2019面向对象程序设计（Java）第4周学习指导及要求
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第一部分：第四章理论知识总结
一、类与对象的基础概念
1、类的基本概念
1）类是具有相同属性和行为的一组对象的集合
2）类是描述对象的模板，它定义一类对象所能拥有的数据和能完成的操作，在面向对象的程序设计中，类是构造程序的基本单元。
3）每个类由一组结构化的数据（称作实例域）和在其上的一组操作（称为方法）构成。
2、对象的基本概念
1）对象是具体实体，具有明确定义的状态和行为。
2）对象的三个主要特征：
行为：可以对对象施加什么操作
状态：当施加哪些方法时，对象如何如何响应
标识：如何辨别具体相同行为与状态的不同对象
二、类与对象的关系
1、类是对象，事物的描述和抽象，是具有相同属性和行为的对象集合。对象则是该类事物的实例。
2、类是一个静态的概念，类本身不携带任何数据。当没有为类创建任何对象时，类本身不存在于内存空间中。对象是一个动态的概念。每一个对象都存在着有别于其它对象的属于自己的独特的属性和行为。对象的属性可以随着它自己的行为而发生改变。
3、类之间的关系
1）依赖(use-a):如果一个类中的方法操作了另一个类的对象，那么这个类就依赖于另一个类。
2）聚合（has-a）：类A的对象包含类B的对象
3）继承（is-a）：表示一个特定类和一个一般类之间的关系。一般来说，如果类A继承了类B，那么类A不仅继承了类B的方法和状态，而且还有属于自己的方法和状态。
4、预定义类的使用
1）已学过的预定义类：Math类、math类、String类、Scanner类等，掌握练习预定义类API的技术方法。
2）要使用预定义类的方法，只需知道方法名和参数即可，无需了解它的内部实现过程。
3）使用预定义类g需要在程序开始处使用import命令导入该类所在的包路径。
5、对象与对象变量
1）在OOP中，要想使用对象，需先构造对象，并初始化对象状态，然后通过对象调用类中的办法。
2）java中，用构造器（constructor）构造并初始化对象。
3）构造器是类中一个特殊方法，该方法名与类名相同。
4）构造并初始化对象的格式：
5）new 构造器名（参数）
6、对象变量
1）如果要多次使用初始化的对象，可将初始化的对象放在一个对象变量中。
格式： Date birthday = new Date();
2）对象变量保存了对象后，可用对象变量引用对象。
三、用户自定义类
1、类的定义包括两部分内容：声明和类体
2、类体由两部分构成：
一为实体域（或成员变量）定义；二为方法定义。
3、域的定义
1）实例域（成员变量）：类定义时实例域部分所定义的变量。实例域在整个类内都有效。
2）局部变量：方法体中定义的变量和方法的参数。只在定义它的方法内有效。
4、实例域的隐藏性
局部变量与实例域名字相同时，则实例域被隐藏，即在这个方法内暂时失效。
四、掌握用户自定义类的语法规则
1、实例域：可将实例域定义为final,构建对象时必须初始化这样的域。
2、静态域：绝大多数面向对象程序设计语言中，静态域被称为类域。如果将域定义为static，每个类中只有一个这样的域。而每个对象对于所有的实例域却都有自己的一份拷贝。
3、静态方法：静态方法是一种不能向对象实时操作的方法。可以使用对象或类名调用静态方法。
4、构造器方法:构造器与类同名。构造器总是伴随着new操作符的执行被调用，而不能对一个已经存在的对象调用构造器来达到重新设置实例域的目的。
5、更改器方法：一个类中对实例域进行修改的方法，通常更改器方法名前缀为set。调用更改器方法后对象的状态会改变。
6、访问器方法：只访问对象而不修改对象的方法。
7、main方法：main方法不对任何对象进行操作。静态的main方法将执行并创建程序所需要的对象。
五、重载
多个方法有相同的名字、不同的类型、不同的参数、便产生了重载。Java允许重载任何方法，而不只是构造器方法。
六、包
1、Java允许使用包将类组织起来。借助包可以方便地组织自己的代码，并将自己的代码与别人提供的代码库分开管理。而且使用包可以确保类名的唯一性。
2、包作用域
1）类中标记为public的部分可以被任意类使用；
2）类中标记为private的部分只能在类中使用；
3）如果没有为类、方法或实例域指定访问控制修饰符public或private，这部分可以被同一包中的所有方法访问。
七、文档注释技术
类注释；方法注释；域注释；通用注释；包与概述注释
第二部分：实验部分
实验名称：实验三 类与对象的定义及使用
1. 实验目的：
(1) 熟悉PTA平台线上测试环境；
(2) 理解用户自定义类的定义；
(3) 掌握对象的声明；
(4) 学会使用构造函数初始化对象；
(5) 使用类属性与方法的使用掌握使用；
(6) 掌握package和import语句的用途。
3. 实验步骤与内容：
实验1 任务1（10分）
公民身份证号码按照GB11643—1999《公民身份证号码》国家标准编制，由18位数字组成：前6位为行政区划分代码，第7位至14位为出生日期码，第15位至17位为顺序码，第18位为校验码。从键盘输入1个身份证号，将身份证号的年月日抽取出来，按年-月-日格式输出。注意：输入使用Scanner类的nextLine()方法，以免出错。
输入样例: 34080019810819327X
输出样例: 1981-08-19
程序代码及运行结果：
实验1 任务2（25分）
程序代码：
import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Scanner;
public class students {
private static ArrayList<Student> list;
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
list = new ArrayList<>();
Scanner in = new Scanner(System.in);
try {
readFile("studentfile.txt"); //读如文件 studentfile.txt的信息
System.out.println("请选择操作，1按姓名，2按学号，3退出"); //首先在控制台输出 ：请选择操作，1按姓名，2按学号，3退出
int i;
while ((i = in.nextInt()) != ) //读出并转换下一个表示整型的字符序列
{
switch (i) //switch语句控制菜单
{
case : //按学生的姓名查找
System.out.println("请输入姓名"); //在控制台上输出：请输入姓名
String name = in.next(); //定义一个String类对象name，表示下一行字符串
Student student = findStudentByName(name); //通过姓名查找学生的信息
if (student == null) {
System.out.println("没找到"); //if语句判断，如果学生的信息为空，则在控制台输出： 没找到
} else {
System.out.println(student.toString()); //否则，调用toString方法输出学生的信息
}
System.out.println("请选择操作，1按姓名，2按学号，3退出");
break; //退出当前的循环
case :
System.out.println("请输入学号"); //按学生的学号查找
String id = in.next(); //定义一个String类对象id，表示下一行字符串
Student student1 = findStudentById(id); //通过学号查找学生的信息
if (student1 == null) { ////if语句判断，如果学生的信息为空，则在控制台输出： 没找到
System.out.println("没找到");
} else {
System.out.println(student1.toString()); //否则，调用toString方法输出学生的信息
}
System.out.println("请选择操作，1按姓名，2按学号，3退出");
break;
default:
System.out.println("输入有误");
System.out.println("请选择操作，1按姓名，2按学号，3退出");
break;
}
}
} catch (IOException e) {
// TODO 自动生成的 catch 块
e.printStackTrace();
}finally {
in.close(); //最后关闭0
}
}
public static void readFile(String path) throws IOException {
FileReader reader = new FileReader(path); //
BufferedReader br = new BufferedReader(reader);
String result; //定义一个String类对象 result
while ((result = br.readLine()) != null) { //while循环
Student student = new Student();
student.setName(result.substring());
student.setID(result.substring(,)); //从第十三位开始，调用result对象的substring方法得到一个新的字符串
list.add(student);
}
br.close();
}
public static Student findStudentByName(String name) { //通过姓名找学生的信息
for (Student student : list) {
if (student.getName().equals(name)) { //用equals方法检测两个字符串是否相等
return student;
}
}
return null;
}
public static Student findStudentById(String Id) { //通过学号查找学生的信息
for (Student student : list) {
if (student.getID().equals(Id)) { //用equals方法检测两个字符串是否相等
return student;
}
}
return null;
}
}
class Student {
private String name; //String类对象name的私有的实例域
private String ID; //String类对象ID的私有的实例域
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getID() {
return ID;
}
public void setID(String iD) {
ID = iD;
}
@Override
public String toString() {
// TODO 自动生成的方法存根
return "姓名是：" + name + "学号是：" + ID; //得到查找学生的信息
}
}
运行结果：
实验2 测试程序1（10分）导入第4章示例程序并测试。
l 编辑、编译、调试运行程序4-2（教材104页）；
l 结合程序运行结果，掌握类的定义与类对象的用法，并在程序代码中添加类与对象知识应用的注释；
l 尝试在项目中编辑两个类文件（Employee.java、 EmployeeTest.java ），编译并运行程序。
l 参考教材104页EmployeeTest.java，设计StudentTest.java，定义Student类，包含name（姓名）、sex（性别）、javascore（java成绩）三个字段，编写程序，从键盘输入学生人数，输入学生信息，并按以下表头输出学生信息表：
姓名 性别 java成绩
import java.time.*; public class EmployeeTest
{
public static void main(String[] args)
{
// fill the staff array with three Employee objects
Employee[] staff = new Employee[]; staff[] = new Employee("Carl Cracker", , , , );
staff[] = new Employee("Harry Hacker", , , , );
staff[] = new Employee("Tony Tester", , , , ); // raise everyone's salary by 5%
for (Employee e : staff)
e.raiseSalary(); // print out information about all Employee objects
for (Employee e : staff)
System.out.println("name=" + e.getName() + ",salary=" + e.getSalary() + ",hireDay="
+ e.getHireDay());
}
} class Employee
{
private String name;
private double salary;
private LocalDate hireDay; public Employee(String n, double s, int year, int month, int day)
{
name = n;
salary = s;
hireDay = LocalDate.of(year, month, day);
} public String getName()
{
return name;
} public double getSalary()
{
return salary;
} public LocalDate getHireDay()
{
return hireDay;
} public void raiseSalary(double byPercent)
{
double raise = salary * byPercent / ;
salary += raise;
}
}
运行结果：
（2）程序代码：
public class EmployeeTest
{
public static void main(String[] args)
{
// fill the staff array with three Employee objects
Employee[] staff = new Employee[]; staff[] = new Employee("Carl Cracker", , , , );
staff[] = new Employee("Harry Hacker", , , , );
staff[] = new Employee("Tony Tester", , , , ); // raise everyone's salary by 5%
for (Employee e : staff)
e.raiseSalary(); // print out information about all Employee objects
for (Employee e : staff)
System.out.println("name=" + e.getName() + ",salary=" + e.getSalary() + ",hireDay="
+ e.getHireDay());
}
}
运行结果：
实验2 测试程序2（5分）
l 编辑、编译、调试运行程序4-3（教材116）；
l 结合程序运行结果，理解程序代码，掌握静态域（netxtId）与静态方法（getNextId）的用法，在相关代码后添加注释；
l 理解Java单元（类）测试的技巧。
程序代码：
public class Statictest
{
public static void main(String[] args)
{
// fill the staff array with three Employee objects //用三个employee对象填充staff数组
Employee[] staff = new Employee[]; staff[] = new Employee("Tom", );
staff[] = new Employee("Dick", );////构造Employee数组，并有三个雇员对象；
staff[] = new Employee("Harry", ); // print out information about all Employee objects
for (Employee e : staff)
{
e.setId(); //打印每个雇员的信息；
System.out.println("name=" + e.getName() + ",id=" + e.getId() + ",salary="
+ e.getSalary());
} int n = Employee.getNextId(); // calls static method (通过类名调用静态方法)
System.out.println("Next available id=" + n);
}
} class Employee //定义Employee类；
{
private static int nextId = ; private String name;
private double salary;
private int id; //进行实例域定义来存放的需要操作的数据； public Employee(String n, double s)
{
name = n;
salary = s;
id = ; //构造Employee类的对象，并声明局部变量name,salary,hireday;
} public String getName()
{
return name; //实例域name的访问器方法
} public double getSalary()
{
return salary;
} public int getId()
{
return id;
} public void setId()
{
id = nextId; // set id to next available id
nextId++;
} public static int getNextId()
{
return nextId; // returns static field
} public static void main(String[] args) // unit test
{
Employee e = new Employee("Harry", );
System.out.println(e.getName() + " " + e.getSalary());
}
}
运行结果：
实验2 测试程序3（5分）
l 编辑、编译、调试运行程序4-4（教材121）；
结合程序运行结果，理解程序代码，掌握Java方法参数的用法，在相关代码后添加注释；
程序代码：
public class ParamTest
{
public static void main(String[] args)
{
/*
* Test 1: Methods can't modify numeric parameters
*/ //测试方法不能修改数值参数
System.out.println("Testing tripleValue:");
double percent = ;
System.out.println("Before: percent=" + percent);
tripleValue(percent); //调用 tripleValue
System.out.println("After: percent=" + percent); /*
* Test 2: Methods can change the state of object parameters
*/ //测试方法可以更改对象参数的状态
System.out.println("\nTesting tripleSalary:");
Employee harry = new Employee("Harry", );
System.out.println("Before: salary=" + harry.getSalary());
tripleSalary(harry); //调用tripleSalary
System.out.println("After: salary=" + harry.getSalary()); /*
* Test 3: Methods can't attach new objects to object parameters
*/ //方法可以将新对象附加到对象参数
System.out.println("\nTesting swap:");
Employee a = new Employee("Alice", );
Employee b = new Employee("Bob", );
System.out.println("Before: a=" + a.getName());
System.out.println("Before: b=" + b.getName());
swap(a, b); //用交换函数交换a,b
System.out.println("After: a=" + a.getName());
System.out.println("After: b=" + b.getName());
} public static void tripleValue(double x) // doesn't work
{
x = * x;
System.out.println("End of method: x=" + x);
} public static void tripleSalary(Employee x) // works
{
x.raiseSalary();
System.out.println("End of method: salary=" + x.getSalary());
} public static void swap(Employee x, Employee y)
{
Employee temp = x;
x = y;
y = temp;
System.out.println("End of method: x=" + x.getName());
System.out.println("End of method: y=" + y.getName());
}
} class Employee // simplified Employee class
{
private String name;
private double salary; //类的实例域定义来存放的需要操作的数据； public Employee(String n, double s)
{
name = n;
salary = s;
} public String getName()
{
return name;
} public double getSalary()
{
return salary;
} public void raiseSalary(double byPercent)
{
double raise = salary * byPercent / ;
salary += raise;
}
}
运行结果：
实验2 测试程序4（5分）
l 编辑、编译、调试运行程序4-5（教材129）；
l 结合程序运行结果，理解程序代码，掌握Java用户自定义类的用法，掌握对象构造方法及对象使用方法，在相关代码后添加注释。
程序代码：
public class ConstructorTest
{
public static void main(String[] args)
{
// fill the staff array with three Employee objects 用三个employee对象填充staff数组
Employee[] staff = new Employee[]; staff[] = new Employee("Harry", );
staff[] = new Employee(); //构造Employee数组，并有三个雇员对象；
staff[] = new Employee(); // print out information about all Employee objects
for (Employee e : staff) //打印每个雇员的信息
System.out.println("name=" + e.getName() + ",id=" + e.getId() + ",salary="
+ e.getSalary());
}
} class Employee
{
private static int nextId; private int id;
private String name = ""; // instance field initialization 实例字段初始化
private double salary; // static initialization block
static
{
Random generator = new Random();
// set nextId to a random number between 0 and 9999 将nextId设置为0到999之间的随机值
nextId = generator.nextInt();
} // object initialization block 对象 initialization块
{
id = nextId;
nextId++;
} // three overloaded constructors //三个重载的构造
public Employee(String n, double s)
{
name = n;
salary = s;
} public Employee(double s)
{
// calls the Employee(String, double) constructor
this("Employee #" + nextId, s);
} // the default constructor 错误的构造器
public Employee()
{
// name initialized to ""--see above 名称初始化为同上
// salary not explicitly set--initialized to 0 工资未显示设置，初始化为0
// id initialized in initialization block id初始化
} public String getName()
{
return name; //实例域name的访问器方法
} public double getSalary()
{
return salary; //实例域salary的访问器方法
} public int getId()
{
return id; //实例域id的访问器方法
}
}
运行结果：
实验2 测试程序5（5分）
l 编辑、编译、调试运行程序4-6、4-7（教材135）；
结合程序运行结果，理解程序代码，掌握Java包的定义及用法，在相关代码后添加注释；
程序代码：
package com.horstmann.corejava;
// the classes in this file are part of this package 这个文件中的类就是这个包中的一部分
import java.time.*;
// import statements come after the package statement import语句位于package语句之后
/**
* @version 1.11 2015-05-08
* @author Cay Horstmann
*/
public class Employee
{
private String name;
private double salary;
private LocalDate hireDay; //进行实例域定义来存放的需要操作的数据；
public Employee(String name, double salary, int year, int month, int day)
{
this.name = name;
this.salary = salary;
hireDay = LocalDate.of(year, month, day);//根据参数设置日期，参数分别为年月日；
} //构造Employee类的对象，并声明局部变量name,salary,hireday;
public String getName()
{
return name; //实例域name的访问器方法
}
public double getSalary()
{
return salary; //实例域salary的访问器方法
}
public LocalDate getHireDay()
{
return hireDay; //实例域hireDay的访问器方法
}
public void raiseSalary(double byPercent)
{
double raise = salary * byPercent / ;
salary += raise; //调用方法的对象salary实例域设置为新值；
}
运行结果：
4. 实验总结：（10分）
老师反复强调这一章的学习内容很重要，我们需要熟练掌握。不过对于我来说还是比较吃力，按照实验步骤进行程序的运行过程中，我遇到了一些的困难，经过同学的帮助，我解决了遇到的困难，但我同时也认识到，我的基础很差，应该多加练习，为后续的学习做好准备。