Java课程实验报告实验五——面向对象

一、实验目的
1.理解多态性和动态绑定
2.存储、提取和操作ArrayList中的对象

二、实验内容
1.【Person、Student、Employee类】（注：此题在书上原题基础上有修改）设计一个名为Person的类和它的两个名为Student和Employee子类。

每个人都有姓名和电话号码。学生有年级状态（大一、大二、大三或大四）。将这些状态定义为常量。一个雇员有工资和受聘日期。定义一个名为MyDate的类，包含数据域：year（年）、month（月）和day（日）。将各个类的数据域进行封装，并设置合理的读写访问器。
覆盖每个类中的toString方法，返回类名及相应的类中可以获取的所有信息构成的字符串，如Person类的toString方法返回“Person类：姓名为*** 电话为*** ”；Student类的toString方法返回“Student类：姓名为*** 电话为*** 年级为***”。

在Student和Employee两个类中分别加入displayObject()方法，可以打印出对学生和雇员的提示消息，提示学生“to ***（学生姓名）：请按时交实验报告”，提示雇员“ to ***（雇员姓名）：请按时上班”。

目标输出任务：
画出这些类的UML图。
实现这些类。
编写一个测试类，1）创建方法public static void m1(Person p)，显示p的姓名；2）创建方法public static void m2(Person p)，打印p的toString方法返回的字符串；3）创建方法public static void m3(Person p)，如果p是Student类或者Employee类的实例，分别调用它们的displayObject()；4）在主函数中创建Person、Student、Employee的对象实例，将它们均声明为Person类对象。将它们分别传入m1、m2和m3，体会多态。

2. 【课程类Course】改写程序清单10-6中的Course类。使用ArrayList代替数组来存储学生。不应该改变Course类的原始合约（即不要改变构造方法和方法的方法头定义，包括返回类型、方法名及参数列表，但私有的成员可以改变）。

程序清单10-6
public class Course {private String courseName;private String[] students = new String[100];private int numberOfStudents;public Course(String courseName) {this.courseName = courseName;}public void addStudent(String student) {students[numberOfStudents] = student;numberOfStudents++;}public String[] getStudents() {return students;}public int getNumberOfStudents() {return numberOfStudents;}  public String getCourseName() {return courseName;}  public void dropStudent(String student) {// Left as an exercise in Exercise 9.9}
}

程序清单10-5
【注意：请参考以下程序来测试Course类，同时注意在此段程序基础上，增加必要的代码，以完整地测试Course类中定义的所有方法】
public class TestCourse {public static void main(String[] args) {Course course1 = new Course("Data Structures");Course course2 = new Course("Database Systems");course1.addStudent("Peter Jones");course1.addStudent("Brian Smith");course1.addStudent("Anne Kennedy");course2.addStudent("Peter Jones");course2.addStudent("Steve Smith");System.out.println("Number of students in course1: "+ course1.getNumberOfStudents());String[] students = course1.getStudents();for (int i = 0; i < course1.getNumberOfStudents(); i++)System.out.print(students[i] + ", ");System.out.println();System.out.print("Number of students in course2: "+ course2.getNumberOfStudents());}
}

3. 附加题（可选做）（利用继承实现MyStack）在程序清单11-10中，MyStack是用组合实现的。扩展ArrayList创建一个新的栈类。实现MyStack类。编写一个测试程序，提示用户输入5个字符串，然后以逆序显示这些字符串。

三、实验要求：
要求每个学生独立完成实验任务。

四、实验报告
1. 实验结果与分析
（1） Person、Student、Employee类
A) UML类图

B) 实验运行过程

C) 结果分析
本题分成五个类：
Person类中含最起初name和telenum的属性，设置其get和set方法，定义toString函数；
Student类继承Person类，同时加入Grade属性，设置其get和set方法，定义toString函数和displayObject函数；
Employee类继承Person类，同时加入salary和MyDate类型的date属性，设置其get和set方法，定义toString函数和displayObject函数；
MyDate类是date的类型定义，其中包括year，month，day属性，设置其get和set方法，在有参构造方法中设置属性的值（利于主函数的参数设置）；
Test类是主函数的定义类，其中首先定义年级信息的常量，便于主函数的引用，然后定义m1,m2,m3函数，其中m3函数需要判断实例类型，需要使用强制转换才能调用Student类或Employee类中的displayObject方法，判断实例类型时选择使用instanceof关键词。
主函数中首先定义三个不同类型的实例，并引用给都是Person类型的变量，然后定义其name和telenum，其中Student实例需要强制转换后定义其Grade值，Employee实例需要强制转换后定义其salary值和date值，date是一个新创建的MyDate类型的对象。
接着调用三个实例的m1,m2,m3方法即可输出结果。

（2）Course类
A) UML类图

B) 实验运行过程

C) 实验结果分析
本题只要求将数组相关语句换成我们需要的ArrayList语句即可
因此我们可以直接将语句替换

public class Course {private String courseName;private String[] students = new String[100];
//这里更换成
private ArrayList<String> students = new ArrayList<String>(100);private int numberOfStudents;public Course(String courseName) {this.courseName = courseName;}public void addStudent(String student) {students[numberOfStudents] = student;
//这里更换成
students.add(numberOfStudents,student);
其中add(index,o)方法定义是在index下标确定的位置加入o元素numberOfStudents++;}public String[] getStudents() {//这里更换成
public ArrayList<String> getStudents() {return students;}public int getNumberOfStudents() {return numberOfStudents;}  public String getCourseName() {return courseName;}  public void dropStudent(String student) {// Left as an exercise in Exercise 9.9}
}

【注意：请参考以下程序来测试Course类，同时注意在此段程序基础上，增加必要的代码，以完整地测试Course类中定义的所有方法】
public class TestCourse {public static void main(String[] args) {Course course1 = new Course("Data Structures");Course course2 = new Course("Database Systems");course1.addStudent("Peter Jones");course1.addStudent("Brian Smith");course1.addStudent("Anne Kennedy");course2.addStudent("Peter Jones");course2.addStudent("Steve Smith");System.out.println("Number of students in course1: "+ course1.getNumberOfStudents());
String[] students = course1.getStudents();
//这里更换成ArrayList<String>students = course1.getStudents();for (int i = 0; i < course1.getNumberOfStudents(); i++)System.out.print(students[i] + ", ");
//这里更换成
students.get(i)
其中get(index)方法返回index下表位置的元素System.out.println();System.out.print("Number of students in course2: "+ course2.getNumberOfStudents());}
}

（3）MyStack类
A) UML类图

B) 实验运行过程
首先根据提示输入元素个数

再根据提示输入该个数个元素

回车，返回逆序结果

C) 实验结果分析
首先我们分析MyStack和泛类ArrayList的不同：
MyStack需要在栈尾插入，栈尾删除，而ArrayList可以在任意确定位置下进行这样的操作；
调用F3我们可以找到ArrayList类的一些定义

这样就可以想到：我们可以利用ArrayList中已有的add（无参）函数和remove（有参）方法来改写定义，其中add不动，换成push头名，remove的参数设置成this.size()-1来每次删除末尾元素并保存到变量中，这样就实现了本题中必要的入栈出栈操作。
在主函数中，我们首先输入元素个数，再根据元素个数确定循环次数，输入元素，入栈，再循环相同次出栈输出即可

2. 心得体会
本次是练习新学的多态和动态绑定知识点，并对ArrayList列表了解，尤其是第一道题，在进行相关的建构时对MyDate类的实例创建遇到了难处，在一遍遍研究中通过之后，我感觉自己对动态绑定在多态中的理解有了十分显著的提高；而在第二题和第三题过程中对继承相关的应用也进行了巩固
本次实验就我自身而言是不简单的一次，但不简单也代表着有了新的挑战，希望之后的实验能对Java的应用有更显著的提高。

3.源程序

（1）
Person.java
package exp5;public class Person {private String name;private String telenum;public String getName(){return this.name;}public String getTeleNum(){return this.telenum;}public void setName(String name){this.name = name;}public void setTeleNum(String telenum){this.telenum = telenum;}@Overridepublic String toString() {return "Person类：姓名为" + this.getName() + " " + "电话为：" + this.getTeleNum();}
}
Student.java
package exp5;public class Student extends Person{private String Grade;public String getGrade(){return Grade;}public void setGrade(String Grade){this.Grade = Grade;}@Overridepublic String toString() {return "Student类：姓名为" + this.getName() + " " + "电话为：" + this.getTeleNum() + " 年级为：" + this.getGrade();}public String displayObject(){return "to " + this.getName() + ": 请按时交实验报告";}
}
Employee.java
package exp5;import java.sql.Date;public class Employee extends Person{private int salary;private MyDate date;public int getSalary(){return salary;}public void setSalary(int salary){this.salary = salary;}public String getDate(){return date.getYear() + "," + date.getMonth() + "," + date.getDay();}public void setDate(MyDate date){this.date = date;}@Overridepublic String toString() {return "Employee类：姓名为" + this.getName() + " " + "电话为：" + this.getTeleNum() + " 工资为：" + this.getSalary() + " 受聘日期为：" + this.date.getDate() ; }public String displayObject(){return "to " + this.getName() + ": 请按时上班";}
}
MyDate.java
package exp5;public class MyDate {public MyDate(String year,String month,String day){this.year = year;this.month = month;this.day = day;}private String year;private String month;private String day;public String getYear() {return year;}public String getMonth() {return month;}public String getDay() {return day;}public void setYear(String year) {this.year = year;}public void setMonth(String month) {this.month = month;}public void setDay(String day) {this.day = day;}public String getDate(){return this.year + this.month + this.day;}
}
Test.java
package exp5;public class Test {static final String GradeOne = "One";static final String GradeTwo = "Two";static final String GradeThree = "Three";static final String GradeFour = "Four";public static void m1(Person p){System.out.println(p.getName());}public static void m2(Person p){System.out.println(p.toString());}public static void m3(Person p){if(p instanceof Student){System.out.println(((Student)p).displayObject());}else if(p instanceof Employee){System.out.println(((Employee)p).displayObject());}else {System.out.println("请求有误，请重新尝试！");}}public static void main(String[] args) {Person aPerson = new Person();aPerson.setName("a");aPerson.setTeleNum("12345");Person bStudent = new Student();bStudent.setName("b");bStudent.setTeleNum("67890");((Student)bStudent).setGrade(GradeOne);Person cEmployee = new Employee();cEmployee.setName("c");cEmployee.setTeleNum("13579");((Employee) cEmployee).setSalary(15000);Employee employee = new Employee();MyDate date = new MyDate("2011","09","05");((Employee) cEmployee).setDate(date);m1(aPerson);m1(bStudent);m1(cEmployee);m2(aPerson);m2(bStudent);m2(cEmployee);m3(aPerson);m3(bStudent);m3(cEmployee);}
}
（2）
Course.java
package exp5;import java.util.ArrayList;public class Course {private String courseName;private ArrayList<String> students = new ArrayList<String>(100);private int numberOfStudents;public Course(String courseName) {this.courseName = courseName;}public void addStudent(String student) {students.add(numberOfStudents,student);numberOfStudents++;}public ArrayList<String> getStudents() {return students;}public int getNumberOfStudents() {return numberOfStudents;}  public String getCourseName() {return courseName;}
}
TestCourse.java
package exp5;import java.util.ArrayList;public class TestCourse {public static void main(String[] args) {Course course1 = new Course("Data Structures");Course course2 = new Course("Database Systems");course1.addStudent("Peter Jones");course1.addStudent("Brian Smith");course1.addStudent("Anne Kennedy");course2.addStudent("Peter Jones");course2.addStudent("Steve Smith");System.out.println("Number of students in course1: "+ course1.getNumberOfStudents());ArrayList<String>students = course1.getStudents();for (int i = 0; i < course1.getNumberOfStudents(); i++)System.out.print(students.get(i) + ", ");System.out.println();System.out.print("Number of students in course2: "+ course2.getNumberOfStudents());}}
（3）
MyStack.javapackage exp5;import java.util.ArrayList;
import java.util.Scanner;public class MyStack extends ArrayList{public void push(Object o){this.add(o);}public Object pop(){Object o = this.get(this.size() - 1);this.remove(this.size() - 1);return o;}public static void main(String[] args) {Scanner input = new Scanner(System.in);int num;System.out.println("请输入元素的个数");num = input.nextInt();System.out.println("请输入元素： ");MyStack myStack = new MyStack();for(int i = 0; i < num;i++){myStack.push(input.next());}for(int i = 0; i < num;i++){System.out.println(myStack.pop());}}
}

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