教学大纲《面向对象程序设计实验》.docx
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教学大纲《面向对象程序设计实验》
《面向对象程序设计实验》课程教学大纲
课程名称
课程编号
课程类别
编制者
编制日期
面向对象程序设计实验
1920085
选修
车建华
2016.02
第一次实验：
VisualStudio6.0和2008开发环境、C++程序结构熟悉
1.学时：
2课时；
2.实验类型：
验证性实验
3.实验目的：
（1）熟悉VisualStudio6.0和2008两种开发环境；
（2）掌握VisualStudio6.0和2008两种开发环境的基本操作命令、
相应菜单项和快捷键；
（3）了解C++程序的基本结构；
（4）掌握C++程序的编辑、编译、调试和运行的方法；
4.实验内容：
实验题目1：
计算器程序开发
（1）程序功能简介
实现计算器的功能。
用户根据程序提示，输入数字，选择要进行的运算，可以进行加、减、乘、除、平方、求模、求方根等运算。
（2）程序设计要求
①完善计算器程序，可以对实数操作；
②完善计算器程序，可以对多个操作数进行基本四则运算；
③生成相应可执行程序，并提交实验报告和可执行程序。
。
（3）程序设计说明
①针对加、减、乘、除、平方、求模、求方根操作，每个设计一个
函数实现相应功能；
②设计一个函数，实现四则混合运算；
③设计测试函数。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
实验题目2：
八皇后问题
（1）程序功能简介
解决八皇后问题的程序。
（2）程序设计要求
①增加函数，每输入一组解，暂停屏幕，显示“按任意键继续!
”；
②完善程序，编程计算八皇后问题共有几种排列方案；
③增加输入，显示在第一个皇后确定后，共有几组排列；
④生成相应可执行程序，并提交实验报告和可执行程序。
（3）程序设计说明
①八皇后问题是一个古老而著名的问题，是回溯算法的典型例题。
该问题是19世纪著名的数学家高斯1850年提出：
在8×8格的
国际象棋上摆放8个皇后，使其不能相互共计，即任意两个皇后
都不能处于同一行、同一列或同一斜线上，问有多少种摆法？
②当指示用户输入第一个皇后的位置时，行列数必须为[0,7]区间内的整数；
③只要计算出第一个皇后放在任意相同列0~7行8种位置的排列总数即为八皇后问题的全部排列方案数目。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
附加实验题目：
（1）输出100以内的所有素数；
（2）输入5个字符串，按英文字典排序，由小到大顺序输出；
（3）求1～20的阶乘之和。
第二次实验：
C++新增特性的验证
1.学时：
2课时；
2.实验类型：
验证性实验
3.实验目的：
（1）熟练C++语言相对于C语言新增的主要特性，包括C++语言的输入/输出、名字空间、作用域运算符、引用类型、const修饰符和内联函数以及带默认参数的函数等；
（2）了解上述新增特性的内部实现机理；
（3）掌握上述新增特性的编程技巧。
4.实验内容：
实验题目1：
new与delete的应用练习
（1）程序功能简介
从堆内存中获取一个整型数组，赋值后打印出来。
（2）程序设计要求
①用new来分配数组的内存空间，并有内存空间分配成功与否的检查机制；
②用delete来释放数组的内存空间；
③数组的大小由用户动态输入。
（3）程序设计说明
①先编写代码实现用户输入数组的大小；
②根据用户输入的数组大小去动态分配内存空间，并加以验证；
③打印输出数组内容，并释放数组内存空间。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
实验题目2：
引用类型的使用
（1）程序功能简介
编写程序，练习引用类型的各种使用方法。
（2）程序设计要求
①应用类型变量的简单使用，包括引用类型变量的定义、初始化和使用；
②引用类型变量地址的打印输出；
③引用类型变量作为函数参数进行述职交换；
④返回局部作用域内的变量，函数作为左值。
（3）程序设计说明
①参考教材例2.5（见P23）；
②参考教材例2.6（见P24）；
③参考教材例2.7（见P25）
④参考教材例2.9（见P26）。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
实验题目3：
字符串类和内联函数的使用
（1）程序功能简介
编写程序，练习字符串类和内联函数的使用方法。
（2）程序设计要求
①利用字符串类（string）创建对象并进行相关处理；
②完成一个函数的内联实现，并与外联实现方式进行对比。
（3）程序设计说明
①参考教材例2.10（见P28）；
②参考教材例2.11（见P30）。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
第三次实验：
利用数组和单链表实现矩阵的处理
1.学时：
2课时；
2.实验类型：
设计性实验
3.实验目的：
（1）复习数组、单链表等数据结构的基础知识；
（2）设计矩阵的数组和单链表数据结构，并编程实现；
（3）掌握利用数组、单链表实现n×n矩阵的存储、转置、旋转反射、数乘等操作的方法。
4.实验内容：
实验题目1：
矩阵旋转反射和转置
（1）程序功能简介
根据矩阵处理的数据知识，编程实现矩阵旋转反射和转置程序。
（2）程序设计要求
①实现n×n矩阵的旋转反射和转置，其中n为用户输入的任意整数；
②先采用数组来表示矩阵，再采用单链表来表示矩阵，分别实现两种数据结构下的矩阵旋转反射和转置程序，并比较两种数据结构的程序实现难易程度；
③生成相应可执行程序，并提交实验报告和可执行程序。
（3）程序设计说明
①矩阵旋转反射和转置的数据原理相对简单，主要是解决矩阵的表示，可以采用数组和单链表两种方式；
②先采用数组来表示矩阵，实现相应旋转反射和转置程序；
③再采用单链表来表示矩阵，相应矩阵的旋转反射和转置操作变得简单，只要按一定的算法改变链表中节点的次序即可。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
实验题目2：
矩阵的数乘
（1）程序功能简介
根据矩阵处理的数据知识，编程实现矩阵的数乘程序。
（2）程序设计要求
①实现n×n矩阵的数乘，其中n为用户输入的任意整数；
②先采用数组来表示矩阵，再采用单链表来表示矩阵，分别实现两种数据结构下的矩阵数乘，并比较两种数据结构的程序实现难易程度；
③生成相应可执行程序，并提交实验报告和可执行程序。
（3）程序设计说明
①矩阵数乘的数据原理相对简单，主要是解决矩阵的表示，可以采用数组和单链表两种方式；
②先采用数组来表示矩阵，实现相应矩阵数乘程序；
③再采用单链表来表示矩阵，相应矩阵的数乘操作变得简单。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
第四次实验：
类、对象的创建及使用
1.学时：
2课时；
2.实验类型：
验证性实验
3.实验目的：
（1）熟悉类的声明，包括数据成员和成员函数的类型声明；
（2）熟悉类的定义，包括数据成员和成员函数的定义、初始化；
（3）掌握类的使用方法、对象的创建方式。
4.实验内容：
实验题目1：
类成员的声明和定义形式
（1）程序功能简介
编程实现一个类的构造函数和析构函数的声明和定义。
（2）程序设计要求
①注意类的数据成员和成员函数的声明和定义方式；
②注意类的数据成员和成员函数的访问权限问题。
（3）程序设计说明
①在头文件中声明类，在程序文件中定义类的成员函数；
②参考教材例3.1（见P42）、例3.2（见P45）、例3.3（见P46）、例3.4（见P48）、例3.5（见P48）。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
实验题目2：
构造函数和析构函数的声明和定义
（1）程序功能简介
编程实现一个类的构造函数和析构函数的声明和定义。
（2）程序设计要求
①练习构造函数、带默认参数的构造函数、默认构造函数、重载构造函数和拷贝构造函数的声明和定义；
②练习析构函数的声明和定义以及调用顺序。
（3）程序设计说明
①参考教材例3.6（见P50）、例3.7（见P51）、例3.8（见P53）、例3.9（见P53）、例3.12（见P58）、例3.13（见P60）、例3.14（见P62）；
②参考教材例3.15（见P50）、例3.16（见P64）、例3.17（见P65）。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
实验题目3：
指向类成员的指针
（1）程序功能简介
编程练习三种指向类成员的指针。
（2）程序设计要求
①编程练习类外指向类内的指针变量；
②编程练习类外指向类内成员函数的指针数据；
③编程练习类外指向类内静态成员的指针。
（3）程序设计说明
①参考教材例3.22（见P74）、例3.23（见P75）。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
第五次实验：
基于类、对象的程序设计
1.学时：
2课时；
2.实验类型：
设计性实验
3.实验目的：
（1）练习类的声明和定义，包括数据成员、成员函数的声明和定义；
（2）练习类的使用方法、对象的创建方式；
（3）掌握基于类和对象进行程序设计的关键步骤。
4.实验内容：
实验题目1：
矩阵旋转反射和转置
（1）程序功能简介
根据矩阵处理的数据知识，编程实现矩阵旋转反射和转置程序。
（2）程序设计要求
①实现n×n矩阵的旋转反射和转置，其中n为用户输入的任意整数；
②先采用数组来表示矩阵，再采用单链表来表示矩阵，分别实现两种数据结构下的矩阵旋转反射和转置程序，并比较两种数据结构的程序实现难易程度；
③生成相应可执行程序，并提交实验报告和可执行程序。
（3）程序设计说明
①矩阵旋转反射和转置的数据原理相对简单，主要是解决矩阵的表示，可以采用数组和单链表两种方式；
②先采用数组来表示矩阵，实现相应旋转反射和转置程序；
③再采用单链表来表示矩阵，相应矩阵的旋转反射和转置操作变得简单，只要按一定的算法改变链表中节点的次序即可。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
实验题目2：
矩阵的数乘
（1）程序功能简介
根据矩阵处理的数据知识，编程实现矩阵的数乘程序。
（2）程序设计要求
①实现n×n矩阵的数乘，其中n为用户输入的任意整数；
②先采用数组来表示矩阵，再采用单链表来表示矩阵，分别实现两种数据结构下的矩阵数乘，并比较两种数据结构的程序实现难易程度；
③生成相应可执行程序，并提交实验报告和可执行程序。
（3）程序设计说明
①矩阵数乘的数据原理相对简单，主要是解决矩阵的表示，可以采用数组和单链表两种方式；
②先采用数组来表示矩阵，实现相应矩阵数乘程序；
③再采用单链表来表示矩阵，相应矩阵的数乘操作变得简单。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
第六次实验：
友元机制的练习
1.学时：
2课时；
2.实验类型：
验证性实验
3.实验目的：
（1）了解友元函数、友元成员以及友元类的主要作用；
（2）理解友元函数、友元成员以及友元类的机制原理；
（3）掌握友元函数、友元成员以及友元类的声明、定义和使用方法。
4.实验内容：
实验题目1：
友元函数的声明、定义和使用
（1）程序功能简介
编程实现一个类的友元函数的声明、定义和使用代码。
（2）程序设计要求
①采用声明和定义分开的方式实现一个类的友元函数；
②通过调用友元函数，实现对一个类内所有访问权限的成员进行访问，验证友元机制。
（3）程序设计说明
①参考教材例4.2（见P86）、例4.3（见P86）、例4.4（见P87）。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
实验题目2：
友元成员和友元类的声明、定义和使用
（1）程序功能简介
编程实现一个类的友元成员和友元类的声明、定义和使用代码。
（2）程序设计要求
①采用声明和定义分开的方式实现一个类的友元成员和友元类；
②通过调用友元成员以及友元类的对象，实现对一个类内所有访问权限的成员进行访问，验证友元机制。
（3）程序设计说明
①参考教材例4.5（见P91）、例4.6（见P92）、例4.7（见P93）。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
第七次实验：
单继承与派生机制验证
1.学时：
2课时；
2.实验类型：
验证性实验
3.实验目的：
（1）熟悉单继承的基本机制，包括派生类的声明方式、基类成员的访问权限、派生类的功能实现等；
（2）熟悉派生类的使用方法和对象的创建方式，包括派生类、对象成员、基类三者的对象初始化顺序及构造函数的编写要求，派生类对象的应用等。
4.实验内容：
实验题目1：
类继承方式的验证
（1）程序功能简介
编程实现一个类的各种继承方式，包括公有继承、保护继承和私有继承以及相应的声明、定义、使用和基类成员访问权限的区别。
（2）程序设计要求
①编写两个类，一个类作为基类，另一个类作为子类；
②公有继承、私有继承和保护继承三种继承方式均验证到。
（3）程序设计说明
①参考教材例5.1（见P101）、例5.2（见P103）、例5.3（见P104）。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
实验题目2：
派生类的构造函数和析构函数
（1）程序功能简介
编程实现派生类和基类的构造函数和析构函数的调用、初始化顺序以及成员覆盖的验证代码。
（2）程序设计要求
①编写两个类，一个类作为基类，另一个类作为子类；
②对基类和派生类的构造函数和析构函数进行调用、初始化顺序以及成员覆盖机制均需验证。
（3）程序设计说明
①参考教材例5.4（见P106）、例5.5（见P107）、例5.6（见P108）、例5.7（见P109）。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
第八次实验：
单继承与派生程序设计
1.学时：
2课时；
2.实验类型：
设计性实验
3.实验目的：
（1）掌握单继承的基本机制，包括派生时的声明方式、基类成员的访问权限、派生类的功能实现等；
（2）掌握派生类的使用方法和对象的创建方式，包括派生类、对象成员、基类三者的对象初始化顺序及构造函数的编写要求，派生类对象的应用等。
4.实验内容：
实验1：
班级学生学期成绩管理系统
（1）程序功能简介
灵活运用类的继承、对象成员等机制，设计一个能够实现班级学生学期成绩管理的程序。
（2）程序设计说明
①个人信息类CPerson的数据成员有姓名、年龄、性别、角色等，成员函数根据需要自行设计；
②课程类CCourse的数据成员有课程名、学分、成绩，成员函数根据需要自行设计；
③学生类CStudent从CPerson派生，并增加数据成员学号、CCourse对象成员数组（大小为8）、总成绩、总学分和平均成绩；
④班级类CClass的数据成员有CStudent对象成员数组（大小由构造函数确定）、班号、班级人数等。
（3）程序设计要求
①本班级类CClass的对象成员数组需要在构造函数中用new动态分配内存空间，在析构函数中释放。
在CClass中田间成员函数Seek（），通过学号查找并输出该学生的全部信息；
②构造三个学生的数据，每个学生都有三门课程成绩，输出并显示这些数据；
③根据类的需要添加适当的其它成员，编写完整的程序并测试。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
第九次实验：
多继承与虚基类机制验证
1.学时：
2课时；
2.实验类型：
验证性实验
3.实验目的：
（1）了解多继承和虚基类的基本概念以及产生二义性的原因；
（2）理解作用域规则、支配规则和赋值兼容规则的内涵；
（3）掌握多继承和派生类、初始化基类成员、定义虚基类的方法。
4.实验内容：
实验题目1：
多继承与虚基类的程序验证
（1）程序功能简介
编程实现类的多继承、虚基类的机制验证，重现多继承所产生的两种二义性情形及其解决方案。
（2）程序设计要求
①至少编写四个类，一个类作为公共基类，两个类作为该公共基类的子类，第四个类作为上述两个子类的共同派生类；
②在公共基类和中间两个子类中，添加同名的成员，并在子类中进行访问，体现多继承所产生的二义性问题。
（3）程序设计说明
①参考教材例5.9（见P116）、例5.10（见P116）、例5.11（见P117）。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
实验题目2：
函数模板和类模板的使用
（1）程序功能简介
编程实现函数模板和类模板，使之能够体现函数模板和类模板的功能机制。
（2）程序设计要求
①编写出函数模板和类模板框架，包括声明和定义方式；
②根据所创建的函数模板和类模板，实例化出相应的模板函数和模板类，编写测试函数进行验证。
（3）程序设计说明
①参考教材例5.12（见P120）、例5.13（见P121）。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
第十次实验：
多继承与虚基类程序设计
1.学时：
2课时；
2.实验类型：
设计性实验
3.实验目的
（1）掌握多重继承和派生类的方法；
（2）掌握初始化基类成员的方法；
（3）掌握定义虚基类的方法。
4.实验内容与步骤
实验题目1：
（1）程序功能简介
定义一个日期（年、月、日）的类和一个时间（时、分、秒）的类，并由这两个类派生出日期和时间类。
主函数完成基类和派生类的测试工作。
（2）程序设计说明
①定义一个描述日期的类，构造函数完成年、月、日的初始化，包含一个重新设置日期的成员函数，一个获取日期的成员函数。
该类可定义为：
classDate{
intYear,Month,Day;//分别存放年、月、日
public:
Date（inty=0,intm=0,intd=0）
{
Year=y;Month=m;Day=d;
}
voidSetDate（int,int,int）;
voidGetDate（char*）;
};
②函数SetDate完成数据成员的赋初值。
函数GetDate要将整数年、月、日变换成字符串后，存放到参数所指向的字符串中。
把一个整数变换成字符串可通过库函数：
char*_itoa（inta,char*s,intb）;
来实现，参数a为要变换的整数，b为数制的基数（如10，表示将a转换为对应的十进制的字符串），转换的结果存放到s所指向的字符串中。
函数返回变换后字符串的首指针。
该成员函数可以是：
voidDate:
:
GetDate（char*s）
{
chart[20];
_itoa（Year,s,10）;//将年变换为字符串表示
strcat（s,"/"）;//年、月、日之间用“/”隔开
_itoa（Month,t,10）;//将月变换为字符串表示
strcat（s,t）;//将年、月字符串拼接
trcat（s,"/"）;
_itoa（Day,t,10）;
strcat（s,t）;//将年、月、日拼接成一个字符串
}
③定义描述时间的类与描述日期的类类同，然后用这二个类作为基类，公有派生出描述日期和时间的类。
（3）程序设计要求
将类DateTime改为由基类Date和Time私有派生，程序能否正确编译和执行，为什么？
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
实验题目2：
（1）程序功能简介
设计一个描述儿童、成人和老人的类，儿童分为学龄前和学龄期儿童，成人有工作，老人已退休。
提取共性作为基类，并派生出满足要求的各个类及每一个类上的操作。
设计一个完整的程序，并完成测试程序的正确性。
（2）程序设计说明
描述一个人的基本特性包括：
姓名，出生日期，出生地。
把这些基本特性定义为一个基类Base。
不论学龄前还是学龄期儿童都要有监护人。
为此在类Base的基础上派生出类AllChil，再把类AllChil作为基类派出学龄前和学龄期儿童的类。
把类Base作为基类，分别派生出成人类和老人类。
（3）程序设计要求
完成程序的正确性测试工作。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
附加实验题目：
设计程序从学生类中派生出硕士研究生和博士研究生类。
第十一次实验：
多态与重载之运算符重载和虚函数实验验证
1.学时：
2课时；
2.实验类型：
验证性实验
3.实验目的
（1）了解C++类多态性的本质；
（2）理解C++编译时多态性的实现方式-函数和运算符重载；
（3）理解C++运行时多态性的实现方式-虚函数；
（4）掌握常见运算符重载和虚函数的实现方法。
4.实验内容与步骤
实验题目1：
常见运算符的重载
（1）程序功能简介
编写程序，利用成员函数或友元函数实现常见运算符的重载。
（2）程序设计要求
①选择成员函数或友元函数两种方式中合适的方法，实现+、-、！
、[]、前缀++/--、后缀++/--、->、=、，等运算符的重载；
②编写主函数代码测试所重载的运算符。
（3）程序设计说明
参考教材例6.1（见P136）、例6.2（见P137）、例6.3（见P141）、例6.4（见P142）、例6.5（见P144）、例6.6（见P145）、例6.7（见P147）、例6.8（见P148）、例6.9（见P149）、例6.10（见P151）、例6.11（见P151）、例6.12（见P153）、例6.13（见P154）；
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
实验题目2：
虚函数、纯虚函数和抽象类的声明、定义和使用
（1）程序功能简介
编写程序实现虚函数、纯虚函数和抽象类的声明、定义和使用。
（2）程序设计要求
①实现虚函数、纯虚函数和抽象类的声明和定义；
②编写主函数代码测试所实现的虚函数、纯虚函数和抽象类。
（3）程序设计说明
参考教材例6.14（见P155）、例6.15（见P158）、例6.16（见P159）、例6.18（见P165）、例6.19（见P166）、6.14（见P155）、例6.15（见P158）、例6.16（见P159）、例6.18（见P165）、例6.19（见P166）、例6.20（见P168）。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
实验题目3：
虚析构函数的使用
（1）程序功能简介
编写程序实现虚析构函数的声明、定义和使用。
（2）程序设计要求
①实现虚析构函数的声明和定义；
②编写主函数代码测试所实现的虚析构函数。
（3）程序设计说明
参考教材例6.21（见P170）。
（4）撰写实验报告
参考实验报告模板。
第十二次实验：
多态与重载之运算符重载程序设计
1.学时：
2课时；
2.实验类型：
设计性实验
3.实验目的
（1）理解C++类多态性的本质；
（2）掌握运算符重载的实现方法；
（3）积累复杂程序设计、编写、调试和测试的经验。
4.实验内容与步骤
实验题目1：
时间和日期
（1）程序功能简介
定义一个日期（年、月、日）的类和一个时间（时、分、秒）的类，并由这两个类派生出日期时间类；可以设置时间和日期并得到是星期几，可以比较日期、时间的大小，可以进行两个日期（或天数）、时间（小时或分钟）的相加和相减；主函数完成基类和派生类的测试工作。
（2）程序设计要求
①在日期类CDate中添加成员函数重载运算符+，如得到新日期，应考虑闰年处理；
②在日期类CDate中添加成员函数重载运算符-，如得到新日期，应考虑闰年处理；
③在时间类CTime中添加成员函数重载运算符+，应考虑时间对象加上分钟后可能得到新日期；
④在时间类CTime中添加成员函数重载运算符-，应考虑时间对象加上分钟后可能得到新日期；
⑤时间类和日期类的多种格式输入和输出
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