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面向对象程序设计实验教学大纲课程总学时：64 学分：4 实验学时：16 实验个数： 6个 实验学分：1分课程性质：专业必修课 适用专业：计算机类专业教材及参考书：C+语言程序设计（第四版），郑莉、董渊编著，北京：清华大学出版社，2011大纲执笔人： 大纲审定人：一、实验课的性质与任务本课程实验大纲是面向计算机专业学生开设的C+程序设计实验课计划指导大纲，是依据面向对象程序设计课程教学计划指导大纲编制。本课程主要讲述了利用C+进行程序设计的思想和方法，既有面向过程和面向对象的程序设计的理论知识，又包括极强的实践应用能力的培养。本实验大纲力求结合该课程教学计划大纲的相应内容，由浅入深的指导学生了解和掌握如何利用C+程序设计语言进行程序设计，提高学生的动手能力，做到理论和实践相结合，培养学生理解，分析程序，编写，调试程序的能力，使之能把程序设计应用到今后的专业学习中。二、实验目的与要求1实验目的通过本课程的学习，使学生掌握面向过程的程序设计思想和编程思路，初步掌握面向对象的程序设计思想，学会调试程序，能独立编写实用的小型程序。2实验要求(1) 学生应该自始至终贯彻课程中所介绍的程序设计风格,养成良好的编程习惯；(2) 应独立完成所布置习题。为保证尽量在统一安排的上机时间内编译运行通过程序，学生应事先设计好程序。三、实验项目及内容提要面向对象程序设计实验课程 （071016）序号实验编号实验名称学时必做选做学分数实验类型内容提要 基本操作验证综合设计11类与对象4函数重载,类的设计与使用22C+程序的结构2作用域与生存期，静态成员33数组、指针与字符串4三种常见编程元素的使用44继承与派生2派生类的设计与使用55多态性2运算符重载、动态多态66模板和文件2模板，异常处理机制的设计四、实验内容安排：实验一 类与对象（ 设计性实验 4学时）1. 目的要求：1) 掌握类的定义和使用；掌握类对象的声明；练习具有不同访问属性的成员的访问方式；观察构造函数和析构函数的执行过程；2) 学习类组合使用方法；3) 使用VC+的debug调试功能观察程序流程，跟踪观察类的构造函数、析构函数、成员函数的执行顺序。2. 实验内容：1) 编写重载函数Max1可分别求取两个整数，三个整数，两个双精度数，三个双精度数的最大值。#include using namespace std;int Max1(int a,int b)/两个整形求最大值 int c; c=(ab)?a:b; coutcb)?a:b; coutcb)?(ac)?a:c):(bc)?b:c); coutdendl; coutnb)?(ac)?a:c):(bc)?b:c); coutdendl; coutnendl; return d;void main() int a=1,b=8,c=12; double a1=4.2,b1=1.8,c1=6.7; cout原数为：nendl; couta=a b=b c=cendl; coutnendl; couta1=a1 b1=b1 c1=c1endl; coutnendl; cout(a,b)两个整形求最大值endl; Max1(a,b); coutnendl; cout(a,b,c)三个整形求最大值endl; Max1(a,b,c); cout(a1,b1)两个双精度数求最大值endl; Max1(a1,b1); coutnendl; cout(a1,b1,c1)三个双精度数求最大值endl; Max1(a1,b1,c1);2) 写一个函数，具有一个引用作为形参参数，在函数中改变引用变量的值，观察实参变量的变化。#includeusing namespace std;swap(int &x);void main()int a; coutplease input a number: a=; scanf(%d,&a); swap(a); coutnow: ; couta=aendl;swap(int &x) coutplease input a number: x=; scanf(%d,&x); return x;3) 定义一个CPU类，包含等级（Rank）、频率（frequency）、电压(voltage)等属性，有两个公有成员函数run、stop。其中，rank为枚举类型CPU_Rank,定义为enum CPU_RankP1=1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,frequency为单位是MHz的整型数，voltage为浮点型的电压值。观察构造函数和析构函数的调用顺序。第一种：#includeusing namespace std;class CPU public:int run();int stop();CPU(int frequency1,float voltage1)coutbuild!endl; frequency=frequency1; voltage=voltage1; coutfrequency= frequency MHzendl; coutvoltage= voltageendl;CPU()coutdestory!endl; private: int frequency; float voltage;enum CPU_RankP1=1,P2,P3,P4,P5,P6,P7;void main() CPU a(3500,30);第二种：#includeusing namespace std;class CPU public:int run();int stop();CPU( int frequency1,float voltage1):frequency(frequency1),voltage(voltage1)coutbuild!endl;coutfrequency= frequency MHzendl; coutvoltage= voltageendl;CPU()coutdestory!endl; private: int frequency; float voltage;enum CPU_RankP1=1,P2,P3,P4,P5,P6,P7;void main()int frequency; float voltage; coutfrequency; coutvoltage; CPU a(frequency,voltage);4) 定义一个简单的Computer类，有数据成员芯片(cpu)、内存(ram)、光驱(cdrom)等等，有两个公有成员函数run、stop。cpu为CPU类的一个对象，ram为RAM类的一个对象，cdrom为CDROM类的一个对象，定义并实现这个类，为以上的类编写构造和析构函数，观察组合类和内嵌类的构造函数和析构函数的调用顺序。#includeusing namespace std;class CPUpublic:CPU() coutcpu build!endl;CPU() coutcpu destory!endl;class RAMpublic:RAM() coutram build!endl;RAM() coutram destory!endl;class CDROMpublic:CDROM() coutcdrom build!endl;CDROM() coutcdrom destory!endl;class Computerprivate:CPU cpu;RAM ram;CDROM cdrom;public:Computer() coutComputer build!endl; Computer() coutComputer destory!endl; ;int main() Computer A;5) 为题目2）的类编写复制构造函数，在主函数中利用复制构造的方式创建新的对象，观察对象的状态。#includeusing namespace std;class A int a;public:A(int a1=0) a=a1;A(A &p);int getA() return a; A:A(A &p) a=p.a; void main() A a(2); cout原本结果：a.getA()endl; A b(a); cout复制结果：b.getA()endl;6) 思考并回答以下概念：函数重载，引用，类，对象，数据成员，函数成员，访问属性，构造函数，析构函数，类的组合，内嵌对象，初始化列表，复制构造函数。3. 主要仪器设备及软件：PC+Windows 2000+VC 6.0实验二 C+程序的结构（ 设计性实验 2学时）1. 目的要求： 1) 观察程序运行中变量的作用域、生存期和可见性；2) 学习类的静态成员的使用；3) 学习多文件结构在C+程序中的使用。2. 实验内容：1) 实现客户机(CLIENT)类。定义字符型静态数据成员ServerName，保存其服务器名称；整型静态数据成员ClientNum，记录已定义的客户数量；定义静态函数ChangeServerName()改变服务器名称。#includeusing namespace std;class CLIENT public: static void ChangeServerName()/静态函数ChangeServerName()改变服务器名称 cout the ClientNum:ClientNum=ClientNumendl; cout the ServerName:ServerName=ServerNameendl; coutServerName; coutnendl; coutnow the ServerName:ServerName=ServerNameendl; private: static char ServerName;/字符型静态数据成员ServerName,保存其服务器名称 static int ClientNum;/整型静态数据成员ClientNum,记录已定义的客户数量;char CLIENT:ServerName=t;int CLIENT:ClientNum=0;void main() CLIENT A; CLIENT:ChangeServerName();2) 利用多文件结构实现题目1），在头文件client.h中定义类，在文件client.cpp中实现该类，在文件test.cpp 中测试这个类，观察相应的成员变量取值的变化情况，要求ClientNum能够实时记录客户机对象的数量。 在文件client.cpp中实现该类#includeclient.h#includeusing namespace std;char CLIENT:ServerName=t;int CLIENT:ClientNum=0;void CLIENT:inputServerName() /静态函数ChangeServerName()改变服务器名称 coutServerName; / coutnow the ServerName:ServerName=ServerNameendl; ClientNum+; coutnow the ClientNum:ClientNum=ClientNumendl; CLIENT:CLIENT() ClientNum-; coutnow the ClientNum:ClientNum=ClientNumendl; 在文件test.cpp 中测试这个类#includeclient.h#includeusing namespace std;void main() coutbegain!endl; CLIENT A; CLIENT:inputServerName(); CLIENT B; CLIENT:inputServerName(); coutend!endl; 在头文件client.h中定义类class CLIENT public: static void inputServerName(); CLIENT(); private: static char ServerName;/字符型静态数据成员ServerName,保存其服务器名称 static int ClientNum;/整型静态数据成员ClientNum,记录已定义的客户数量;3) 思考并回答以下概念： 类的静态数据成员，类的静态函数成员，多文件结构，文件包含。3. 主要仪器设备及软件：Windows 2000+VC 6.0实验三 数组、指针与字符串实验（设计性实验 4学时）1. 目的要求：1) 学习使用数组；学习字符串数据的组织和处理；学习标准C+库的使用；2) 掌握指针的使用方法；练习通过debug观察指针的内容及其所指的对象的内容；练习通过动态内存分配实现动态数组，并体会指针在其中的作用；3) 分别使用字符数组和标准C+库练习处理字符串的方法。2. 实验内容：1) 编写一个类用于处理33矩阵转置，测试转置的效果，输出转置前后的矩阵。#includeusing namespace std;class Point public:Point()/构造函数里赋值 for(i=0;i3;i+)for(j=0;jaij;move()/转置 for(i=0;i3;i+)for(j=0;j3;j+)bij=aji;void show()/显示转置结果 for(i=0;i3;i+)for(j=0;j3;j+)coutbij;couttendl;private:int i;/行int j;/列 int a33;/原数组int b33;/转置数组;int main()int i,j;int x;coutassignment begin!endl; coutPlease enter the valuesendl;Point a1; a1.move(); coutresult:endl; a1.show(); return 0;2) 定义一个具有构造函数和析构函数的类，如实验一的CPU类，定义一个CPU的对象数组，观察构造函数的析构函数的调用过程。#includeusing namespace std;class CPUpublic:CPU(int xx,int yy,int tt)x=xx;y=yy;t=tt;coutt build !endl;CPU()coutt No !endl;private:int x,y,t;int main()CPU cpu3=CPU(1,2,1),CPU(3,4,2),CPU(5,6,3);return 0;3) 利用动态内存分配的方式重新完成题目2）。#includeusing namespace std;class CPUpublic:CPU():x(0),y(0),t(0)coutbegain !endl; CPU(int xx,int yy,int tt):x(xx),y(yy),t(tt)void move(int xx,int yy,int tt)x=xx;y=yy;t=tt;coutt build !endl;CPU()coutt No !endl;private:int x,y,t;int main()CPU *p=new CPU3;p0.move(1,2,1); p1.move(3,4,2); p2.move(5,6,3); coutend !endl;delete p;return 0;4) 使用系统提供的string类定义字符串对象并初始化，实现从原始字符串中提取一个子串。#include#includeusing namespace std;int main()int i,j; string A=abcdefghijklnm;string B=123456789; coutA=Aendl;couti;coutj; string a=A.substr(i-1,j);/从位置三开始的九个字符coutaendl;coutnendl;coutB=Bendl; couti;coutj;string b=B.substr(i-1,j);/从位置七开始的两个字符coutbendl;return 0;5) 选做：定义一个Point（二维点类）的对象数组，利用该数组实现直线的线性拟合。Point.h#ifndef _POINT_H#define _POINT_Hclass Pointpublic:Point(float x=0,float y=0):x(x),y(y)float getX() const return x;float getY() const return y;private:float x,y;#endif 3_5.cpp/*定义一个Point（二维点类）的对象数组，利用该数组实现直线的线性拟合。*/#includePoint.h#include#includeusing namespace std;float lineFit(const Point points,int nPoint)int i;float avgX=0,avgY=0;float lxx=0,lyy=0,lxy=0;for(i=0;inPoint;i+)avgX+=pointsi.getX()/nPoint;avgY+=pointsi.getY()/nPoint;for(i=0;inPoint;i+)lxx+=(pointsi.getX()-avgX)*(pointsi.getX()-avgX);lyy+=(pointsi.getY()-avgY)*(pointsi.getY()-avgY);lxy+=(pointsi.getX()-avgX)*(pointsi.getY()-avgY);coutThis line can be fitted by y=ax+b.endl;couta=lxy/lxx ;coutb=avgY-lxy*avgX/lxxendl;return static_cast(lxy/sqrt(lxx*lyy);int main()Point p10=Point(6,10),Point(14,20),Point(26,30),Point(33,40),Point(46,50), Point(54,60),Point(67,70),Point(75,80),Point(84,90),Point(100,100);float r=lineFit(p,10);coutLine coefficient r=rendl;return 0;6) 选做：定义一个动态数组类。#include#includeusing namespace std;class Pointpublic:Point():x(0),y(0)coutBuild !1!endl;Point(int x,int y):x(x),y(y)coutBuild !2!endl;Point()coutDestructor !3!endl;void move(int newx,int newy)x=newx;y=newy;private:int x,y;class ArrayOfPointspublic:ArrayOfPoints(int size):size(size)points=new Pointsize;ArrayOfPoints() coutDelete !4!=0 & indexsize);return pointsindex;private:Point *points;int size;int main()int count; coutcount; ArrayOfPoints points(count);points.element(0).move(5,0); points.element(1).move(15,20);return 0;7) 思考并回答：数组，指针，对象数组，动态内存分配，默认构造函数，标准类库，字符串类 string，线性拟合。3. 主要仪器设备及软件：Windows 2000+VC 6.0实验四 继承与派生（设计性实验 2学时）1. 目的要求：1) 学习定义和使用类的继承关系，定义派生类；熟悉不同继承方式下对基类成员的访问控制；2) 学习利用虚基类解决二义性问题。2. 实验内容：1) 定义一个基类Animal，有私有整型成员变量age，构造其派生类dog，在其成员函数SetAge(int n)中直接给age赋值，看看会有什么问题，把 age改为公有成员变量，还会有问题吗？编程试试看。#includeusing namespace std;class Animal/private:public:int age;class dog:public Animalpublic:SetAge(int n) age=n; coutage=ageendl;int main()dog a;int n;coutn;a.SetAge(n);return 0;2) 定义一个基类BaseClass,有整型成员变量Number，构造其派生类DerivedClass,定义该派生类的对象,观察构造函数和析构函数的执行情况。#includeusing namespace std;class BaseClassprivate:int Number;public: BaseClass(int number)Number=number;/coutBaseClass.Number=Numberendl;coutbuild BaseClassendl;BaseClass()coutdestroied BaseClassendl;class DerivedClass:public BaseClassprivate:int a;public: DerivedClass(int aa):BaseClass(aa)a=aa;/coutDerivedClass.a=aendl; coutbuild DerivedClassendl;DerivedClass() coutdestroied DerivedClassendl; ;int main() DerivedClass derived(5);return 0;3) 定义一个车（vehicle）基类，具有MaxSpeed、Weight等成员变量，Run、Stop等成员函数，由此派生出自行车（bicycle）类，汽车（motorcar）类。自行车（bicycle）类有高度（Height）等属性，汽车（motorcycle）类有座位数（SeatNum）等属性。从bicycle和motorcycle派生出摩托车(Motorcar)类，在继承过程中，注意把vehicle设置为虚基类。如果不把vehicle 设置为虚基类，会有什么问？编程实验及分析原因。#includeusing namespace std;class vehicle private: int MaxSpeed; int Weight;public:void Run()cout1 vehicle Run !endl;void Stop()cout1 vehicle Stop !endl; vehicle(int MaxSpeed1=0,int Weight1=0):MaxSpeed(MaxSpeed1),Weight(Weight1)cout1 vehicle start !endl;vehicle()cout1 vehicle end !endl;class bicycle:virtual public vehicle private:int Height;public: bicycle(int Height1=0):Height(Height1)cout2 bicycle start !endl;bicycle()cout2 bicycle end !endl;class motorcycle:virtual public vehicleprivate:int SeatNum; public: motorcycle(int SeatNum1=0):SeatNum(SeatNum1)cout3 bicycle start !endl;motorcycle()cout3 motorcycle end !endl;class Motorcar:public bicycle,public motorcycle public: Motorcar()cout4 Motorcar start !endl;Motorcar()cout4 Motorcar end !endl;int main()Motorcar Motorcar1;return 0;若没有设为虚基类，截图为：4) 思考并回答：继承，派生，子类对基类成员的访问权限，继承方式，继承时的构造函数和析构函数的调用顺序，虚基类3. 主要仪器设备及软件：PC+Windows 2000+VC 6.0实验五 多态和运算符重载（ 设计性实验 2学时）1. 目的要求：掌握