面向对象程序设计(C++)-实验指导书

实验1类和对象1.1实验目的和要求(1)理解类和对象的概念，掌握声明类和定义对象的方法。(2)掌握构造函数和析构函数的实现方法。(3)初步掌握使用类和对象编制C++程序。(4)掌握对象数组、对象指针和string类的使用方法。(5)掌握使用对象、对象指针和对象引用作为函数参数的方法。(6)掌握类对象作为成员的使用方法。(7)掌握静态数据成员和静态成员函数的使用方法。(8)理解友元的概念和掌握友元的使用方法。1.2实验内容和步骤1.输入下列程序//test4-1.cpp#includeiostreamusingnamespacestd;classCoordinate{public:Coordinate(intx1,inty1){x=x1;y=y1;}Coordinate(Coordinate&p);~Coordinate(){cout”Destructoriscalleded\n”;}intgetx(){returnx;}intgety(){returny;}private:intx,y;};Coordinate::Coordinate(Coordinate&p){x=p.x;y=p.y;cout”copy-initializationConstructouiscalled\n”;}intmain(){Coordinatep1(3,4);Coordinatep2(p1);Coordinatep3=p2;cout”p3=(“p3.getx()”,”p3.gety()”)\n”;return(0);}(1)写出程序的运行结果。(2)将Coordinate类中带有两个参数的构造函数进行修改，在函数体内增添下述语句：cout”Constructoriscalled.\n”;写出程序的运行结果，并解释输出结果。（3）按下列要求进行调试：在主函数体内，添加下列语句：Coordinatep4;Coordinatap5(2);调试程序时会出现什么错误？为什么？如何对已有的构造函数进行适当修改？（4）经过以上第（2）步和第（3）步的修改后，结合运行结果分析：创建不同的对象时会调用不同的构造函数。2.设计一个4*4魔方程序，让魔方的各行值的和等于各列值的和，并且等于两对角线值的和。例如一下魔方：313525921191517131123727291各行、各列以及对角线值的和都是64.【提示】求4*4魔方的一般步骤如下：（1）设置初始魔方的起始值和相邻元素之间的差值。例如上述魔方的初始魔方的起始值（first）和相邻元素之间的差值(step)分别为：first=1step=2(2)设置初始魔方元素的值。例如上述魔方的初始魔方为：135791113151719212325272931（3）生成最终魔方。方法如下：①求最大元素值与最小元素值的和sum，该实例的sum是：1+31=32②用32减去初始魔方所有对角线上元素的值，然后将结果放在原来的位置，这样就可求得最终魔方。本例最终魔方如下：313525921191517131123727291本题的魔方类magic的参考框架如下：classmagic{public:voidgetdata();voidsetfirstmagic();voidgeneratemagic();voidprintmagic();private:intm[4][4];intstep;intfirst;intsum;};3.设计一个用来表示直角坐标系的Location类，在主程序中创建类Location的两个对象A和B，要求A的坐标点在第3象限，B的坐标在第2象限，分别采用成员函数和友元函数计算给定两个坐标点之间的距离，要求按如下格式输出结果：A(x1,y1),B(x2,y2)Distance1=d1Distance1=d2其中：x1、x2、y1、y2为指定的坐标值，d1和d2为两个坐标点之间的距离。【提示】类Location的参考框架如下：classLocation{public:Location(double,double);doubleGetx()doubleGety()doubledistance(Location&);frienddoubledistance(Location&,Location&);private:doublex,y;};4.声明一个Student类，在该类中包括一个数据成员score（分数）、两个静态数据成员total_score（总分）和count（学生人数）；还包括一个成员函数account()用于设置分数、累计学生成绩之和、累计学生人数，一个静态成员函数sum()用于返回学生的成绩之和，另一个静态成员函数average（）用于求全班成绩的平均值。在main函数中，输入某班同学的成绩，并调用上述函数求出全班学生的成绩之和和平均分。5.使用C++的string类，将5个字符串按逆转后的顺序显示出来。例如，逆转前的5个字符串是：GermanyJapanAmericaBritainFrance按逆转后的顺序输出字符串是：FranceBritainAmericaJapanGermany实验2派生类与继承2.1实验目的和要求(1)掌握派生类的声明方法和派生类构造函数的定义方法。(2)掌握不同继承方式下，基类成员在派生类中的访问属性。(3)掌握在继承方式下，构造函数与析构函数的执行顺序与构造规则。(4)学习虚基类在解决二义性问题中的作用。2.2实验内容与步骤·1.输入下列程序。//test4_1.cpp#includeiostreamusingnamespacestd;classBase{public:voidsetx(inti){x=i;}Intgetx(){returnx;}public:intx;};classDerived:publicBase{public:voidsety(inti){y=i;}intgety(){returny;}voidshow(){cout”Base::x=”xendl;}public:inty;};intmain(){Derivedbb;bb,setx(16);bb.sety(25);bb.show();cout”Base::x=”bb.xendl;cout”Derived::y=”bb.yendl;cout”Base::x=”bb.getx()endl;cout”Derived::y=”bb.gety()endl;return0;}(1)写出程序的运行结果。(2)按以下要求，对程序进行修改后再调试，指出调试中出错的原因。①将基类Base中数据成员x的访问权限改为private时，会出现哪些错误？为什么？②将基类Base中数据成员x的访问权限改为protected时，会出现哪些错误？为什么？③在源程序的基础上，将派生类Derived的继承方式改为private时，会出现哪些错误？为什么？④在源程序的基础上，将派生类Derived的继承方式改为protected时，会出现哪些错误？为什么？2.编写一个学生和教师的数据输入和显示程序。学生数据有编号、姓名、性别、年龄、系别和成绩，教师数据有编号、姓名、性别、年龄、职称和部门。要求将编号、姓名、性别、年龄的输入和显示设计成一个类Person，并作为学生类Student和教师类Teacher的基类。供参考的类结构如下：classPerson{...};classStudent:publicPerson{...};classTeacher:publicPerson{...};3.按要求阅读、编辑、编译、调试和运行以下程序。(1)阅读、编辑、编译、调试和运行以下程序，并写出程序的运行结果。//test4_3_1.cpp#includeiostream#includestringusingnamespacestd;classMyArray{public:MyArray(intleng);~MyArray{};voidInput();voidDisplay(string);protected:int*alist;intlength;};MyArray::MyArray(intleng){if(leng=0){cout”errorlength”;exit(1);}alist=newint[leng];length=leng;if(alist==NULL){cout”assignfailure”;exit(1);}cout”MyArray类对象已创建。”endl;}MyArray::~MyArray(){delete[]alist;cout”MyArray类对象被撤销。”endl;}voidMyArray::Display(stringstr){inti;int*p=alist;coutstrlength”个整数：“；for(i=0;ilength;i++,p++)cout*p””;coutendl;}voidMyArray::Input{}{cout”请键盘输入”length”个整数:”;inti;int*p=alist;for(i=0;ilength;i++,p++)cin*p;}intmain(){MyArraya(5);a.Input();a.Display(“显示已输入的”);return0;}(2)声明一个类SortArray继承类MyArray,在该类中定义一个函数，具有将输入的整数从小到大进行排序的功能。【提示】在第（1）步的基础上可增加下面的参考框架：classSortArray:publicMyArray{public:voidSort();SortArray(intleng):MyArray(leng){cout”SortArray类对象已创建。”endl;}virtual~SortArray();};SortArray::~SortArray(){cout”SortArray类对象被撤销。”endl;}voidSortArray::Sort(){//请自行编写Sort函数的代码，将输入的整数从小到大排序。}//并将主函数修改为：intmain(){SortArraya(5);s.Input();s.Display(“显示排序以前的”);s.Sort();s.Display(“显示排序以后的”);return0;}声明一个类ReArray继承类MyArray,在该类中定义一个函数，具有将输入的整数进行倒置的功能。【提示】在第（1）步的基础上可增加下面的参考框架：ClassReArray:publicMyArray{Public:Voidreverse();ReArray(intleng);Virtual~ReArray();};请读者自行编写构造函数、析构函数和倒置函数ReArray,以及修改主函数。(3)声明一个类AverArray继承类MyArray,在该类中定义一个函数，具有求输入的整数平均值的功能。【提示】在第（1）步的基础上增加下面的参考框架：classAverArray:publicMyArray{Public:AverArray(intleng);~AverArray();DoubleAver();};请读者自行编写构造函数、析构函数和求平均值函数Aver（求解整数的平均值），以及修改主函数。(2)声明一个NewArray类，同时继承了类SortArray,ReArray和AverArray,使得类NewArray的对象同时具有排序、倒置和求平均值的功能。在继承的过程中声明MyArray为虚基类，体会虚基类在解决二义性问题中的作用。实验3多态性3.1实验目的和要求(1)了解多态性的概念。(2)掌握运算符重载的基本方法。(3)掌握虚函数的定义和使用方法。(4)掌握纯虚函数和抽象类的概念和用法。3.2实验内