oop实验四
实验任务一
源代码：
#include <iostream> #include <string> #include "GradeCalc.hpp" void test() { GradeCalc c1("OOP"); std::cout << "录入成绩:\n"; c1.input(5); std::cout << "输出成绩:\n"; c1.output(); std::cout << "排序后成绩:\n"; c1.sort(); c1.output(); std::cout << "*************成绩统计信息*************\n"; c1.info(); } int main() { test(); }
#include <algorithm> #include <array> #include <cstdlib> #include <iomanip> #include <iostream> #include <numeric> #include <string> #include <vector> #include "GradeCalc.hpp" GradeCalc::GradeCalc(const std::string &cname):course_name{cname},is_dirty{true} { counts.fill(0); rates.fill(0); } void GradeCalc::input(int n) { if(n < 0) { std::cerr << "无效输入! 人数不能为负数\n"; std::exit(1); } grades.reserve(n); int grade; for(int i = 0; i < n;) { std::cin >> grade; if(grade < 0 || grade > 100) { std::cerr << "无效输入! 分数须在[0,100]\n"; continue; } grades.push_back(grade); ++i; } is_dirty = true; // 设置脏标记：成绩信息有变更 } void GradeCalc::output() const { for(auto grade: grades) std::cout << grade << ' '; std::cout << std::endl; } void GradeCalc::sort(bool ascending) { if(ascending) std::sort(grades.begin(), grades.end()); else std::sort(grades.begin(), grades.end(), std::greater<int>()); } int GradeCalc::min() const { if(grades.empty()) return -1; auto it = std::min_element(grades.begin(), grades.end()); return *it; } int GradeCalc::max() const { if(grades.empty()) return -1; auto it = std::max_element(grades.begin(), grades.end()); return *it; } double GradeCalc::average() const { if(grades.empty()) return 0.0; double avg = std::accumulate(grades.begin(), grades.end(), 0.0)/grades.size(); return avg; } void GradeCalc::info() { if(is_dirty) compute(); std::cout << "课程名称:\t" << course_name << std::endl; std::cout << "平均分:\t" << std::fixed << std::setprecision(2) << average() << std::endl; std::cout << "最高分:\t" << max() << std::endl; std::cout << "最低分:\t" << min() << std::endl; const std::array<std::string, 5> grade_range{"[0, 60) ", "[60, 70)", "[70, 80)", "[80, 90)", "[90, 100]"}; for(int i = static_cast<int>(grade_range.size())-1; i >= 0; --i) std::cout << grade_range[i] << "\t: " << counts[i] << "人\t" << std::fixed << std::setprecision(2) << rates[i]*100 << "%\n"; } void GradeCalc::compute() { if(grades.empty()) return; counts.fill(0); rates.fill(0.0); // 统计各分数段人数 for(auto grade:grades) { if(grade < 60) ++counts[0]; // [0, 60) else if (grade < 70) ++counts[1]; // [60, 70) else if (grade < 80) ++counts[2]; // [70, 80) else if (grade < 90) ++counts[3]; // [80, 90) else ++counts[4]; // [90, 100] } // 统计各分数段比例 for(size_t i = 0; i < rates.size(); ++i) rates[i] = counts[i] * 1.0 / grades.size(); is_dirty = false; // 更新脏标记 }
#pragma once #include <vector> #include <array> #include <string> class GradeCalc { public: GradeCalc(const std::string &cname); void input(int n); // 录入n个成绩 void output() const; // 输出成绩 void sort(bool ascending = false); // 排序 (默认降序) int min() const; // 返回最低分（如成绩未录入，返回-1) int max() const; // 返回最高分 （如成绩未录入，返回-1) double average() const; // 返回平均分 （如成绩未录入，返回0.0) void info(); // 输出课程成绩信息 private: void compute(); // 成绩统计 private: std::string course_name; // 课程名 std::vector<int> grades; // 课程成绩 std::array<int, 5> counts; // 保存各分数段人数（[0, 60), [60, 70), [70, 80), [80, 90), [90, 100] std::array<double, 5> rates; // 保存各分数段人数占比 bool is_dirty; // 脏标记，记录是否成绩信息有变更 };
运行结果：
问题：
Q1：std::string course_name用来存课程的名字；std::vector<int>grades用来存所有的成绩；std::array<int,5>counts用来存各个分数段有多少人；std::array<double,5>rates用来存各个分数段的比例。
Q2：这样写不合法。第一，c.inupt（5）拼错了是input。第二，c.push_back(97)不合法，因为push_back是vector自己的函数，我们在外面不能直接调用，只能通过GradeCalc类提供的public函数来操作。
Q3：
（1）连续打印3次统计信息，compute只会被调用1次。is_dirty这个标记的作用是：当成绩数据没有变化的时候，就不需要重新计算统计结果，这样程序运行得更快。
（2）如果新增update_grade函数，需要在这个函数里加上is_dirty=true；这样修改成绩后统计信息就会被标记为需要重新运算。
Q4：在computer函数里面添加
std::vector<int> temp = grades;
std::sort(temp.begin(), temp.end());
if(temp.size() % 2 == 1) {
median = temp[temp.size()/2];
}
else {
median = (temp[temp.size()/2-1] + temp[temp.size()/2]) / 2.0;
}
Q5：compute里面的counts.fill(0)；rates.fill(0)；不能去掉。去掉的话，比如我先录入一些成绩，查看统计信息，然后再录入新的从成绩，再次查看统计信息时，新的统计结果会在旧的基础上累加，这样算错了。
Q6：
（1）去掉grades.reserve(n)对程序没有影响，程序还是能正常运行。
（2）对性能有影响。如果没有reserve，vector在添加成绩时可能会多次重新分配内存，导致程序运行变慢。
实验任务二
源代码：
#include <iostream> #include <string> #include "GradeCalc.hpp" void test() { GradeCalc c1("OOP"); std::cout << "录入成绩:\n"; c1.input(5); std::cout << "输出成绩:\n"; c1.output(); std::cout << "排序后成绩:\n"; c1.sort(); c1.output(); std::cout << "*************成绩统计信息*************\n"; c1.info(); } int main() { test(); }
#include <algorithm> #include <array> #include <cstdlib> #include <iomanip> #include <iostream> #include <numeric> #include <string> #include <vector> #include "GradeCalc.hpp" GradeCalc::GradeCalc(const std::string &cname): course_name{cname}, is_dirty{true}{ counts.fill(0); rates.fill(0); } void GradeCalc::input(int n) { if(n < 0) { std::cerr << "无效输入! 人数不能为负数\n"; return; } this->reserve(n); int grade; for(int i = 0; i < n;) { std::cin >> grade; if(grade < 0 || grade > 100) { std::cerr << "无效输入! 分数须在[0,100]\n"; continue; } this->push_back(grade); ++i; } is_dirty = true; } void GradeCalc::output() const { for(auto grade: *this) std::cout << grade << ' '; std::cout << std::endl; } void GradeCalc::sort(bool ascending) { if(ascending) std::sort(this->begin(), this->end()); else std::sort(this->begin(), this->end(), std::greater<int>()); } int GradeCalc::min() const { if(this->empty()) return -1; return *std::min_element(this->begin(), this->end()); } int GradeCalc::max() const { if(this->empty()) return -1; return *std::max_element(this->begin(), this->end()); } double GradeCalc::average() const { if(this->empty()) return 0.0; double avg = std::accumulate(this->begin(), this->end(), 0.0) / this->size(); return avg; } void GradeCalc::info() { if(is_dirty) compute(); std::cout << "课程名称:\t" << course_name << std::endl; std::cout << "平均分:\t" << std::fixed << std::setprecision(2) << average() << std::endl; std::cout << "最高分:\t" << max() << std::endl; std::cout << "最低分:\t" << min() << std::endl; const std::array<std::string, 5> grade_range{"[0, 60) ", "[60, 70)", "[70, 80)", "[80, 90)", "[90, 100]"}; for(int i = static_cast<int>(grade_range.size())-1; i >= 0; --i) std::cout << grade_range[i] << "\t: " << counts[i] << "人\t" << std::fixed << std::setprecision(2) << rates[i]*100 << "%\n"; } void GradeCalc::compute() { if(this->empty()) return; counts.fill(0); rates.fill(0); // 统计各分数段人数 for(int grade: *this) { if(grade < 60) ++counts[0]; // [0, 60) else if (grade < 70) ++counts[1]; // [60, 70) else if (grade < 80) ++counts[2]; // [70, 80) else if (grade < 90) ++counts[3]; // [80, 90) else ++counts[4]; // [90, 100] } // 统计各分数段比例 for(size_t i = 0; i < rates.size(); ++i) rates[i] = counts[i] * 1.0 / this->size(); is_dirty = false; }
#pragma once #include <array> #include <string> #include <vector> class GradeCalc: private std::vector<int> { public: GradeCalc(const std::string &cname); void input(int n); // 录入n个成绩 void output() const; // 输出成绩 void sort(bool ascending = false); // 排序 (默认降序) int min() const; // 返回最低分 int max() const; // 返回最高分 double average() const; // 返回平均分 void info(); // 输出成绩统计信息 private: void compute(); // 计算成绩统计信息 private: std::string course_name; // 课程名 std::array<int, 5> counts; // 保存各分数段人数（[0, 60), [60, 70), [70, 80), [80, 90), [90, 100] std::array<double, 5> rates; // 保存各分数段占比 bool is_dirty; // 脏标记，记录是否成绩信息有变更 };
运行结果：
问题：
Q1：体现继承关系的完整代码行是class GradeCalc:private std::vector<int>
Q2:在当前这种写法下，基类vector<int>的接口不会自动成为GradeCalc的接口。
c.push_back(97)不能编译通过，因为用了private继承，vector的所有函数在外面都不能直接用了，只能在GradeCalc类里面自己用。
Q3：组合方式是通过自己类里面的grades成员变量来访问成绩数据，继承方式是通过继承来的this指针来访问成绩数据。主要区别是组合方式把数据完全藏在自己类里面，继承方式虽然也是私有继承，但类里面可以直接用this来操作数据。
Q4：我觉得组合方案更适合成绩计算这个场景。因为成绩计算类主要是对成绩进行各种统计，并不是要完全变成一个vector。用组合方式可以自己控制哪些功能给外面用，哪些不给外面用，这样更安全，也不容易出错。
实验任务三
源代码：
#include <string> #include "Graph.hpp" void test() { Canvas canvas; canvas.add("circle"); canvas.add("triangle"); canvas.add("rectangle"); canvas.paint(); } int main() { test(); }
#pragma once #include <string> #include <vector> enum class GraphType {circle, triangle, rectangle}; // Graph类定义 class Graph { public: virtual void draw() {} virtual ~Graph() = default; }; // Circle类声明 class Circle : public Graph { public: void draw(); }; // Triangle类声明 class Triangle : public Graph { public: void draw(); }; // Rectangle类声明 class Rectangle : public Graph { public: void draw(); }; // Canvas类声明 class Canvas { public: void add(const std::string& type); // 根据字符串添加图形 void paint() const; // 使用统一接口绘制所有图形 ~Canvas(); // 手动释放资源 private: std::vector<Graph*> graphs; }; // 4. 工具函数 GraphType str_to_GraphType(const std::string& s); // 字符串转枚举类型 Graph* make_graph(const std::string& type); // 创建图形，返回堆对象指针
#include <algorithm> #include <cctype> #include <iostream> #include <string> #include "Graph.hpp" // Circle类实现 void Circle::draw() { std::cout << "draw a circle...\n"; } // Triangle类实现 void Triangle::draw() { std::cout << "draw a triangle...\n"; } // Rectangle类实现 void Rectangle::draw() { std::cout << "draw a rectangle...\n"; } // Canvas类实现 void Canvas::add(const std::string& type) { Graph* g = make_graph(type); if (g) graphs.push_back(g); } void Canvas::paint() const { for (Graph* g : graphs) g->draw(); } Canvas::~Canvas() { for (Graph* g : graphs) delete g; } // 工具函数实现 // 字符串 → 枚举转换 GraphType str_to_GraphType(const std::string& s) { std::string t = s; std::transform(s.begin(), s.end(), t.begin(), [](unsigned char c) { return std::tolower(c);}); if (t == "circle") return GraphType::circle; if (t == "triangle") return GraphType::triangle; if (t == "rectangle") return GraphType::rectangle; return GraphType::circle; // 缺省返回 } // 创建图形，返回堆对象指针 Graph* make_graph(const std::string& type) { switch (str_to_GraphType(type)) { case GraphType::circle: return new Circle; case GraphType::triangle: return new Triangle; case GraphType::rectangle: return new Rectangle; default: return nullptr; } }
运行结果：
问题：
Q1:
(1)std::vector<Graph*> graphs;用来存放所有图形指针的数组
(2)class Circle : public Graph
class Triangle:public Graph
class Rectangle:public Graph
Q2:
(1)如果Graph中的draw不是虚函数，那么在Canvas::paint()中调用g->draw()时，不管g实际指向的是什么图形，都只会执行Graph基类里的draw方法，不会调用具体图形的draw方法，结果就是什么也画不出来。
(2)如果改成std::vector<Graph>，当把圆、三角形这些派生类对象放进这个数组时，它们会被强制转换成Graph基类对象，丢失了原来特有的部分，这样就没法实现多态了。
(3)如果~Graph()不是虚函数，当删除Canvas对象时，它里面的图形对象可能不会被正确清理。
Q3:Graph.hpp文件中，一要在enum class GraphType里加上star，二要添加class Star : public Graph的声明。
Graph.cpp文件中，一要实现Star类的draw方法，写清楚怎么画星形，二要在str_to_GraphType函数里，加上对"star"字符串的判断，三要在make_graph函数里，加上创建Star对象的case。
Q4:
(1)make_graph返回的对象是在Canvas的析构函数里被释放的。当Canvas对象被销毁时，它会遍历graphs数组，把里面每个图形对象都用删除。
(2)好处是比较简单直接，运行效率高。坏处是比较容易出错，可能会因为忘记删除对象导致内存泄漏，或删除多次导致程序崩溃。
实验任务四
源代码;
#include "Toy.hpp" Toy::Toy(const std::string& name, const std::string& type, double price) : name(name), type(type), price(price) {} void Toy::displayInfo() const { std::cout << name << " - " << type << std::endl; std::cout << "价格: ￥" << price << std::endl; } std::string Toy::getName() const { return name; } class JudyHopps : public Toy { public: JudyHopps() : Toy("朱迪", "勇敢的兔子警察", 219.99) {} void specialFunction() override { std::cout << name << "拯救动物城！" << std::endl; std::cout << "'任何人都可以实现梦想！'" << std::endl; } }; class NickWilde : public Toy { public: NickWilde() : Toy("尼克狐尼克", "聪明的狐狸伙伴", 239.99) {} void specialFunction() override { std::cout << name << "展示智慧！" << std::endl; std::cout << "'这叫智取，宝贝！'" << std::endl; } }; ToyFactory::ToyFactory() { toys.push_back(new JudyHopps()); toys.push_back(new NickWilde()); } ToyFactory::~ToyFactory() { for (auto toy : toys) { delete toy; } } void ToyFactory::showToys() const { std::cout << "疯狂动物城玩具收藏 " << std::endl; for (const auto& toy : toys) { toy->displayInfo(); std::cout << std::endl; } } void ToyFactory::testFunctions() const { std::cout << "玩具特异功能展示 " << std::endl; for (const auto& toy : toys) { toy->specialFunction(); std::cout << std::endl; } }
#include <string> #include <iostream> #include <vector> class Toy { protected: std::string name; std::string type; double price; public: Toy(const std::string& name, const std::string& type, double price); virtual ~Toy() = default; virtual void specialFunction() = 0; void displayInfo() const; std::string getName() const; }; class JudyHopps; class NickWilde; class ToyFactory { private: std::vector<Toy*> toys; public: ToyFactory(); ~ToyFactory(); void showToys() const; void testFunctions() const; };
#include "Toy.hpp" #include <iostream> void test(); int main() { test(); return 0; } void test() { std::cout << "疯狂动物城玩具系统测试" << std::endl; std::cout << std::endl; ToyFactory factory; factory.showToys(); factory.testFunctions(); std::cout << "测试完成！感谢使用动物城玩具系统！" << std::endl; }
运行结果：
问题：
描述：一个玩具工厂里有两个玩具，一个兔子朱迪，一个狐狸尼克，按一下就会说出各自的台词。设计记录每个玩具的信息，以及按下后能说出对应台词。
对象关系：
基类是Toy，要包含玩具朱迪和尼克的共同特点如名字、价格、类型、拥有一个特异功能（但这时候还不知道特异功能是什么，所以运用虚函数）。
派生类是朱迪和尼克，继承Toy，在子类中实现特异功能函数的具体内容。
工厂类是展示所有玩具信息并且一键测试其功能（包含多个玩具对象，运用组合关系）。
浙公网安备 33010602011771号