面向对象程序设计(C)实验指导书

1、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#include<iostream>using namespace std。class C

2、oordinate public:Coordinate(int x1,int y1) x=x1 。y=y1 。Coordinate(Coordinate &p) 。Coordinate() cout<< ” Destructor is callededn”。 int getx()return x 。 int gety() return y 。 private:int x,y 。 。Coordinate:Coordinate(Coordinate &p) x=p.x 。y=p.y 。cout<< ”copy-initialization Construct

3、ou is calledn”。int main() Coordinate p1(3,4) 。Coordinate p2(p1) 。1/14Coordinate p3=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<< ”Constructor is called.n ”。写出程序的运行结果，并解释输出结果。（

4、3）按下列要求进行调试：在主函数体内，添加下列语句：Coordinate p4 。Coordinata p5(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

5、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：求最大元素值与最小元素值的和sum，该实例的 sum 是：1+31=32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：3135259211915171311232/14727291本题的魔方类magic 的参考框架如下：class magic public:void getdata() 。void set

6、firstmagic() 。void generatemagic() 。void printmagic() 。private:int m44 。int step。int first 。int sum 。 。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

7、 d2 为两个坐标点之间的距离。【提示】类 Location 的参考框架如下：class Location public:Location(double,double) 。double Getx()double Gety()double distance(Location &) 。friend double distance (Location &,Location &)。private:double x,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

8、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：FranceBritainAmericaJapanGermany3/14实验 2 派生类与继承2.1 实验目的和要求(1) 掌握

9、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#include<iostream>using namespace std。class Basepublic:void setx(int i)x=i 。 Int getx()return x 。 public:int x 。 。class Derived:public Basepublic:void

10、 sety(int i)y=i 。 int gety()return y 。 void show()cout<< ”Base:x=”<<x<<endl 。public:inty 。 。int main()Derived bb 。bb,setx(16) 。bb.sety(25) 。bb.show() 。cout<< ”Base:x=”<<bb.x<<endl 。cout<< ”Derived:y= ”<<bb.y<<endl 。cout<< ”Base:x= ”<<

11、bb.getx()<<endl 。4/14cout<< ”Derived:y= ”<<bb.gety()<<endl 。return 0。(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。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？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？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？在源程序的基础上，将派生类Derived

12、 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：class Person. 。class Student:public Person. 。class Teacher:public Person. 。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

13、序的运行结果。/test4_3_1.cpp#include<iostream>#include<string>using namespace std。class MyArraypublic:MyArray(int leng)。MyArray。void Input() 。void Display(string) 。protected:int*alist 。int length 。 。MyArray:MyArray(int leng)if(leng<=0)cout<< ”error length ”。exit(1) 。5/14alist=new int l

14、eng 。length=leng 。if(alist=NULL)cout<< ”assign failure ”。exit(1) 。cout<< ”MyArray 类对象已创建。”<<endl 。MyArray:MyArray()delete alist 。cout<< ”MyArray 类对象被撤销。”<<endl 。void MyArray:Display(string str)int i 。int *p=alist 。cout<<str<<length<< ”个整数：“；for(i=0 。 i

15、<length 。 i+,p+)cout<<*p<< ”。cout<<endl 。void MyArray:Inputcout<< ”请键盘输入 ”<<length<< ”个整数 :”。int i 。int *p =alist 。for(i=0 。 i<length 。 i+,p+)cin>>*p 。int main()MyArray a(5) 。a.Input() 。a.Display( “显示已输入的”)。return 0。(2) 声明一个类 SortArray 继承类 MyArray, 在该类

16、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：class SortArray : public MyArray public:void Sort() 。SortArray(int leng):MyArray(leng)cout<< ”SortArray 类对象已创建。”<<endl 。virtual SortArray() 。6/14 。 SortArray:SortArray()cout<< ”SortArray 类对象被撤销。 ”<<endl 。void SortArray:Sor

17、t()/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：int main()SortArray a(5) 。s.Input() 。s.Display( “显示排序以前的”)。s.Sort()。s.Display( “显示排序以后的”)。return 0。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：Class ReArray:public MyArrayPublic:Void reverse()。ReArray(int leng) 。Virtual R

18、eArray() 。 。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：class AverArray:public MyArrayPublic:AverArray(int leng) 。AverArray() 。Double Aver() 。 。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SortArr

19、ay,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。7/14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 实验内容与步骤1.分析并调试下列程序，写出程序的输出结果，并解释输出结果。/test5_1.cpp#include<iostream>using namespace std。class Bpublic:v

20、irtual void f1 (double x)cout<< ”B:f1(double) ”<<x<<endl 。void f2(double x)cout<< ”B:f2(double) ”<<2*x<<endl 。void f3(double x)cout<< ”B:f3(double) ”<<3*x<<endl 。class D:public Bpublic:virtual void f1(double x)cout<< ”D:f1(double) ”<<

21、x<<endl 。void f2(double x)cout<< ”D:f2(double) ”<<2*x<<endl 。void f3(double x)cout<< ”D:f3(double) ”<<3*x<<endl 。 。int main()D d 。B*pb=&d 。D*pd=&d 。pb->f1(1.23) 。8/14pb->f1(1.23) 。pb->f2(1.23) 。pb->f3(1.23) 。pb->f3(3.14) 。return 0。2.编写

22、一个程序，其中设计一个时间类Time,用来保存时、分、秒等私有数据成员，通过重载操作符“+”实现两个时间的相加。要求将小时范围限制在大于等于0，分钟范围限制在 059 ，秒钟范围限制在059 秒。【提示】时间类 Timepublic:Time(int h=0,int m=0,int s=0) 。Time operator+(Time&) 。void disptime(string) 。private:int hourse。int minutes 。int seconds。 。3.给出下面的抽象基类 container。 class containerprotected: double

23、radius 。public:container(double radius1) 。 virtual double surface_area()=0 。 virtual double volume()=0 。 。要求建立3 个继承 container 的派生类cube、 sphere与 cylinder ，让每一个派生类都包含虚函数surface_area()和 volume() ，分别用来计算正方体、球体和圆柱体的表面积及体积。要求写出主程序，应用C+ 的多态性，分别计算边长为6.0 的正方体、半径为5.0 的球体，以及半径为5.0 和高为 6.0 的圆柱体的表面积和体积。4.编写一个程序，

24、用于进行集合的并、差和交运算。例如输入整数集合9 5 4 3 6 7和 2 4 6 9 ，计算出它们进行集合的并、差和交运算后的结果。【提示】i. 可用以下表达式实现整数集合的基本运算：s1+s2 两个整数集合的并运算s1-s2 两个整数集合的差运算s1*s2 两个整数集合的交运算ii. 参考以下 Set 类的框架，用于完成集合基本运算所需的各项功能。class setpublic:set:set()。9/14void set:input(int d) 。int set:length() 。int set:getd(int i) 。void set:disp() 。set set:operat

25、or+(set s1)。set set:operator-(set s1)。set set:operator*(set s1)。set set:operator=(set s1)。protected:int len 。int sMAX。 。10/14实验 4 模板与异常处理4.1 实验目的和要求（ 1）正确理解模板的概念。（ 2）掌握函数模板和类模板的声明和使用方法。（ 3）学习简单的异常处理方法。4.2 实验内容和步骤1.分析并调试下列程序，写出运行结果并分析原因。（ 1）/test6_1_1.cpp#include <iostream>using namespace std。t

26、emplate<typename T>T max (T x,T y) return x>y? x:y 。int max(int a,int b) return a>b? a:b 。double max (double a,double b) return a>b? a:b 。int main() cout<< ”max(3,7)is “<<max( 3,7)<<endl 。 return 0 。(2)/test6_1_2.cpp#include <iostream>using namespace std。int ma

27、x(int a,int b)return a>b? a:b 。double max (double a,double b)return a>b? a:b 。int main() cout<< ”max(3,7) is “<<max( 3,7)<<endl 。 return 0 。2. 编写一个求任意类型数组中最大元素和最小元素的程序，要求将求最大元素和最小11/14元素的函数设计成函数模板。3. 编写一个程序，使用类模板对数组元素进行排序、倒置、查找和求和。【提示】设计一个类模板template <class Type>class A

28、rray. 。具有对数组元素进行排序、倒置、查找和求和功能，然后产生类型实参分别为int 型和double 型的两个模板类，分别对整型数组与双精度数组完成所要求的操作。4. 编写一个程序，求输入数的平方根。设置异常处理，对输入负数的情况给出提示。实验 5 C+ 的流类库与输入输出5.1 实验目的和要求（ 1）掌握 C+ 格式化的输入输出方法。（ 2）掌握重载运算符“ <<”和“ >>”的方法。（ 3）掌握磁盘文件的输入输出方法。5.2 实验内容和步骤1. 下面给出的 test7_1_1.cpp 程序用于打印九九乘法表，但程序中存在错误。请上机调试，使得此程序运行后，能够输出如下所示的九九乘法表。*1234567891 12 2 43 3 6 94 4812165 510152025661218243036771421283542498816243240485664991827364554637281/test7_1_1.cpp#include <iostream>#include <iomanip>using namespace std。int main()int i,j。cout<< ” * ”。for(i=1。i<=