Programowanie obiektowe

Transkrypt

1 Laboratorium z przedmiotu Programowanie obiektowe - zestaw 02 Cel zajęć. Celem zajęć jest zapoznanie z praktycznymi aspektami projektowania oraz implementacji klas i obiektów z wykorzystaniem dziedziczenia. Wprowadzenie teoretyczne. Rozważana w ramach niniejszych zajęć tematyka jest ważna, gdyż dziedziczenie i polimorfizm są mechanizmami wykorzystywanymi powszechnie w programowaniu obiektowym. Aby ze zrozumieniem zrealizować zadania, przewidziane do wykonania w ramach zajęć laboratoryjnych, należy znać znaczenie pojęć takich jak: dziedziczenie, klasa bazowa, klasa potomna, polimorfizm, metoda wirtualna, kolekcja List<T> i jej podstawowa funkcjonalność. Należy również znać podstawy języka modelowania systemów informatycznych UML. 1. Dziedziczenie Dziedziczenie polega na tworzenie nowej klasy na podstawie klasy już istniejącej. W języku C# dziedziczeniu podlegają: pola klasy, właściwości oraz metody. Podobnie jak w C++ elementy klasy, które w klasie bazowej zostały oznaczone jako public lub protected, w klasie potomnej również będą miały ten sam zakres widoczności, natomiast elementy oznaczone jako private lub internal nie podlegają dziedziczeniu. Mechanizm dziedziczenia przedstawia poniższy przykład: Przykład 1 Dziedziczenie 1

2 Proszę zwrócić szczególną uwagę na linię kodu numer 32, w której wywoływany jest konstruktor klasy bazowej. W języku C# do wywołania konstruktora klasy bazowej wykorzystywane jest słowo kluczowe base. Klasa bazowa (na przykładzie 1 - Budynek ) to klasa, po której dziedziczy inna klasa nazywana klasą potomną (na przykładzie 1 - BudynekMieszkalny ). 2. Polimorfizm Pojęcie polimorfizmu odnosi się do klas, które współdzielą te same metody, ale implementują je w różny sposób. W praktyce oznacza to, że klasa potomna dziedzicząca daną metodę z klasy bazowej, może przypisać jej zupełnie inną funkcjonalność. Mechanizm polimorfizmu przedstawia poniższy przykład: Przykład 2 Polimorfizm 2

3 Proszę zwrócić uwagę na sposób działania metody WypiszInfo. W linii 60 zostaje wywołana metoda klasy bazowej, natomiast w liniach 62, 64 zostaje wywołana metoda klasy potomnej. Proszę zauważyć, że w linii 63 do zmiennej typu Budynek zostaje przypisany obiekt BudynekMieszkalny, a w linii 64 zostaje wywołana metoda WypiszInfo z klasy potomnej. Zadziałał tu mechanizm polimorfizmu. Metody z klasy bazowej, które mogą zostać przesłonione przez metody o tej samej nazwie z klasy potomnej, należy oznaczyć modyfikatorem virtual (linia 25 w przykładzie 2). Metody te są metodami wirtualnymi. Metody z klasy potomnej, które mają przesłonić metodę o tej samej z klasy bazowej, należy oznaczyć modyfikatorem override (linia 49 w przykładzie 2). 3. Kolekcja List<T> Kolekcje to pojęcia stosowane w odniesieniu do klas, które umożliwiają przechowywanie oraz efektywne przetwarzanie obiektów danego typu. Jedną z największych zalet kolekcji jest możliwość dynamicznej zmiany ich rozmiaru liczba przechowywanych przez kolekcje elementów nie jest ograniczona w momencie utworzenia danej kolekcji, tak jak ma to miejsce w przypadku tablicy. Jednym z podstawowych typów kolekcji jest lista - List<T>. Proste operacje wykonywane na liście zostaną przedstawione do celów niniejszego laboratorium. Szczegółowe omówienie możliwości listy i innych kolekcji nastąpi na wykładzie. Informacje dotyczące kolekcji List<T> niezbędne do wykonania zadania laboratoryjnego: Klasa List<T> została zdefiniowana w przestrzeni nazw System.Collections.Generic. Litera T oznacza typ obiektów przechowywanych przez listę. Utworzenie obiektu listy odbywa się za pomocą konstrukcji: List<T> nazwalisty = new List<T>( ) gdzie T stanowi nazwę typu przechowywanego obiektu. Podstawowe metody i właściwości listy prezentuje poniższy przykład: 3

4 Przykład 3 Metody kolekcji List<T> 4. UML dziedziczenie na diagramie klas Dziedziczenie w języku UML oznaczane jest za pomocą strzałki z pustym grotem wskazującym na klasę bazową. Rys. 1 Reprezentacja dziedziczenia języku UML 4

5 Zadanie 1. Proszę zrealizować aplikację obiektową, która powinna odznaczać się następującymi cechami: Aplikacja powinna zawierać klasy zaimplementowane zgodnie z zamieszczonym poniżej diagramem klas. Metody WypiszInfo powinny wypisywać na konsoli informacje na temat wartości wszystkich pól obiektów. Metoda WypiszInfo klasy Osoba powinna być wirtualna, metody WypiszInfo w klasach pochodnych ( Student, Piłkarz ), powinny ją przesłaniać. Metoda StrzelGola powinna zwiększać o 1 wartość pola liczbagoli. Aby zrealizować zadanie należy wykonać następujące kroki: Proszę o implementację klasy bazowej Osoba, jej pól i metod. Proszę pamiętać o modyfikatorze virtual, który powinna posiadać metoda WypiszInfo. Proszę o implementację klasy pochodnej Student, jej pól i metod. Proszę pamiętać o modyfikatorze override, który powinna posiadać metoda WypiszInfo. Proszę o implementację klasy pochodnej Pilkarz, jej pól i metod. Proszę pamiętać o modyfikatorze override, który powinna posiadać metoda WypiszInfo. Proszę o przetestowanie poprawności wykonania zadania za pomocą kodu testowego: 5

6 Przy ocenie zadania główny nacisk będzie kładziony na: Prawidłową implementację dziedziczenia. Prawidłowy dobór modyfikatorów dostępu. Zadanie 2. Proszę zrealizować aplikację obiektową, która powinna odznaczać się następującymi cechami: Aplikacja stanowi rozszerzenie aplikacji z zadania nr 1. Aplikacja powinna zawierać klasy zaimplementowane zgodnie z zamieszczonym poniżej diagramem klas. Obiekty klasy Student powinny przechowywać kolekcję obiektów klasy Ocena za pomocą listy. Metoda DodajOcene ma dodawać ocenę do listy ocen studenta. Metoda WypiszOceny( ) ma wypisywać informacje o wszystkich ocenach studenta. Metoda WypiszOceny(string nazwaprzedmiotu) ma wypisywać informacje o ocenach studenta z przedmiotu o podanej nazwie. Metoda UsunOcene ma usuwać ocenę studenta o podanych parametrach. Metoda UsunOceny( ) ma usuwać wszystkie oceny studenta. Metoda UsunOceny(string nazwaprzedmiotu) ma usuwać wszystkie oceny studenta z przedmiotu o podanej nazwie. Metoda WypiszInfo z klasy Student ma wypisywać także informacje o wszystkich ocenach studenta. 6

7 Aby zrealizować zadanie należy wykonać następujące kroki: Proszę o implementację klasy Ocena, jej pól i metod. Proszę o implementację w klasie Student następującego pola: Następnie proszę o dołączenie do projektu przestrzeni nazw System.Colections.Generic, z której pochodzi używana kolekcja typu List<T>, poprzez dopisanie na początku kodu instrukcji: Proszę o implementację metody DodajOcene w klasie Student. Metoda ta ma tworzyć nowy obiekt typu Ocena i dodawać go do listy ocen za pomocą metody Add obiektu typu List<Ocena>. Proszę o implementację metody WypiszOceny, która ma wypisywać na konsoli wszystkie oceny studenta. Metoda ta powinna być zaimplementowana przy użyciu pętli foreach lub pętli for. W tym celu niezbędna będzie także implementacja odpowiednich właściwości w klasie Ocena. Proszę o implementację metody WypiszOceny (string nazwaprzedmiotu), która ma wypisywać na konsoli wszystkie oceny studenta z przedmiotu o podanej nazwie. Metoda ta powinna być zaimplementowana przy użyciu pętli foreach lub pętli for. Proszę o implementację metody UsunOcene, która ma usuwać z listy ocen oceny o podanych parametrach. Do tego celu należy użyć pętli for : 7

8 UWAGA! W języku C# istnieje prostszy sposób realizacji usunięcia z kolekcji obiektów o podanych parametrach. Sposób ten zostanie przedstawiony na jednym z kolejnych wykładów. Proszę o implementację metody UsunOceny, która ma usuwać z listy ocen wszystkie oceny. Do tego celu należy użyć metody Clear kolekcji typu List<Ocena>. Proszę o implementację metody UsunOceny (string nazwaprzedmiotu), która ma usuwać z listy ocen oceny z przedmiotu o podanej nazwie. Proszę o modyfikację metody WypiszInfo z klasy Student. Ma ona wypisywać także listę wszystkich ocen studenta. Proszę o przetestowanie poprawności wykonania zadania za pomocą poniższego kodu, który ma zostać dodany do kodu testowego z poprzedniego zadania: Przy ocenie zadania główny nacisk będzie kładziony na: Poprawną implementację metod. 8

9 Prawidłowy dobór modyfikatorów dostępu. Zadanie do domu. Proszę zrealizować aplikację obiektową, która powinna odznaczać się następującymi cechami: Zadanie do domu jest rozszerzeniem zadania 1. Ilustruje je poniższy diagram klas. Proszę o utworzenie klas PilkarzNozny i PilkarzReczny, które dziedziczą po klasie Pilkarz. Metoda StrzelGola w klasie PilkarzReczny ma wywoływać metodę StrzelGola z klasy bazowej, a ponadto wypisywać na ekranie konsoli komunikat Ręczny strzelił!. Metoda StrzelGola w klasie PilkarzNozny ma wywoływać metodę StrzelGola z klasy bazowej, a ponadto wypisywać na ekranie konsoli komunikat Nożny strzelił!. Uwagi: Metoda StrzelGola w klasie Pilkarz powinna być wirtualna, a jej odpowiedniki w klasach potomnych powinny ją przesłaniać. Metody StrzelGola z klas potomnych powinny odwoływać się do swoich odpowiedników za pomocą słowa kluczowego base poprzez konstrukcję: base.<nazwa metody> 9

10 Zagadnienia, które należy uznać za przyswojone w trakcie zajęć. Po zajęciach będzie obowiązywać praktyczna znajomość: Pojęcia dziedziczenia i polimorfizmu. Tworzenie metod wirtualnych i ich przesłanianie. Wykonywanie prostych operacji na kolekcjach List z przestrzeni nazw System.Collections.Generic. Przedstawienie dziedziczenia na diagramie klas. Zagadnienia do powtórzenia na następne zajęcia. Przed kolejnymi zajęciami należy powtórzyć następujące zagadnienia: Klasy abstrakcyjne. Interfejsy. Wybrane aspekty dotyczące implementacji z wykorzystaniem języka Java. Rozważane w ramach niniejszych zajęć aspekty mogą być implementowane w różnorodnych technologiach służących do realizacji aplikacji obiektowych, m.in. języku JAVA. Zasadnicze różnice w korzystaniu z języków C# i JAVA w kontekście tematyki niniejszego laboratorium są następujące: W języku Java dziedziczenie odbywa się przy użyciu słowa kluczowego extends. W języku Java odpowiednikiem słowa kluczowego base jest słowo super. W języku Java wywołanie konstruktora klasy bazowej odbywa się w ciele konstruktora klasy potomnej. W języku Java nie istnieje modyfikator virtual, każda metoda jest domyślnie wirtualna. Z kolei analogie w korzystaniu z języka C# i JAVA w kontekście tematyki niniejszego laboratorium są następujące: W języku Java również nie istnieje wielodziedziczenie klas. Mechanizm dziedziczenia w języku Java odbywa się na takiej samej zasadzie, jak w języku C#. Uwagi szczegółowe dotyczące implementacji w języku Java są następujące: Poniższy przykład przedstawia implementację dziedziczenia w języku Java. Jest odpowiednikiem przykładu nr 1. 10

11 Przykład 4 dziedziczenie w języku Java Poniższy przykład przedstawia mechanizm polimorfizmu w języku Java. Jest odpowiednikiem przykładu nr 2. Przykład 5 polimorfizm w języku Java 11

12 12