面向对象程序设计实验教学大纲.docx
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面向对象程序设计实验教学大纲
《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
1
1
类与对象
4
√
√
函数重载,类的设计与使用
2
2
C++程序的结构
2
√
√
作用域与生存期，静态成员
3
3
数组、指针与字符串
4
√
√
三种常见编程元素的使用
4
4
继承与派生
2
√
√
派生类的设计与使用
5
5
多态性
2
√
√
运算符重载、动态多态
6
6
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
usingnamespacestd;
intMax1（inta,intb）//两个整形求最大值
{
intc;
c=（a>b）?
a:
b;
cout<returnc;
}
doubleMax1（doublea,doubleb）//两个双精度数求最大值
{
doublec;
c=（a>b）?
a:
b;
cout<returnc;
}
intMax1（inta,intb,intc）//三个整形求最大值
{
intd;
d=（a>b）?
（（a>c）?
a:
c）:
（（b>c）?
b:
c）;
cout<cout<<"\n"<returnd;
}
doubleMax1（doublea,doubleb,doublec）//三个双精度数求最大值
{
doubled;
d=（a>b）?
（（a>c）?
a:
c）:
（（b>c）?
b:
c）;
cout<cout<<"\n"<returnd;
}
voidmain（）
{
inta=1,b=8,c=12;
doublea1=4.2,b1=1.8,c1=6.7;
cout<<"原数为：
\n"<cout<<"a="<cout<<"\n"<cout<<"a1="<cout<<"\n"<cout<<"（a,b）两个整形求最大值"<Max1（a,b）;
cout<<"\n"<cout<<"（a,b,c）三个整形求最大值"<Max1（a,b,c）;
cout<<"（a1,b1）两个双精度数求最大值"<Max1（a1,b1）;
cout<<"\n"<cout<<"（a1,b1,c1）三个双精度数求最大值"<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。
#include
usingnamespacestd;
swap（int&x）;
voidmain（）
{
inta;
cout<<"pleaseinputanumber:
a=";
scanf（"%d",&a）;
swap（a）;
cout<<"now:
";
cout<<"a="<}
swap（int&x）
{
cout<<"pleaseinputanumber:
x=";
scanf（"%d",&x）;
returnx;
}
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enumCPU_Rank{P1=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：
#include
usingnamespacestd;
classCPU
{
public:
intrun（）;
intstop（）;
CPU（intfrequency1,floatvoltage1）
{
cout<<"build!
"<frequency=frequency1;
voltage=voltage1;
cout<<"frequency="<cout<<"voltage="<}
~CPU（）
{
cout<<"destory!
"<}
private:
intfrequency;
floatvoltage;
};
enumCPU_Rank{P1=1,P2,P3,P4,P5,P6,P7};
voidmain（）
{
CPUa（3500,30）;
}
第二种：
#include
usingnamespacestd;
classCPU
{
public:
intrun（）;
intstop（）;
CPU（intfrequency1,floatvoltage1）:
frequency（frequency1）,voltage（voltage1）
{
cout<<"build!
"<cout<<"frequency="<cout<<"voltage="<}
~CPU（）
{
cout<<"destory!
"<}
private:
intfrequency;
floatvoltage;
};
enumCPU_Rank{P1=1,P2,P3,P4,P5,P6,P7};
voidmain（）
{
intfrequency;
floatvoltage;
cout<<"frequenc=";
cin>>frequency;
cout<<"voltage=";
cin>>voltage;
CPUa（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。
#include
usingnamespacestd;
classCPU{
public:
CPU（）{
cout<<"cpubuild!
"<}
~CPU（）{
cout<<"cpudestory!
"<}
};
classRAM{
public:
RAM（）{
cout<<"rambuild!
"<}
~RAM（）{
cout<<"ramdestory!
"<}
};
classCDROM{
public:
CDROM（）{
cout<<"cdrombuild!
"<}
~CDROM（）{
cout<<"cdromdestory!
"<}
};
classComputer{
private:
CPUcpu;
RAMram;
CDROMcdrom;
public:
Computer（）{
cout<<"Computerbuild!
"<}
~Computer（）{
cout<<"Computerdestory!
"<}
};
intmain（）{
ComputerA;
}
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。
#include
usingnamespacestd;
classA
{
inta;
public:
A（inta1=0）
{
a=a1;
}
A（A&p）;
intgetA（）
{
returna;
}
};
A:
:
A（A&p）
{
a=p.a;
}
voidmain（）
{
Aa
（2）;
cout<<"原本结果：
"<Ab（a）;
cout<<"复制结果：
"<}
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+Windows2000+VC6.0
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：
7）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。
#include
usingnamespacestd;
classCLIENT
{
public:
staticvoidChangeServerName（）//静态函数ChangeServerName（）改变服务器名称
{
cout<<"theClientNum:
ClientNum="<cout<<"theServerName:
ServerName="<cout<<"changetheServerName:
ServerName=";
cin>>ServerName;
cout<<"\n"<cout<<"nowtheServerName:
ServerName="<}
private:
staticcharServerName;//字符型静态数据成员ServerName,保存其服务器名称
staticintClientNum;//整型静态数据成员ClientNum,记录已定义的客户数量
};
charCLIENT:
:
ServerName='t';
intCLIENT:
:
ClientNum=0;
voidmain（）
{
CLIENTA;
CLIENT:
:
ChangeServerName（）;
}
8）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
#include"client.h"
#include
usingnamespacestd;
charCLIENT:
:
ServerName='t';
intCLIENT:
:
ClientNum=0;
voidCLIENT:
:
inputServerName（）//静态函数ChangeServerName（）改变服务器名称
{
cout<<"inputtheServerName:
ServerName=";
cin>>ServerName;
//cout<<"nowtheServerName:
ServerName="<ClientNum++;
cout<<"nowtheClientNum:
ClientNum="<}
CLIENT:
:
~CLIENT（）
{
ClientNum--;
cout<<"nowtheClientNum:
ClientNum="<}
在文件test.cpp中测试这个类
#include"client.h"
#include
usingnamespacestd;
voidmain（）
{
cout<<"begain!
!
!
!
!
!
"<CLIENTA;
CLIENT:
:
inputServerName（）;
CLIENTB;
CLIENT:
:
inputServerName（）;
cout<<"end!
!
!
!
!
!
"<}
在头文件client.h中定义类
classCLIENT
{
public:
staticvoidinputServerName（）;
~CLIENT（）;
private:
staticcharServerName;//字符型静态数据成员ServerName,保存其服务器名称
staticintClientNum;//整型静态数据成员ClientNum,记录已定义的客户数量
};
9）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：
Windows2000+VC6.0
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：
10）编写一个类用于处理3×3矩阵转置，测试转置的效果，输出转置前后的矩阵。
#include
usingnamespacestd;
classPoint
{
public:
Point（）//构造函数里赋值
{
for（i=0;i<3;i++）
{
for（j=0;j<3;j++）
{
cin>>a[i][j];
}
}
}
move（）//转置
{
for（i=0;i<3;i++）
{
for（j=0;j<3;j++）
{
b[i][j]=a[j][i];
}
}
}
voidshow（）//显示转置结果
{
for（i=0;i<3;i++）
{
for（j=0;j<3;j++）
{
cout<}
cout<<'\t'<}
}
private:
inti;//行
intj;//列
inta[3][3];//原数组
intb[3][3];//转置数组
};
intmain（）
{
inti,j;
intx;
cout<<"assignmentbegin!
!
!
"<cout<<"Pleaseenterthevalues"<Pointa1;
a1.move（）;
cout<<"result:
"<a1.show（）;
return0;
}
11）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。
#include
usingnamespacestd;
classCPU
{
public:
CPU（intxx,intyy,inttt）
{
x=xx;
y=yy;
t=tt;
cout<!
!
"<}
~CPU（）
{
cout<!
!
"<}
private:
intx,y,t;
};
intmain（）
{
CPUcpu[3]={CPU（1,2,1）,CPU（3,4,2）,CPU（5,6,3）};
return0;
}
12）利用动态内存分配的方式重新完成题目2）。
#include
usingnamespacestd;
classCPU
{
public:
CPU（）:
x（0）,y（0）,t（0）{cout<<"begain!
!
!
"<CPU（intxx,intyy,inttt）:
x（xx）,y（yy）,t（tt）{}
voidmove（intxx,intyy,inttt）
{
x=xx;
y=yy;
t=tt;
cout<!
!
"<}
~CPU（）
{
cout<!
!
"<}
private:
intx,y,t;
};
intmain（）
{
CPU*p=newCPU[3];
p[0].move（1,2,1）;
p[1].move（3,4,2）;
p[2].move（5,6,3）;
cout<<"end!
!
!
"<delete[]p;
return0;
}
13）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
#include
usingnamespacestd;
intmain（）
{
inti,j;
stringA="abcdefghijklnm";
stringB="123456789";
cout<<"A="<cout<<"起始位置：
";
cin>>i;
cout<<"元素个数：
";
cin>>j;
stringa=A.substr（i-1,j）;//从位置三开始的九个字符
cout<cout<<"\n"<cout<<"B="<cout<<"起始位置：
";
cin>>i;
cout<<"元素个数：
";
cin>>j;
stringb=B.substr（i-1,j）;//从位置七开始的两个字符
cout<return0;
}
14）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_H
classPoint
{
public:
Point（floatx=0,floaty=0）:
x（x）,y（y）{}
floatgetX（）const{returnx;}
floatgetY（）const{returny;}
private:
floatx,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。
*/
#include"Point.h"
#include
#include
usingnamespacestd;
floatlineFit（constPointpoints[],intnPoint）
{
inti;
floatavgX=0,avgY=0;
floatlxx=0,lyy=0,lxy=0;
for（i=0;i
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