面向对象的程序设计实验教学指导书.docx
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面向对象的程序设计实验教学指导书
《面向对象程序设计课程》
实验教学指导书
山东协和职业技术学院
计算机学院
二○○七年十二月
前言
一、实验总体目标
《面向对象程序设计》课程在计算机科学与技术专业教学计划中，是一门重要的理论联系实际的专业基础课。
其主要任务是使学生掌握OOP的编程思想和方法、能运用C++语言，在VisualC++的IDE环境下编写各种应用程序。
实验课是本课程重要的教学环节，其目的是使学生掌握OOP的编程思想和方法，C++语言的语法特点、程序结构、主要技术及编程技巧，能在VisualC++的IDE环境下编写各种Win32应用程序，使学生学以致用，提高学生的实践动手能力以及分析问题、解决问题的能力。
二、适用专业年级
适用专业:
计算机软件
三、先修课程
计算机文化基础,C++语言程序设计
四、实验项目及课时分配
实验项目
实验要求
实验类型
每组人数
实验学时
实验一
练习设计、使用类并熟悉编程环境
必修
上机设计
4
2
实验二
多态性练习
必修
上机设计
4
4
实验三
函数的应用
必修
上机设计
4
4
实验四
类与对象
必修
上机设计
4
4
实验五
运算符的重载
必修
上机设计
4
4
实验六
综合练习造
必修
上机设计
4
2
（说明：
实验要求填必修或选修；实验类型填演示性、综合性、验证性、设计性或研究创新性。
）
五、实验环境
微机，MicrosoftVisual6.0
六、实验总体要求
通过该实验要求学生掌握C++程序设计语言与面向对象程序设计的基本概念和方法，具有使用C++语言的编程能力，具有采用面向对象程序设计方法解决实际问题的能力。
为《数据结构》、《信息系统分析与设计》、《电子商务系统分析与设计》等后续课程打下良好基础。
七、本课程实验的重点、难点及教学方法建议
1、按照课程有关章节内容要求，预先编写出程序；
2、上机输入、编译、调试、运行程序直到得到正确结果；
3、分析总结编程方法
实验一 ：
练习设计、使用类并熟悉编程环境
一、实验目的：
学会定义类
学会构造类的方法
领会面向对象程序设计的方法
熟悉编程环境
二、实验内容：
（1） 设计一个用来表示直角坐标系上点的位置的Location类，然后在主程序中创建两个对象A和B,要求A在第三象限，B在第二象限，计算给定两点之间的距离并按如下格式输出结果：
A（x1,y1）,B（x2,y2）
Distance=d
其中x1,y1,x2,y2为指定值，d为计算结果。
分析：
这是一个很简单的类的设计。
首先我们要清楚这个类要有几个成员和成员函数。
一个点起码要有X坐标和Y坐标，所以我们给其添加两个私有成员；接着要有起码的构造函数和析构函数；最后根据题目要求，我们在设计一个成员函数，用来求两点之间的距离。
程序源代码如下：
程序头文件放在Location.h中
//Location.h
//这是输入输出流所要包含的头文件
#include
//这是要进行数学计算所要包含的头文件
#include
classLocation
{
//横坐标和纵坐标：
private:
intX,Y；
public:
Location（inta,intb）；//构造函数
doubledistance（Location&）;
//求两点距离的函数
~Location（）;//析构函数
};
//在构造函数中对类的成员进行初始化
Location:
:
Location（inta,intb）
{
X=a;
Y=b; }
//求两点的距离
//这里我们用的公式是,两点之间的
//距离=
//（x1,y1）和（x2,y2）为两点的坐标
doubleLocation:
:
distance（Location&loc1）
{
doublelength:
length=sqrt（（loc1.X-Location:
:
X）**2+
（loc1.Y-Location:
:
Y）**2））;
//注意这里的作用域符号：
：
表示X和Y是属//于Location类的
returnlength; }
//由于我们在这个程序里没有用
//new来开辟内存,所以析构函数为空
Location:
:
~Location（）
{ }
再在Location.cpp文件中编写主程序
//Location.cpp
#include
#include
#include
voidmain（）
{
//先定义Location类的两个对象A和B
//并调用构造函数对其进行初始化
LocationA（-10,-20）,B（-30,40）;
//输出A（x,y）,B（x,y）
cout<<"A（"<<<"B（"<//输出distance=?
cout<<"Distance="<}
注意：
.h文件和.cpp文件要放在同一个目录下面，如果不是放在同一个目录下面的话，那么在.cpp文件中
要在#include语句中加上Location.h文件所在地的整个目录名，例如：
#include
\Borland\user\location\Location.h>,这样的话，编译时才会不出错。
三、实验思考：
大家可以用指针和引用来改写这个程序，然后和原来的程序比较，看有什么区别。
把这个Location类的对象作为Rectangle类的对象的一个成员，即坐标平面上的一个矩形由一个位置和矩形的长和宽决定。
设计矩形类Rectangle并输出给定点x1和y1的值及长和宽的值。
//先定义类和类的成员函数
//文件名为Rectange.h
//由于Rectangle类中要有Location类的对象
//所以必须包括Location类的声明文件
#include
#include
#include
classRectange
{
private:
//定义矩形长和宽
intlength,width;
//定义矩形左上点
Locationupleft;
public:
//定义矩形的构造函数和析构函数
Rectange（inta,intb,intlength,intwidth）;
~Rectange（）;
};
Rectangle:
:
Rectangle（inta,intb,intlen,intwid）
{
//初始化Rectangle类的length和width
length=len;
width=wid;
//这里通过调用Location类的构造函数
//来初始化Rectangle类的对象upleft
upleft=newLocation（a,b）;
}
Rectangle:
:
~Rectangle（）
{
deleteupleft;}
//在构造函数中用new开辟了内存空间upleft,
//所以在析构函数中用delete删除它
}
再在CPP文件中编写主程序代码：
//Rectangle.cpp
//包括下面三个头文件的原因在前面已讲过
#include
#include
#include
voidmain（）
{
Rectangle A（-10,-20,60,40）;
//定义了一个长为60，宽为40，左上点为（-10，-20）
//的矩形，下面将其输出
cout<<"矩形左上点为:
"<<"（"<<//A.upleft是Location的成员对象，所以A.upleft.x
//表示输出的是左上点的x坐标，A.upleft.y表示输//出的是左上点的y坐标，即-10和-20
cout<<"矩形的长为:
"<//输出为60
cout<<"矩形的宽为:
"<//输出为40
}
（3） 熟悉C++环境。
大家在编织程序的过程中，要尽量的熟悉BorlandC++的编程环境，了解BC中关于路径的设置，对于主菜单的各个命令要熟悉它的操作过程，编完程序后可以对程序进行小的修改，用来了解程序的流程，以及各个命令的功能。
实验二 ：
多态性练习
一、实验目的：
掌握由继承和虚函数获得多态性的方法；
学会利用成员函数访问类的对象的私有成员；
进一步掌握类的设计，熟悉C++编程。
二、实验内容：
（1） 用虚函数设计一个描述正方形的类Square，并具有计算面积的成员函数GetArea（）。
从Square类派生一个矩形类Rectangle，Rectangle也使用GetArea（）函数计算面积。
分析：
这是一个类继承问题。
先设计一个正方形类，定义一个protected对象edge作为正方形的边长；然后把成员函数GetArea（）设计成虚函数，因为派生类Rectangle也要用到GetArea（）来求矩形的面积；然后是构造函数和析构函数。
接着设计矩形派生类Rectangle，并公有继承基类Square，矩形派生类的成员函数GetArea（）用来求矩形面积。
其中代码的分析在源程序给出。
头文件SquareRectangle.h源代码如下：
//SquareRectangle.h
#include
#include
classSquare
{
protected:
intedge;
//edge为protected对象，所以派生类公有继承基类
//Square时，edge也为派生类的protected对象，派
//生类可直接调用。
public:
virtual doubleGetArea（）;
//定义为虚函数，所以派生类调用它时
//采用动态联编，易于编程人员编写
Square（intedg）;
~Square（）
{}
};
Square:
:
Square（intedg）
{
edge=edg; }
//求正方形的面积
doubleSquare:
:
GetArea（）
{
doubleresult;
result=edge*edge;
retureresult;
}
//下面的全局函数是专门为了
//动态调用虚函数而设计的
//函数体的声明在源代码的最后面
void objGetArea（Square*base）;
classRectangle:
publicSquare
{
protected:
int length;
//它的宽由正方形类Square的成员提供
public:
doubleGetArea（）;
Rectangle（intedg,intleng）;
~Rectangle（）
{ }
};
//求矩形的面积
doubleRectangle:
:
GetArea（）
{
doubleresult;
result=length*edge;
returnresult;
}
//这里由于edge是公有继承基类Square的
//protected对象，因此可直接调用。
Rectangle:
:
Rectangle（intedg,intleng）:
Square（intedg）
{
//这里采用成员列表的形式初始化类的成员
//Square（intedg）调用基类的构造函数
//使edge=edg;
length=leng;
}
voidobjGetArea（Square*obj）
{
obj->GetArea（）;
}
在SquareRectangle.cpp中给出主函数main（）的源代码：
//SquareRectangle.cpp
#include
#include #include
main（）
{
Square Squa1（100）;
//调用Square:
:
Square（int）初始化
RectangleRect（200,300）;
//调用Rectangle:
:
Rectangle（int,int）初始化
//比较下面两个语句
cout<<"正方形Squa1（100）的
面积为：
"<//输出为：
10000
cout<<"正方形Squa1（100）的
面积为：
"<//输出为：
10000
//比较下面两个语句
cout<<"派生矩形Rect（200,300）的
面积为：
:
"<//输出为60000
cout<<"派生矩形Rect（200,300）的
面积为：
:
"<//输出为60000
}
注意：
使用虚函数要注意的地方是，不要在引用虚函数的时候，采用作用符：
或者是：
：
，这样就可能会变成静态联编，根本不能表现虚函数的优越性。
所以我们在调用虚函数时，通常采用的是指针或引用。
就像是上例中的全局函数objGetArea（Square*obj）一样，编译系统会根据实际情况确定是哪一个类在调用虚函数，如果是采用作用符，就失去了虚函数的意义了,就像在主程序中要求比较的四个语句一样，其中一个是动态连编，一个是静态连编。
另外，参数传递时要注意一一对应，在调用objGetArea（Square*）时，一定要在类Squa或Rect前面加&，表示是类Squa或Rect的地址，这样才与指针相对应。
三、实验思考：
除了用全局函数来调用虚函数外，大家还能用别的方法吗？
试编写一例。
实验三 ：
运算符的重载
一、实验目的：
了解运算俯重载的基础知识；
学会运算符重载的编程。
二、实验内容：
为complex复数类重载+、++以及*三个友元运算符，并在主程序中进行简单的验算，要求要考虑周全。
分析：
大家只要了解了运算符重载的语法，就不难编出程序了。
下面给出源代码：
类的声明文件放在complex.h里面。
#include
#include
classcomplex
{
private:
doublere,im;//定义实部和虚部
public:
complex（doubler=1.0,doublei=1.0）
{ re=r;
im=i; }
friendcomplexoperator+（complex&,complex&）;
friendcomplexoperator+（double,complex&）;
friendcomplexoperator+（complex&,double）;
friendvoidoperator++（complex&）;
friendcomplexoperator*（complex&,
complex &）;
voidprint（）
{
cout<<"（"<<<"）"<}
};
complexoperator+（complex&a,complex&b）
{
returncomplex（a.re+b.re,a.im+b.im）;
}
complexoperator+（doublea,complex&b）
{
returncomplex（a.+b.re,a+b.im）;
}
complexoperator+（complex&a,doubleb）
{
returncomplex（a.re+b,a.im+b）;
}
voidoperator++（complex&a）
{
a.re++;
a.im++;
}
complexoperator*（complex&a,complex&b）
{
returncomplex（a.re*b.re-a.im*b.im,
a.re*b.im+ a.im*b.re）;
}
//这里用的公式是：
（A+Bi）*（C+Di）=
//（AC-BD）+（AD+BC）i
说明:
复数类complex定义了两个基本对象，一个作为实部，一个作为虚部。
除了构造函数外，
还定义了五个友员函数，分别用来重载+、++和*，其中前面三个友员函数用来重载+，考虑到实
数+复数和复数+实数两种情况，所以共用了三个友员函数；后面两个重载++和*；print（）函数输
出该复数。
主程序放在complex.cpp中：
main（）
{
constcomplexnum1（1,0）;
//num1=（1.000,0.000）
complexnum2（3.,8.）;
//num2=（3.000,8.000）
complexnum3;
//num3=（1.000,1.000）
complexnum4（5,5）;
//num4=（5.000,5.000）
doublex=1.0;
doubley=5.0;
num3=num1+num2;
num3.print（）; //printsout （4.000,8.000）
num3++;
num3.print（）; //printout （5.000,9.000）
complexnum5=num4+x;
num5.print（）; //printsout （6.000,6.000）
complexnum6=y+num4;
num6.print（）;
//printsout （10.000,10.000）
complexnum7=num2*num3;
num7.print（）;
//printsout （-57.000,67.000）
}
说明：
主程序共声明了7个complex对象，其中num1到num4是采用赋初值的方法赋值的。
num3的
赋值看complex的构造函数，当出现complexnum3这种语句时，构造函数便使re和im等于括号中
赋给的初值，即re=1.0和im=1.0。
当num3=num1+num2之后，num3的值便改变成（1.0,0）+（3.0,8.0）,
在num3++之后，num3的实部和虚部就分别加1。
num5和num6是为了实现实数和复数相加。
num7=num2*num3,即num7=（3,8）*（5,9）。
然后将各值分别输出。
注意：
运算符成员函数只能定以运算符的含义，不能改变运算符的优先级和解和顺序；可以定义
多个同名的运算符函数。
但参数类型应有差别，否则会有二义性。
实验思考：
这里只给出了+、++和*的重载，大家可以在下面练习-、--和/的重载，如果有兴趣的
话，还可以练习赋值符=、+=等等的重载。
实验四：
函数的应用
一、实验目的：
掌握函数的定义和调用方法。
练习重载函数使用。
练习函数模板的使用
练习使用系统函数。
二、实验任务：
编写一个函数把华氏温度转换为摄氏温度，转换公式为：
C=（F-32）*5/9。
编写重载函数Max1可分别求取两个整数，三个整数，两个双精度数，三个双精度数的最大值。
使用重函数模板重新实现上小题中的函数Max1。
使用系统函数pow（x,y）计算xy的值，注意包含头文件math.h。
用递归的方法编写函数求Fibonacci级数，观察递归调用的过程。
三、实验步骤
1）编写函数floatConvert（floatTempFer），参数的返回值都为float类型，实现算法C=（F-32）*5/9，在main（）函数中实现输入、输出。
程序名为lab3_1.cpp.
2）分别编写四个同名函数max1，实现函数重载，在main（）函数中测试函数功能。
程序名：
lab3_2.cpp。
3）使用函数模板实现求任意类型数的最大值，针对不同的参数个数，编写两个同名函数模板max1，其参数个数不同，实现函数重载，在main（）函数中测试函数的功能。
和序名：
lab3_3.cpp。
4）在main（）函数中提示输入两个整数x,y，使用cin语句得到x,y的值，调用pow（x,y）函数计算x的y次幂的结果，再显示出来。
程序名：
lab3_4.cpp。
5）编写递归函数intfib（intn），在主程序中输入n的值，调用fib函数计算Fibonacci级数。
公式为fib（n）=fib（n-1）+fib（n-2），n>2;fib
（1）=fib
（2）=1。
使用if语句判断函数的出口，在程序中用cout语句输出提示信息。
程序名：
lab3_5.cpp。
6）使用debug中的StepInfo追踪到函数的内部，观察函数的调用过程，参考程序如下：
//lab3_5
#include
intfib（intn）;
intmain（）
{
intn,answer;
cout<<”Enternumber:
”;
cin>>n;
cout<<”\n\n”;
answer=fib（n）;
cout<return0;
}
intfib（intn）
{
if（n<3）return1;
elsereturnfib（n-2）+fib（n-1）;
}
7）调试操作步骤如下：
i.选择菜单命令Build|StartDebug|StepIn，系统进入单步执行状态，程序开始运行，并出现一个DOS窗口，此时光标停在main（）函数的入口处。
ii.把光标移到语句answer=fib（n）前，从Debug菜单单击RunToCursor，在程序运行的DOS窗口中按提示输入数字10，这时回到可视界面中，光标停在第11行，观察一下n的值。
iii.从Debug菜单中单击StepInto，程序进入fib函数，观察一下n的值，把光标移到语句return（fib（n-2）+
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