实验4 组合和继承
task1:
1 #pragma once 2 3 #include <vector> 4 #include <array> 5 #include <string> 6 7 class GradeCalc { 8 public: 9 GradeCalc(const std::string &cname); 10 void input(int n); // 录入n个成绩 11 void output() const; // 输出成绩 12 void sort(bool ascending = false); // 排序 (默认降序) 13 int min() const; // 返回最低分（如成绩未录入，返回-1) 14 int max() const; // 返回最高分 （如成绩未录入，返回-1) 15 double average() const; // 返回平均分 （如成绩未录入，返回0.0) 16 void info(); // 输出课程成绩信息 17 18 private: 19 void compute(); // 成绩统计 20 21 private: 22 std::string course_name; // 课程名 23 std::vector<int> grades; // 课程成绩 24 std::array<int, 5> counts; // 保存各分数段人数（[0, 60), [60, 70), [70, 80), [80, 90), [90, 100] 25 std::array<double, 5> rates; // 保存各分数段人数占比 26 bool is_dirty; // 脏标记，记录是否成绩信息有变更 27 };
1 #include <algorithm> 2 #include <array> 3 #include <cstdlib> 4 #include <iomanip> 5 #include <iostream> 6 #include <numeric> 7 #include <string> 8 #include <vector> 9 10 #include "GradeCalc.hpp" 11 12 GradeCalc::GradeCalc(const std::string &cname):course_name{cname},is_dirty{true} { 13 counts.fill(0); 14 rates.fill(0); //将array容器中值赋0 15 } 16 17 void GradeCalc::input(int n) { 18 if(n < 0) { 19 std::cerr << "无效输入! 人数不能为负数\n"; 20 std::exit(1); 21 } 22 23 grades.reserve(n);//为grade预留n个字节的空间 24 25 int grade; 26 27 for(int i = 0; i < n;) { 28 std::cin >> grade; 29 30 if(grade < 0 || grade > 100) { 31 std::cerr << "无效输入! 分数须在[0,100]\n"; 32 continue; 33 } 34 35 grades.push_back(grade); 36 ++i; 37 } 38 39 is_dirty = true; // 设置脏标记：成绩信息有变更 40 } 41 42 void GradeCalc::output() const { 43 for(auto grade: grades) 44 std::cout << grade << ' '; 45 std::cout << std::endl; 46 } 47 48 void GradeCalc::sort(bool ascending) { 49 if(ascending) 50 std::sort(grades.begin(), grades.end()); 51 else 52 std::sort(grades.begin(), grades.end(), std::greater<int>()); 53 } 54 55 int GradeCalc::min() const { 56 if(grades.empty()) 57 return -1; 58 59 auto it = std::min_element(grades.begin(), grades.end()); 60 return *it; 61 } 62 63 int GradeCalc::max() const { 64 if(grades.empty()) 65 return -1; 66 67 auto it = std::max_element(grades.begin(), grades.end()); 68 return *it; 69 } 70 71 double GradeCalc::average() const { 72 if(grades.empty()) 73 return 0.0; 74 75 double avg = std::accumulate(grades.begin(), grades.end(), 0.0)/grades.size(); 76 return avg; 77 } 78 79 void GradeCalc::info() { 80 if(is_dirty) 81 compute(); 82 83 std::cout << "课程名称:\t" << course_name << std::endl; 84 std::cout << "平均分:\t" << std::fixed << std::setprecision(2) << average() << std::endl; 85 std::cout << "最高分:\t" << max() << std::endl; 86 std::cout << "最低分:\t" << min() << std::endl; 87 88 const std::array<std::string, 5> grade_range{"[0, 60) ", 89 "[60, 70)", 90 "[70, 80)", 91 "[80, 90)", 92 "[90, 100]"}; 93 94 for(int i = static_cast<int>(grade_range.size())-1; i >= 0; --i) 95 std::cout << grade_range[i] << "\t: " << counts[i] << "人\t" 96 << std::fixed << std::setprecision(2) << rates[i]*100 << "%\n"; 97 } 98 99 void GradeCalc::compute() { 100 if(grades.empty()) 101 return; 102 103 counts.fill(0); 104 rates.fill(0.0); 105 106 // 统计各分数段人数 107 for(auto grade:grades) { 108 if(grade < 60) 109 ++counts[0]; // [0, 60) 110 else if (grade < 70) 111 ++counts[1]; // [60, 70) 112 else if (grade < 80) 113 ++counts[2]; // [70, 80) 114 else if (grade < 90) 115 ++counts[3]; // [80, 90) 116 else 117 ++counts[4]; // [90, 100] 118 } 119 120 // 统计各分数段比例 121 for(size_t i = 0; i < rates.size(); ++i) 122 rates[i] = counts[i] * 1.0 / grades.size(); 123 124 is_dirty = false; // 更新脏标记 125 }
1 #include <iostream> 2 #include <string> 3 #include "GradeCalc.hpp" 4 5 void test() { 6 GradeCalc c1("OOP"); 7 8 std::cout << "录入成绩:\n"; 9 c1.input(5); 10 11 std::cout << "输出成绩:\n"; 12 c1.output(); 13 14 std::cout << "排序后成绩:\n"; 15 c1.sort(); c1.output(); 16 17 std::cout << "*************成绩统计信息*************\n"; 18 c1.info(); 19 20 } 21 22 int main() { 23 test(); 24 }
问题1：
std::vector<int> grades：存储课程成绩
std::array<int ,5> counts：存储各个分数段人数
std::attay<double,5> reats：存储各分数段人数占比
问题2：
不合法，push_back()是GradeCalc类的私有成员vector<int>的函数，不可以在外部被访问
问题3：
(1)compute()函数被调用1次
标记起到的作用是如果输入的成绩没有改动，那么不重复调用compute()进行重复计算
(2)updata_grade()函数放在compute()函数之前，使得标记is_dirty=true，调用compute()函数重新进行计算统计
问题4：
在sort()函数里面加
问题5：
不可以，如果不为counts和rates类赋初值0，某个分数段没有学生，输出结果可能为异样的数据
问题6：
(1)对程序功能没有影响
(2)在添加元素时，可能会导致多次的释放和分配内存
task2:
1 #pragma once 2 3 #include <array> 4 #include <string> 5 #include <vector> 6 7 class GradeCalc: private std::vector<int> { 8 public: 9 GradeCalc(const std::string &cname); 10 void input(int n); // 录入n个成绩 11 void output() const; // 输出成绩 12 void sort(bool ascending = false); // 排序 (默认降序) 13 int min() const; // 返回最低分 14 int max() const; // 返回最高分 15 double average() const; // 返回平均分 16 void info(); // 输出成绩统计信息 17 18 private: 19 void compute(); // 计算成绩统计信息 20 21 private: 22 std::string course_name; // 课程名 23 std::array<int, 5> counts; // 保存各分数段人数（[0, 60), [60, 70), [70, 80), [80, 90), [90, 100] 24 std::array<double, 5> rates; // 保存各分数段占比 25 bool is_dirty; // 脏标记，记录是否成绩信息有变更 26 };
1 #include <algorithm> 2 #include <array> 3 #include <cstdlib> 4 #include <iomanip> 5 #include <iostream> 6 #include <numeric> 7 #include <string> 8 #include <vector> 9 #include "GradeCalc.hpp" 10 11 12 GradeCalc::GradeCalc(const std::string &cname): course_name{cname}, is_dirty{true}{ 13 counts.fill(0); 14 rates.fill(0); 15 } 16 17 void GradeCalc::input(int n) { 18 if(n < 0) { 19 std::cerr << "无效输入! 人数不能为负数\n"; 20 return; 21 } 22 23 this->reserve(n); 24 25 int grade; 26 27 for(int i = 0; i < n;) { 28 std::cin >> grade; 29 if(grade < 0 || grade > 100) { 30 std::cerr << "无效输入! 分数须在[0,100]\n"; 31 continue; 32 } 33 34 this->push_back(grade);///// 35 ++i; 36 } 37 38 is_dirty = true; 39 } 40 41 void GradeCalc::output() const { 42 for(auto grade: *this) ///// 43 std::cout << grade << ' '; 44 std::cout << std::endl; 45 } 46 47 void GradeCalc::sort(bool ascending) { 48 if(ascending) 49 std::sort(this->begin(), this->end()); 50 else 51 std::sort(this->begin(), this->end(), std::greater<int>()); 52 } 53 54 int GradeCalc::min() const { 55 if(this->empty()) 56 return -1; 57 58 return *std::min_element(this->begin(), this->end()); 59 } 60 61 int GradeCalc::max() const { 62 if(this->empty()) 63 return -1; 64 65 return *std::max_element(this->begin(), this->end()); 66 } 67 68 double GradeCalc::average() const { 69 if(this->empty()) 70 return 0.0; 71 72 double avg = std::accumulate(this->begin(), this->end(), 0.0) / this->size(); 73 return avg; 74 } 75 76 void GradeCalc::info() { 77 if(is_dirty) 78 compute(); 79 80 std::cout << "课程名称:\t" << course_name << std::endl; 81 std::cout << "平均分:\t" << std::fixed << std::setprecision(2) << average() << std::endl; 82 std::cout << "最高分:\t" << max() << std::endl; 83 std::cout << "最低分:\t" << min() << std::endl; 84 85 const std::array<std::string, 5> grade_range{"[0, 60) ", 86 "[60, 70)", 87 "[70, 80)", 88 "[80, 90)", 89 "[90, 100]"}; 90 91 for(int i = static_cast<int>(grade_range.size())-1; i >= 0; --i) 92 std::cout << grade_range[i] << "\t: " << counts[i] << "人\t" 93 << std::fixed << std::setprecision(2) << rates[i]*100 << "%\n"; 94 } 95 96 void GradeCalc::compute() { 97 if(this->empty()) 98 return; 99 100 counts.fill(0); 101 rates.fill(0); 102 103 // 统计各分数段人数 104 for(int grade: *this) { 105 if(grade < 60) 106 ++counts[0]; // [0, 60) 107 else if (grade < 70) 108 ++counts[1]; // [60, 70) 109 else if (grade < 80) 110 ++counts[2]; // [70, 80) 111 else if (grade < 90) 112 ++counts[3]; // [80, 90) 113 else 114 ++counts[4]; // [90, 100] 115 } 116 117 // 统计各分数段比例 118 for(size_t i = 0; i < rates.size(); ++i) 119 rates[i] = counts[i] * 1.0 / this->size(); 120 121 is_dirty = false; 122 }
1 #include <iostream> 2 #include <string> 3 #include "GradeCalc.hpp" 4 5 void test() { 6 GradeCalc c1("OOP"); 7 8 std::cout << "录入成绩:\n"; 9 c1.input(5); 10 11 std::cout << "输出成绩:\n"; 12 c1.output(); 13 14 std::cout << "排序后成绩:\n"; 15 c1.sort(); c1.output(); 16 17 std::cout << "*************成绩统计信息*************\n"; 18 c1.info(); 19 20 } 21 22 int main() { 23 test(); 24 }
问题1:
class GradeCalc: private std::vector<int>{}
问题2：
不会自动成为类Gradecalc的接口，不能编译通过，原因是类Gradecalc对vector类的继承是私有继承
问题3：
组合类中，vector<int>grades为私有成员，通过vector类的接口访问数据
继承中，直接通过子类的this指针本身去访问
问题4：
组合，成绩计算器类主要的内容是输入输出以及计算排序等工作，类中需要一个容器类vector来存储数据，用于后续计算排序等工作，较符合has-a的关系
task3：
1 #pragma once 2 3 #include <string> 4 #include <vector> 5 6 enum class GraphType {circle, triangle, rectangle}; 7 8 // Graph类定义 9 class Graph { 10 public: 11 virtual void draw() {} 12 virtual ~Graph() = default; 13 }; 14 15 // Circle类声明 16 class Circle : public Graph { 17 public: 18 void draw(); 19 }; 20 21 // Triangle类声明 22 class Triangle : public Graph { 23 public: 24 void draw(); 25 }; 26 27 // Rectangle类声明 28 class Rectangle : public Graph { 29 public: 30 void draw(); 31 }; 32 33 // Canvas类声明 34 class Canvas { 35 public: 36 void add(const std::string& type); // 根据字符串添加图形 37 void paint() const; // 使用统一接口绘制所有图形 38 ~Canvas(); // 手动释放资源 39 40 private: 41 std::vector<Graph*> graphs; 42 }; 43 44 // 4. 工具函数 45 GraphType str_to_GraphType(const std::string& s); // 字符串转枚举类型 46 Graph* make_graph(const std::string& type); // 创建图形，返回堆对象指针
1 #include <algorithm> 2 #include <cctype> 3 #include <iostream> 4 #include <string> 5 6 #include "Graph.hpp" 7 8 // Circle类实现 9 void Circle::draw() { std::cout << "draw a circle...\n"; } 10 11 // Triangle类实现 12 void Triangle::draw() { std::cout << "draw a triangle...\n"; } 13 14 // Rectangle类实现 15 void Rectangle::draw() { std::cout << "draw a rectangle...\n"; } 16 17 // Canvas类实现 18 void Canvas::add(const std::string& type) { 19 Graph* g = make_graph(type); 20 if (g) 21 graphs.push_back(g); 22 } 23 24 void Canvas::paint() const { 25 for (Graph* g : graphs) 26 g->draw(); 27 } 28 29 Canvas::~Canvas() { 30 for (Graph* g : graphs) 31 delete g; 32 } 33 34 // 工具函数实现 35 // 字符串 → 枚举转换 36 GraphType str_to_GraphType(const std::string& s) { 37 std::string t = s; 38 std::transform(s.begin(), s.end(), t.begin(), 39 [](unsigned char c) { return std::tolower(c);}); 40 41 if (t == "circle") 42 return GraphType::circle; 43 44 if (t == "triangle") 45 return GraphType::triangle; 46 47 if (t == "rectangle") 48 return GraphType::rectangle; 49 50 return GraphType::circle; // 缺省返回 51 } 52 53 // 创建图形，返回堆对象指针 54 Graph* make_graph(const std::string& type) { 55 switch (str_to_GraphType(type)) { 56 case GraphType::circle: return new Circle; 57 case GraphType::triangle: return new Triangle; 58 case GraphType::rectangle: return new Rectangle; 59 default: return nullptr; 60 } 61 }
1 #include <string> 2 #include "Graph.hpp" 3 4 void test() { 5 Canvas canvas; 6 7 canvas.add("circle"); 8 canvas.add("triangle"); 9 canvas.add("rectangle"); 10 canvas.paint(); 11 } 12 13 int main() { 14 test(); 15 }
问题1：
(1)std::vector<Graph*> graphs 类graph的功能是所有图形类的基类，为绘制图形提供接口
(2)class Circle : public Graph，class Triangle : public Graph，class Rectangle : public Graph
问题2：
(1)结果输出的是基类draw()的函数体，即空
(2)不使用指针则无法体现多态特性，同时子类的类型与基类不同，不同子类之间的类型也不同，无法放在同一个vector<graph>中
(3)导致仅释放基类的内存，导致内存释放不完全
问题3：
hpp文件中第6行：在enum class GraphType中加入Star类型
hpp文件Rectangle类声明后面加上Star类的声明
cpp文件Rectangle类实现后面加上Star类的实现
cpp文件字符串->枚举类型转换中加上if（t=="star"）return GraphType::star
cpp文件创建图形中加上case GraphType::star：return new Star
问题4：
(1)在Canves类的析构函数中被释放
(2)利：内存分配灵活，操作更直接
弊：存在野指针的问题，内存容易泄露
task4：
1、问题场景描述：设计了三款玩具，分别为三种动物：狐狸、兔子、小狗，类型有两种分别为录音娃娃和捏捏叫，录音娃娃可以播放一句音频，捏捏叫捏一下就可以发出对应动物的叫声
2、Toy和Rabbit,Fox,Puppy之间是继承关系，因为它们三个都是Toy的实例，是is-a的关系；Toy Factory和Toy之间是组合关系，它们是has-a的关系
1 #pragma once 2 3 #include<iostream> 4 #include<vector> 5 #include<string> 6 enum class ToyType{Rabbit,Fox,Puppy}; 7 8 //毛绒玩具类 9 class Toy{ 10 public: 11 Toy(std::string name_,std::string type_); 12 13 virtual void func(){} 14 15 public: 16 std::string name; 17 std::string type; 18 19 }; 20 //兔子 21 class Rabbit:public Toy{ 22 public: 23 Rabbit(std::string name_,std::string type_); 24 25 void func(); 26 }; 27 //狐狸 28 class Fox:public Toy{ 29 public: 30 Fox(std::string name_,std::string type_); 31 32 void func(); 33 }; 34 35 //狗狗 36 class Puppy:public Toy{ 37 public: 38 Puppy(std::string name_,std::string type_); 39 40 void func(); 41 }; 42 43 //玩具工厂类 44 class ToyFactory{ 45 public: 46 void add(const std::string& type1,const std::string& name,const std::string& type); 47 void display()const; 48 49 private: 50 std::vector<Toy*>toys; 51 }; 52 53 ToyType str_to_ToyType(const std::string& s); 54 Toy* make_Toy(const std::string& type1,const std::string& name,const std::string& type);
1 #include"toy.hpp" 2 #include<iostream> 3 #include<vector> 4 #include<cctype> 5 #include<string> 6 #include<algorithm> 7 8 Toy::Toy(std::string name_,std::string type_):name{name_},type{type_}{} 9 10 Rabbit::Rabbit(std::string name_,std::string type_):Toy(name_,type_){} 11 12 void Rabbit::func(){ 13 std::cout<<"播放录音:You can be right,or you can be happy!"<<std::endl; 14 } 15 16 Fox::Fox(std::string name_,std::string type_):Toy(name_,type_){} 17 18 void Fox::func(){ 19 std::cout<<"播放录音:No one tells me what I can or can't be!"<<std::endl; 20 } 21 22 23 Puppy::Puppy(std::string name_,std::string type_):Toy(name_,type_){} 24 25 void Puppy::func(){ 26 std::cout<<"捏一下:汪汪"<<std::endl; 27 } 28 29 30 void ToyFactory::add(const std::string& type1,const std::string& name,const std::string& type){ 31 Toy* t=make_Toy(type1,name,type); 32 toys.push_back(t); 33 } 34 35 void ToyFactory::display()const{ 36 for(Toy* i:toys){ 37 std::cout<<"名称："<<i->name<<std::endl; 38 std::cout<<"类型："<<i->type<<std::endl; 39 std::cout<<"特异功能："; 40 i->func(); 41 } 42 } 43 44 ToyType str_to_ToyType(const std::string& s) { 45 std::string t = s; 46 std::transform(s.begin(), s.end(), t.begin(), 47 [](unsigned char c) { return std::tolower(c);}); 48 49 if (t == "rabbit") 50 return ToyType::Rabbit; 51 52 if (t == "fox") 53 return ToyType::Fox; 54 55 if (t == "puppy") 56 return ToyType::Puppy; 57 58 return ToyType::Rabbit; // 缺省返回 59 } 60 61 Toy* make_Toy(const std::string& type1,const std::string& name,const std::string& type) { 62 switch (str_to_ToyType(type1)) { 63 case ToyType::Rabbit: return new Rabbit(name,type); 64 case ToyType::Fox: return new Fox(name,type); 65 case ToyType::Puppy: return new Puppy(name,type); 66 default: return nullptr; 67 } 68 }
1 #include"toy.hpp" 2 #include<iostream> 3 #include<string> 4 5 6 void test(){ 7 ToyFactory toyfactory; 8 9 toyfactory.add("Rabbit","judy","录音娃娃"); 10 toyfactory.add("Fox","nick","录音娃娃"); 11 toyfactory.add("Puppy","小白","捏捏叫"); 12 toyfactory.display(); 13 } 14 int main(){ 15 test(); 16 }
浙公网安备 33010602011771号