念与应用；
掌握Python下异常处理的基本概念与应用
三实验内容
（一）、设计高校人员信息包，并完成测试
【题目描述】定义一个人员类People，其属性有：姓名、性别、年龄；基于People实现学生类Student，添加属性：学号、入学时间和入学成绩；基于People实现教师类Teacher，添加属性：职务、部门、工作时间；基于Student实现究生类Graduate，添加属性：研究方向和导师，分别定义其中的构造函数和输出函数。程序中定义各种类的对象，并完成测试。基于以上类利用接口实现在职研究生类 GradOnWork。
【源代码程序】

定义人员类 People

class People:
def init(self, name, gender, age):
self.name = name
self.gender = gender
self.age = age

def display(self):
    # 输出人员的基本信息
    print(f"姓名: {self.name}, 性别: {self.gender}, 年龄: {self.age}")

定义学生类 Student，继承自 People

class Student(People):
def init(self, name, gender, age, student_id, enrollment_date, enrollment_score):
super().init(name, gender, age)
self.student_id = student_id
self.enrollment_date = enrollment_date
self.enrollment_score = enrollment_score

def display(self):
    # 输出学生的具体信息
    super().display()
    print(f"学号: {self.student_id}, 入学时间: {self.enrollment_date}, 入学成绩: {self.enrollment_score}")

定义教师类 Teacher，继承自 People

class Teacher(People):
def init(self, name, gender, age, position, department, working_hours):
super().init(name, gender, age)
self.position = position
self.department = department
self.working_hours = working_hours

def display(self):
    # 输出教师的具体信息
    super().display()
    print(f"职务: {self.position}, 部门: {self.department}, 工作时间: {self.working_hours}")

定义研究生类 Graduate，继承自 Student

class Graduate(Student):
def init(self, name, gender, age, student_id, enrollment_date, enrollment_score, research_direction, advisor):
super().init(name, gender, age, student_id, enrollment_date, enrollment_score)
self.research_direction = research_direction
self.advisor = advisor

def display(self):
    # 输出研究生的具体信息
    super().display()
    print(f"研究方向: {self.research_direction}, 导师: {self.advisor}")

定义在职研究生类 GradOnWork，基于接口实现

class GradOnWork:
def init(self, name, gender, age, student_id, enrollment_date, enrollment_score, research_direction, advisor, company):
self.graduate = Graduate(name, gender, age, student_id, enrollment_date, enrollment_score, research_direction, advisor)
self.company = company

def display(self):
    # 输出在职研究生的具体信息
    self.graduate.display()
    print(f"公司: {self.company}")

测试用例

if name == "main":
print("=== 测试人员类 ===")
people = People("张三", "男", 30)
people.display()

print("\n=== 测试学生类 ===")
student = Student("李四", "女", 20, "S123", "2023-09-01", 95)
student.display()

print("\n=== 测试教师类 ===")
teacher = Teacher("王五", "男", 40, "教授", "计算机科学", 40)
teacher.display()

print("\n=== 测试研究生类 ===")
graduate = Graduate("赵六", "女", 23, "G456", "2020-09-01", 90, "人工智能", "张教授")
graduate.display()

print("\n=== 测试在职研究生类 ===")
grad_on_work = GradOnWork("孙七", "女", 25, "GW789", "2021-09-01", 92, "机器学习", "李教授", "某科技公司")
grad_on_work.display()

【运行测试】

（二）、以圆类为基础设计三维图形体系
【题目描述】设计三维图形类体系，要求如下：
设计三维图形功能接口，接口包含周长、面积、体积计算方法；
基于以上接口，首先定义点类，应包含x，y坐标数据成员，坐标获取及设置方法、显示方法等；
以点类为基类派生圆类，增加表示半径的数据成员，半径获取及设置方法，重载显示函数，并可计算周长和面积等；
以圆类为基础派生球类、圆柱类、圆锥类；要求派生类球、圆柱、圆锥中都含有输入和输出显示方法；并可计算面积、周长。
程序中定义各种类的对象，并完成测试。
【源代码程序】
import math

定义三维图形功能接口

class Shape3D:
def perimeter(self):
pass

def area(self):
    pass

def volume(self):
    pass

定义点类 Point

class Point:
def init(self, x, y):
self.x = x
self.y = y

def set_coordinates(self, x, y):
    self.x = x
    self.y = y

def display(self):
    # 输出点的坐标
    print(f"点坐标: ({self.x}, {self.y})")

定义圆类 Circle，继承自 Point

class Circle(Point):
def init(self, x, y, radius):
super().init(x, y)
self.radius = radius

def set_radius(self, radius):
    self.radius = radius

def display(self):
    # 输出圆的信息
    super().display()
    print(f"半径: {self.radius}")

def perimeter(self):
    return 2 * math.pi * self.radius

def area(self):
    return math.pi * self.radius ** 2

定义球类 Sphere，继承自 Circle 和 Shape3D

class Sphere(Circle, Shape3D):
def init(self, x, y, radius):
super().init(x, y, radius)

def display(self):
    # 输出球的信息
    super().display()
    print(f"球表面积: {self.area()}, 球体积: {self.volume()}")

def area(self):
    return 4 * math.pi * self.radius ** 2

def volume(self):
    return (4 / 3) * math.pi * self.radius ** 3

定义圆柱类 Cylinder，继承自 Circle 和 Shape3D

class Cylinder(Circle, Shape3D):
def init(self, x, y, radius, height):
super().init(x, y, radius)
self.height = height

def display(self):
    # 输出圆柱的信息
    super().display()
    print(f"高度: {self.height}, 表面积: {self.area()}, 体积: {self.volume()}")

def area(self):
    return 2 * math.pi * self.radius * (self.radius + self.height)

def volume(self):
    return math.pi * self.radius ** 2 * self.height

测试用例

if name == "main":
print("=== 测试点类 ===")
point = Point(1, 2)
point.display()

print("\n=== 测试圆类 ===")
circle = Circle(0, 0, 5)
circle.display()
print(f"圆的周长: {circle.perimeter()}")
print(f"圆的面积: {circle.area()}")

print("\n=== 测试球类 ===")
sphere = Sphere(0, 0, 5)
sphere.display()

print("\n=== 测试圆柱类 ===")
cylinder = Cylinder(0, 0, 5, 10)
cylinder.display()

【运行测试】

（三）、设计并实现计算不同职称的教师工资
【题目描述】设计教师接口，该接口包含教师工资计算方法。应用（一）中的高校人员信息包，设计不同职称的教师类：教授，副教授，讲师，教师的基本信息包括姓名、性别、出生年月、职称、课时工作量等属性。注意学校对教师每月工资的计算规定如下：固定工资+课时补贴；教授的固定工资为5000元，每个课时补贴50元；副教授的固定工资为3000元，每个课时补贴30元;讲师的固定工资为2000元，每个课时补贴20元。
程序中定义各种教师类的对象，并编写程序求这些教师的月工资。
【源代码程序】

定义教师类 Teacher

class Teacher:
def init(self, name, gender, birth_date, title, teaching_hours):
self.name = name
self.gender = gender
self.birth_date = birth_date
self.title = title
self.teaching_hours = teaching_hours

def calculate_salary(self):
    # 该方法将在子类中重写
    pass

def display(self):
    # 输出教师基本信息
    print(f"姓名: {self.name}, 性别: {self.gender}, 出生日期: {self.birth_date}, 职称: {self.title}, 教学课时: {self.teaching_hours}")

定义教授类 Professor，继承自 Teacher

class Professor(Teacher):
def calculate_salary(self):
base_salary = 5000 # 固定工资
hourly_bonus = 50 # 每课时补贴
return base_salary + self.teaching_hours * hourly_bonus

定义副教授类 AssociateProfessor，继承自 Teacher

class AssociateProfessor(Teacher):
def calculate_salary(self):
base_salary = 3000 # 固定工资
hourly_bonus = 30 # 每课时补贴
return base_salary + self.teaching_hours * hourly_bonus

定义讲师类 Lecturer，继承自 Teacher

class Lecturer(Teacher):
def calculate_salary(self):
base_salary = 2000 # 固定工资
hourly_bonus = 20 # 每课时补贴
return base_salary + self.teaching_hours * hourly_bonus

测试用例

if name == "main":
print("=== 测试教授类 ===")
professor = Professor("张教授", "男", "1970-05-20", "教授", 40)
professor.display()
print(f"月工资: {professor.calculate_salary()} 元")

print("\n=== 测试副教授类 ===")
associate_professor = AssociateProfessor("李副教授", "女", "1980-09-15", "副教授", 30)
associate_professor.display()
print(f"月工资: {associate_professor.calculate_salary()} 元")

print("\n=== 测试讲师类 ===")
lecturer = Lecturer("王讲师", "男", "1990-01-10", "讲师", 25)
lecturer.display()
print(f"月工资: {lecturer.calculate_salary()} 元")

【运行测试】
（四）、设计异常处理类Cexception，并基于异常处理类设计并实现日期类Date
【题目描述】
定义一个异常类Cexception解决日期类实现中的自定义异常处理。设计的日期类应包含以下内容：
① 有三个成员数据：年、月、日；
② 有设置日期的成员函数；
③ 有用格式"月/日/年"输出日期的成员函数；
④ 要求在日期设置及有参构造函数中添加异常处理。
【源代码程序】

定义自定义异常类 Cexception

class Cexception(Exception):
def init(self, message):
super().init(message)

定义日期类 Date

class Date:
def init(self, year, month, day):
self.set_date(year, month, day)

def set_date(self, year, month, day):
    # 检查月份是否合法
    if not (1 <= month <= 12):
        raise Cexception("无效的月份！必须在 1 到 12 之间。")
    # 检查日期是否合法
    if not (1 <= day <= self.days_in_month(year, month)):
        raise Cexception(f"无效的日期！对于{month}月，日期必须在 1 到 {self.days_in_month(year, month)} 之间。")
    self.year = year
    self.month = month
    self.day = day

def display(self):
    # 输出日期信息
    print(f"日期: {self.month}/{self.day}/{self.year}")

@staticmethod
def is_leap_year(year):
    # 判断是否为闰年
    return (year % 4 == 0 and year % 100 != 0) or (year % 400 == 0)

@staticmethod
def days_in_month(year, month):
    # 获取指定月份的天数
    if month in [1, 3, 5, 7, 8, 10, 12]:
        return 31
    elif month in [4, 6, 9, 11]:
        return 30
    elif month == 2:
        return 29 if Date.is_leap_year(year) else 28
    else:
        raise Cexception("无效的月份！")

测试用例

if name == "main":
try:
print("=== 测试有效日期 ===")
valid_date = Date(2024, 2, 29) # 闰年
valid_date.display()

    print("\n=== 测试无效日期 ===")
    invalid_date = Date(2023, 2, 29)  # 非闰年
    invalid_date.display()
except Cexception as e:
    print(f"错误: {e}")

【运行测试】

（五）、设计并实现平面点类Point
【题目描述】
定义一个平面点类Point，对其重载运算符关系运算符，关系运算以距离坐标原点的远近作为基准，远的为大。程序完成对其的测试。
【源代码程序】
import math

定义平面点类 Point

class Point:
def init(self, x, y):
self.x = x
self.y = y

def distance_from_origin(self):
    # 计算点到原点的距离
    return math.sqrt(self.x ** 2 + self.y ** 2)

# 重载小于运算符
def __lt__(self, other):
    return self.distance_from_origin() < other.distance_from_origin()

# 重载小于等于运算符
def __le__(self, other):
    return self.distance_from_origin() <= other.distance_from_origin()

# 重载大于运算符
def __gt__(self, other):
    return self.distance_from_origin() > other.distance_from_origin()

# 重载大于等于运算符
def __ge__(self, other):
    return self.distance_from_origin() >= other.distance_from_origin()

# 重载等于运算符
def __eq__(self, other):
    return self.distance_from_origin() == other.distance_from_origin()

# 重载不等于运算符
def __ne__(self, other):
    return self.distance_from_origin() != other.distance_from_origin()

def display(self):
    # 输出点的信息
    print(f"点坐标: ({self.x}, {self.y})，到原点的距离: {self.distance_from_origin()}")

测试用例

if name == "main":
print("=== 测试点类 ===")
point1 = Point(3, 4)
point2 = Point(6, 8)

point1.display()
point2.display()

print(f"\nPoint1 是否小于 Point2? {point1 < point2}")
print(f"Point1 是否等于 Point2? {point1 == point2}")
print(f"Point1 是否大于 Point2? {point1 > point2}")

【运行测试】

四实验分析及问题思考
结合实例，比较Python与Java在类的定义、继承、多态等方面的异同，总结Python面向对象程序设计中的原则和注意事项。
【答案】# Python 与 Java 的类定义、继承、多态对比

类的定义

Python

使用 class 关键字定义类
动态类型语言，不需要显式声明成员变量类型
构造函数为 __init__

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def display(self):
        print(f"姓名: {self.name}, 年龄: {self.age}")

Java

使用 class 关键字定义类
强类型语言，必须显式声明成员变量类型
构造函数与类名相同

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public void display() {
        System.out.println("姓名: " + name + ", 年龄: " + age);
    }
}

继承

Python

使用 class Child(Parent) 定义子类
支持多继承

class Student(Person):
    def __init__(self, name, age, student_id):
        super().__init__(name, age)
        self.student_id = student_id

Java

使用 extends 关键字定义子类
不支持多继承，但支持接口

public class Student extends Person {
    private String studentId;

    public Student(String name, int age, String studentId) {
        super(name, age);
        this.studentId = studentId;
    }
}

多态

Python

使用动态类型实现多态
方法可以被重写

class Animal:
    def speak(self):
        pass

class Dog(Animal):
    def speak(self):
        print("汪汪！")

Java

使用方法重写和接口实现多态

public class Animal {
    public void speak() {}
}

public class Dog extends Animal {
    @Override
    public void speak() {
        System.out.println("汪汪！");
    }
}

总结

Python 灵活，适合快速开发
Java 更严格，适合大型复杂项目

posted @ 2025-05-29 21:43 f-52Hertz 阅读(23) 评论(0) 收藏举报

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python实验2

定义人员类 People

定义学生类 Student，继承自 People

定义教师类 Teacher，继承自 People

定义研究生类 Graduate，继承自 Student

定义在职研究生类 GradOnWork，基于接口实现

测试用例

定义三维图形功能接口

定义点类 Point

定义圆类 Circle，继承自 Point

定义球类 Sphere，继承自 Circle 和 Shape3D

定义圆柱类 Cylinder，继承自 Circle 和 Shape3D

测试用例

定义教师类 Teacher

定义教授类 Professor，继承自 Teacher

定义副教授类 AssociateProfessor，继承自 Teacher

定义讲师类 Lecturer，继承自 Teacher

测试用例

定义自定义异常类 Cexception

定义日期类 Date

测试用例

定义平面点类 Point

测试用例

类的定义

Python

Java

继承

Python

Java

多态

Python

Java

总结

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