2023年面向对象程序设计(C++) 实验指导书

实验1类和对象1.1实验目的和规定(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。2实验内容和环节.输入下列程序//test4—l.cpp#include<iostrcam>usingnamespacestd;classCoordinate{public：Coordinate(intx1,inty1){x=x1；y=yi;}Coordinate(Coordinate&p);〜Coordinate(){cout«MDestructorisca1leded'n”;}voidMyArray::Input{}{cout<V”请键盘输入"Vviength<V"个整数:"；inti；int*p=alist；for(i=0;i<1ength;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。【提醒】在第(1)步的基础上可增长下面的参考框架：c1assSorlArray:publicMyArray{public:voidSort();SortArray(int1eng):MyArray(leng){cout<<MSortArray类对象已创建°”vVendl;)virtual〜So"Array();}：SortArray：SortArray(){cout«J,SortArray类对象被撤消。”《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.InputQ;s.Display("显示排序以前的”)；s.Sort();s.Display("显示排序以后的”)；re(urn0;)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。【提醒】在第(1)步的基础上可增长下面的参考框架：ClassReArray:pub1icMyArray{Public：Voidreverse();ReArray(intIeng)；Virtual-RcArray()；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。【提醒】在第(1)步的基础上增长下面的参考框架：classAverArray:publicMyArray{Public:AverArray(int1eng);-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,RcArray和AverArray，使得类NewAiray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实验目的和规定(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。2实验内容与环节.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。//lest5_l.cpp#inc1ude<iostream>usingnamespacestd；classB{public：virtua1voidfl(doublex){cout«”B::f1(doublc)^«x<<cnd1;)voidf2(doub1ex){coudouble),,«2*x«end1；}voidf3(doublex){coutvV”B：:f3(double)n«3*x«endl;))classD：publicB{public:virtualvoidf1(doublcx){cout<<"D:：fl(double),,<<x«endl;1voidI2(doublex){cout«''D：:f2(double)"v<2*x<<cnd1;)voidf3(doublex){cout<<,,D:：f3(double),,«3*x«end1;};intmain(){Dd:B*pb;&d;D大pd=&d；pb->fl(l.23);pb->fl(1.23)；pb->f2(1.23);pb->f3(1.23);pb->f3(3.14);rcturn0;)2.编写一个程序，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。规定将小时范围限制在大于等于0,分钟范围限制在0〜59,秒钟范围限制在0〜59秒。【提醒】时间类Time{publie：Time(inth=0»intm=0,ints=0);Timeoperator+(Timc&);voiddisptime(string);private:inthourse;intminutes；intseconds;.给出下面的抽象基类conlainer;classcontainer(protected:doubleradius；pub1ic:containcr(doubleradiusl);virtualdoub1esurface_area()=0;virtualdoub1evo1ume()=0;｝；规定建立3个继承containcr的派生类cube、sphcre与cylindcr,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。规定写出主程序，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。.编写一个程序用于进行集合的并、差和交运算。例如输入整数集合｛954367)和｛2469｝，计算出它们进行集合的并、差和交运算后的结果。【提醒】可用以下表达式实现整数集合的基本运算：sl+s2两个整数集合的并运算sl-s2两个整数集合的差运算sl*s2两个整数集合的交运算参考以下Set类的框架,用于完毕集合基本运算所需的各项功能。c1assset｛publie：set:：set();voidset::input(intd);intset：:lenglh()；intset::getd(inti);voidset::disp();setset::operator+(setsi);setset:：operator-(setsi);setset:：operator*(sets1);sctset::opcrator=(sets1);protected:intlen;ints[MAX]；实验4模板与异常解决1实验目的和规定(D对的理解模板的概念。(2)掌握函数模板和类模板的声明和使用方法。(3)学习简朴的异常解决方法。4.2实验内容和环节【.分析并调试下列程序，写出运营结果并分析因素。//test6_1_1.cpp#include<iostream>usingnamespacestd;template<typenameT>Tmax(Tx,Ty){returnx>y?x:y;}inimax(inta,intb){returna>b?a:b;)doub1emax(doublea,doubleb){retuma>b?a:b;inimain(){coutVv”max('3','7')is“vVmax('3‘,7)«end1;return0;)//test6—I_2.cpp#inchide<iostrcam>usingnamespacestd;intmax(intajntb){returna>b?a:b；}doub1emax(doub1ea,doub1eb){returna>b?a：b;)intmain(){coutVv“max('3','7')istt«max(t3,,,7,)«end1；return0;).编写一个求任意类型数组中最大元素和最小元素的程序，规定将求最大元素和最小元素的函数设计成函数模板。.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。【提醒】设计一个类模板temp1ate<classType>c1assArray{

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毕所规定的操作。.编写一个程序，求输入数的平方根。设立异常解决，对输入负数的情况给出提醒。实验5C++的流类库与输入输出.1实验目的和规定(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)掌握磁盘文献的输入输出方法。5.2实验内容和环节1.下面给出的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，使得此程序运营后，可以输出如下所示的九九乘法表。TOC\o"1-5"\h\z*123456789\o"CurrentDocument"124369481216510510152051015205101520256612182430367714212835424988816243240881624881624324048566491827364554637281//test7_l_1.cpp#inc1ude<iostream>intgetx(){returnx；}intgety(){returny;}private:intx,y;}；Coordinate:：Coordinate(Coordinate&p){x=p.x;y=P.y；cout«”copy-initializationConstructouisca11ed\n”；)intmain(){Coordinatep1(3,4);Coordinatep2(pl);Coordinatep3=p2;cou«<,,p3=r«p3.getx()«,,；,«p3.gely()<<")\n"；return(0);}(1)写出程序的运营结果。(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<<MConstructorisca11ed.\n"；写出程序的运营结果，并解释输出结果。(3)按下列规定进行调试：在主函数体内，添加卜.列语句：Coordinatep4;#inc1ude<iomanip>usingnamespacestd;intmain(){inti,j;cout<<“*"；for(i=l;i<=9;i++)cout«i<<v;cout«end1;for(i=l;i<=9;i++){cout«i;for(j=1;j<=i;j++)Cout<<i*j;)return0；)2.下面的程序用于记录文献xyz.txt中的字符个数，请填空完毕程序。//test7_2_1.cpp#include<iostream>#include<fstream>usingnamespacestd；intmainO{charch;inti=0;ifstrearnfile;file.open("xyz.txt”，ios：:in)；if(①)(cout«wxyz.txtcannotopen>,<<end1;abort();)Whi1e(!fi1e.eof0)(②i++；)cout<V”文献字符个数:"V<i«cndl：③retum0;}.重载运算符和“>>”，使其可以输入一件商品的信息和输出这件商品的信息。商品的信息由编号、商品名和价格。假如商品类Merchandise的框架如下：classmerchandise(public:Merchandiss();〜Merchandiss()；friendistream&operator>>(istream&in,Merchandiss&s);friendostream&operator«(ostreani&out,Merchandiss&s);private：intno；char*name;doubleprice;);规定实现该类，并编写以下的main函数对该类进行操作。intmain(){Merchandisemer;cin»mer；cout«mer;rcturn0;).编写一个程序，将两个文本文献连接成一个文献,然后将此文献中所有小写字母转换成大写字母,并打印出来。CoordinaIap5(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)通过以上第(2)步和第(3)步的修改后，结合运营结果分析: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:31352599211713921921171319151123727291各行、各列以及对角线值的和都是64.【提醒】求4火4魔方的一般环节如下：(1)设立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=1slep=2(2)设立初始魔方元素的值。例如上述魔方的初始魔方为:TOC\o"1-5"\h\z135791113151719212325272931(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，然后将结果放在本来的位置，这样就可求得最终魔方。本例最终魔方如下:TOC\o"1-5"\h\z31352592119151713I123727291本题的魔方类magic的参考框架如下:classmagic{public:voidgctdata();voidsetfirsimagic();voidgeneratemagic()；voidprintmagic();private：intm[4][4]；intsiep；intfirst；intsum;)：.设计一个用来表达直角坐标系的Location类，在主程序中创建类Location的两个对象A和B,规定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，规定按如下格式输出结果：A(xl,y!),B(x2,y2)Distanccl=dlDistance1=d2其中：xl、x2、yl、y2为指定的坐标值,d1和d2为两个坐标点之间的距离。【提醒】类Location的参考框架如下：classLocation{public:Location(double,doubIe);doubleGetx()douhlcGcty()doub1edistance(Location&);frienddoubledistance(Location&,Location&);private:doublex,y；)；.声明一个Student类,在该类中涉及一个数据成员score(分数)、两个静态数据成员total_scorc(总分)和count(学生人数)；还涉及一个成员函数account()用于设立分数、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。.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;11字符串是：FranceBritainAmericaJapanGermany*实验2派生类与继承2.1实验目的和规定(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实验内容与环节•.输入下列程序。//test4_1.cpp#include<iostream>usingnamespacestd;classBase{Public：voidsetx(inti){x=i；}Intgetx(){returnx;}public:intx；}；c1assDerived:pub1icBase{public:voidsety(inti){y=i;lintge(y()(returny;)voidshow(){cout«"Base::x="vVx<Vendl；public:inty；)：intinain(){Derivedbb;bb,setx(16)；bb.sety(25);bb.show();coutvv"Base::x=,,«bb.x<<endl;cout«''Derived:：y=',«bb.y<<endl;cout<<,,Base::x="<<bb.getx()«endl;cout〈V”Derived:：y=''<<bb.gety()<<endl;rcturn0：)(1)写出程序的运营结果。(2)按以下规定,对程序进行修改后再调试，指出调试中犯错的因素。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protecled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