《面向对象程序设计》C++实验指导书.docx

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《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

usingnamespacestd;

classCoordinate

{public:

Coordinate（intx1,inty1）

{x=x1;

y=y1;

}

Coordinate（Coordinate&p）;

~Coordinate（）

{cout<<”Destructoriscalleded\n”;}

intgetx（）

{returnx;}

intgety（）

{returny;}

private:

intx,y;

};

Coordinate:

:

Coordinate（Coordinate&p）

{x=p.x;

y=p.y;

cout<<”copy-initializationConstructouiscalled\n”;

}

intmain（）

{Coordinatep1（3,4）;

Coordinatep2（p1）;

Coordinatep3=p2;

cout<<”p3=（“<

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<<”Constructoriscalled.\n”;

写出程序的运行结果，并解释输出结果。

（3）按下列要求进行调试：

在主函数体内，添加下列语句：

Coordinatep4;

Coordinatap5

（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：

313525

9211915

17131123

727291

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的起始值（first）和相邻元素之间的差值（step）分别为：

first=1

step=2

（2）设置初始魔方元素的值。

例如上述魔方的初始魔方为：

1357

9111315

17192123

25272931

（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：

313525

9211915

17131123

727291

本题的魔方类magic的参考框架如下：

classmagic

{public:

voidgetdata（）;

voidsetfirstmagic（）;

voidgeneratemagic（）;

voidprintmagic（）;

private:

intm[4][4];

intstep;

intfirst;

intsum;

};

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=d1

Distance1=d2

其中：

x1、x2、y1、y2为指定的坐标值，d1和d2为两个坐标点之间的距离。

【提示】

类Location的参考框架如下：

classLocation{

public:

Location（double,double）;

doubleGetx（）

doubleGety（）

doubledistance（Location&）;

frienddoubledistance（Location&,Location&）;

private:

doublex,y;

};

【【【#include"iostream.h"

#include"math.h"

classLocation{

private:

intx,y;

public:

Location（inti,intj）:

x（i）,y（j）{}

intGetx（）{returnx;}

intGety（）{returny;}

doubledistance（Locationb）;

frienddoubledistance（Location&a,Location&b）;

};

doubledistance（Location&a,Location&b）//友元函数

{intdx=a.x-b.x;

intdy=a.y-b.y;

returnsqrt（dx*dx+dy*dy）;}

doubleLocation:

:

distance（Locationb）//成员函数

{intdx=x-b.x;

intdy=y-b.y;

returnsqrt（dx*dx+dy*dy）;}

voidmain（）

{

LocationA（-10,-20）,B（-40,60）;

cout<<"A（"<

doubled=A.distance（B）;//调用成员函数

cout<<"Distance1="<

cout<<"Distance2="<

】】】

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：

FranceBritainAmericaJapanGermany

实验2派生类与继承

2.1实验目的和要求

（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。

2.2实验内容与步骤·

1.输入下列程序。

//test4_1.cpp

#include

usingnamespacestd;

classBase{

public:

voidsetx（inti）

{x=i;}

Intgetx（）

{returnx;}

public:

intx;

};

classDerived:

publicBase{

public:

voidsety（inti）

{y=i;}

intgety（）

{returny;}

voidshow（）

{cout<<”Base:

:

x=”<

}

public:

inty;

};

intmain（）

{Derivedbb;

bb,setx（16）;

bb.sety（25）;

bb.show（）;

cout<<”Base:

:

x=”<

cout<<”Derived:

:

y=”<

cout<<”Base:

:

x=”<

cout<<”Derived:

:

y=”<

return0;

}

（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：

classPerson{

...

};

classStudent:

publicPerson{

...

};

classTeacher:

publicPerson{

...

};

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，并写出程序的运行结果。

//test4_3_1.cpp

#include

#include

usingnamespacestd;

classMyArray{

public:

MyArray（intleng）;

~MyArray{};

voidInput（）;

voidDisplay（string）;

protected:

int*alist;

intlength;

};

MyArray:

:

MyArray（intleng）

{if（leng<=0）

{cout<<”errorlength”;

exit

（1）;

}

alist=newint[leng];

length=leng;

if（alist==NULL）

{cout<<”assignfailure”;

exit

（1）;

}

cout<<”MyArray类对象已创建。

”<

}

MyArray:

:

~MyArray（）

{delete[]alist;

cout<<”MyArray类对象被撤销。

”<

}

voidMyArray:

:

Display（stringstr）

{inti;

int*p=alist;

cout<

“；

for（i=0;i

cout<<*p<<””;

cout<

}

voidMyArray:

:

Input{}

{cout<<”请键盘输入”<

”;

inti;

int*p=alist;

for（i=0;i

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。

【提示】

在第

（1）步的基础上可增加下面的参考框架：

classSortArray:

publicMyArray{

public:

voidSort（）;

SortArray（intleng）:

MyArray（leng）

{cout<<”SortArray类对象已创建。

”<

}

virtual~SortArray（）;

};

SortArray:

:

~SortArray（）

{cout<<”SortArray类对象被撤销。

”<

}

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.Input（）;

s.Display（“显示排序以前的”）;

s.Sort（）;

s.Display（“显示排序以后的”）;

return0;

}

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：

ClassReArray:

publicMyArray{

Public:

Voidreverse（）;

ReArray（intleng）;

Virtual~ReArray（）;

};

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：

classAverArray:

publicMyArray{

Public:

AverArray（intleng）;

~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,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。

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

usingnamespacestd;

classB{

public:

virtualvoidf1（doublex）

{cout<<”B:

:

f1（double）”<

}

voidf2（doublex）

{cout<<”B:

:

f2（double）”<<2*x<

}

voidf3（doublex）

{cout<<”B:

:

f3（double）”<<3*x<

}

}

classD:

publicB{

public:

virtualvoidf1（doublex）

{cout<<”D:

:

f1（double）”<

}

voidf2（doublex）

{cout<<”D:

:

f2（double）”<<2*x<

}

voidf3（doublex）

{cout<<”D:

:

f3（double）”<<3*x<

}

};

intmain（）

{Dd;

B*pb=&d;

D*pd=&d;

pb->f1（1.23）;

pb->f1（1.23）;

pb->f2（1.23）;

pb->f3（1.23）;

pb->f3（3.14）;

return0;

}

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。

要求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。

【提示】

时间类Time{

public:

Time（inth=0,intm=0,ints=0）;

Timeoperator+（Time&）;

voiddisptime（string）;

private:

inthourse;

intminutes;

intseconds;

};

3.给出下面的抽象基类container;

classcontainer

{

protected:

doubleradius;

public:

container（doubleradius1）;

virtualdoublesurface_area（）=0;

virtualdoublevolume（）=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，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。

classset{

public:

set:

:

set（）;

voidset:

:

input（intd）;

intset:

:

length（）;

intset:

:

getd（inti）;

voidset:

:

disp（）;

setset:

:

operator+（sets1）;

setset:

:

operator-（sets1）;

setset:

:

operator*（sets1）;

setset:

:

operator=（sets1）;

protected:

intlen;

ints[MAX];

};

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

usingnamespacestd;

template

Tmax（Tx,Ty）

{returnx>y?

x:

y;

}

intmax（inta,intb）

{returna>b?

a:

b;

}

doublemax（doublea,doubleb）

{returna>b?

a:

b;

}

intmain（）

{cout<<”max（‘3’,’7’）is“<

return0;

}

（2）

//test6_1_2.cpp

#include

usingnamespacestd;

intmax（inta,intb）

{returna>b?

a:

b;

}

doublemax（doublea,doubleb）

{returna>b?

a:

b;

}

intmain（）

{cout<<”max（‘3’,’7’）is“<

return0;

}

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

classArray{

...

};

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5C++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。

*123456789

11

224

3369

4481216

5510152025

661218243036

77142128354249

8816243240485664

991827364554637281

//test7_1_1.cpp

#include

#include

usingnamespacestd;

intmain（）

{

inti,j;

cout<<”*”;

for（i=1;i<=9;i++）

cout<

cout<

for（i=1;i<=9;i++）

{cout<

for（j=1;j<=i;j++）

Cout<

}

return0;

}

2.下面的程序用于统计文件xyz.txt中的字符个数，请填空完成程序。

//test7_2_1.cpp

#include

#include

us