Programowanie obiektowe

Laboratorium z przedmiotu Programowanie obiektowe - zestaw 02 Cel zajęć. Celem zajęć jest zapoznanie z praktycznymi aspektami projektowania oraz implementacji klas i obiektów z wykorzystaniem dziedziczenia. Wprowadzenie teoretyczne. Rozważana w ramach niniejszych zajęć tematyka jest ważna, gdyż dziedziczenie i polimorfizm są mechanizmami wykorzystywanymi powszechnie w programowaniu obiektowym. Aby ze zrozumieniem zrealizować zadania, przewidziane do wykonania w ramach zajęć laboratoryjnych, należy znać znaczenie pojęć takich jak: dziedziczenie, klasa bazowa, klasa potomna, polimorfizm, metoda wirtualna, kolekcja List i jej podstawowa funkcjonalność. Należy również znać podstawy języka modelowania systemów informatycznych UML. 1.

Dziedziczenie Dziedziczenie polega na tworzenie nowej klasy na podstawie klasy już istniejącej. W języku C# dziedziczeniu podlegają: pola klasy, właściwości oraz metody. Podobnie jak w C++ elementy klasy, które w klasie bazowej zostały oznaczone jako „public” lub „protected”, w klasie potomnej również będą miały ten sam zakres widoczności, natomiast elementy oznaczone jako „private” lub „internal” nie podlegają dziedziczeniu. Mechanizm dziedziczenia przedstawia poniższy przykład: Przykład 1 – Dziedziczenie

1

Programowanie obiektowe

Proszę zwrócić szczególną uwagę na linię kodu numer 32, w której wywoływany jest konstruktor klasy bazowej. W języku C# do wywołania konstruktora klasy bazowej wykorzystywane jest słowo kluczowe „base”. Klasa bazowa (na przykładzie 1 - „Budynek”) to klasa, po której dziedziczy inna klasa nazywana klasą potomną (na przykładzie 1 - „BudynekMieszkalny”). 2.

Polimorfizm Pojęcie polimorfizmu odnosi się do klas, które współdzielą te same metody, ale implementują je w różny sposób. W praktyce oznacza to, że klasa potomna dziedzicząca daną metodę z klasy bazowej, może przypisać jej zupełnie inną funkcjonalność. Mechanizm polimorfizmu przedstawia poniższy przykład: Przykład 2 – Polimorfizm

2

Programowanie obiektowe

Proszę zwrócić uwagę na sposób działania metody „WypiszInfo”. W linii 60 zostaje wywołana metoda klasy bazowej, natomiast w liniach 62, 64 zostaje wywołana metoda klasy potomnej. Proszę zauważyć, że w linii 63 do zmiennej typu „Budynek” zostaje przypisany obiekt „BudynekMieszkalny”, a w linii 64 zostaje wywołana metoda „WypiszInfo” z klasy potomnej. Zadziałał tu mechanizm polimorfizmu. Metody z klasy bazowej, które mogą zostać przesłonione przez metody o tej samej nazwie z klasy potomnej, należy oznaczyć modyfikatorem „virtual” (linia 25 w przykładzie 2). Metody te są metodami wirtualnymi. Metody z klasy potomnej, które mają przesłonić metodę o tej samej z klasy bazowej, należy oznaczyć modyfikatorem „override” (linia 49 w przykładzie 2). 3.

Kolekcja List Kolekcje to pojęcia stosowane w odniesieniu do klas, które umożliwiają przechowywanie oraz efektywne przetwarzanie obiektów danego typu. Jedną z największych zalet kolekcji jest możliwość dynamicznej zmiany ich rozmiaru – liczba przechowywanych przez kolekcje elementów nie jest ograniczona w momencie utworzenia danej kolekcji, tak jak ma to miejsce w przypadku tablicy. Jednym z podstawowych typów kolekcji jest lista - List. Proste operacje wykonywane na liście zostaną przedstawione do celów niniejszego laboratorium. Szczegółowe omówienie możliwości listy i innych kolekcji nastąpi na wykładzie. Informacje dotyczące kolekcji List niezbędne do wykonania zadania laboratoryjnego:  Klasa List została zdefiniowana w przestrzeni nazw „System.Collections.Generic”.  Litera „T” oznacza typ obiektów przechowywanych przez listę.  Utworzenie obiektu listy odbywa się za pomocą konstrukcji: List nazwaListy = new List( ) gdzie „T” stanowi nazwę typu przechowywanego obiektu.  Podstawowe metody i właściwości listy prezentuje poniższy przykład:

3

Programowanie obiektowe

Przykład 3 – Metody kolekcji List

4.

UML – dziedziczenie na diagramie klas

Dziedziczenie w języku UML oznaczane jest za pomocą strzałki z pustym grotem wskazującym na klasę bazową.

Rys. 1 – Reprezentacja dziedziczenia języku UML

4

Programowanie obiektowe Zadanie 1. Proszę zrealizować aplikację obiektową, która powinna odznaczać się następującymi cechami:



Aplikacja powinna zawierać klasy zaimplementowane zgodnie z zamieszczonym poniżej diagramem klas.



Metody „WypiszInfo” powinny wypisywać na konsoli informacje na temat wartości wszystkich pól obiektów.



Metoda „WypiszInfo” klasy „Osoba” powinna być wirtualna, metody „WypiszInfo” w klasach pochodnych („Student”, „Piłkarz”), powinny ją przesłaniać.



Metoda „StrzelGola” powinna zwiększać o 1 wartość pola „liczbaGoli”.

Aby zrealizować zadanie należy wykonać następujące kroki:



Proszę o implementację klasy bazowej „Osoba”, jej pól i metod. Proszę pamiętać o modyfikatorze „virtual”, który powinna posiadać metoda „WypiszInfo”.



Proszę o implementację klasy pochodnej „Student”, jej pól i metod. Proszę pamiętać o modyfikatorze „override”, który powinna posiadać metoda „WypiszInfo”.



Proszę o implementację klasy pochodnej „Pilkarz”, jej pól i metod. Proszę pamiętać o modyfikatorze „override”, który powinna posiadać metoda „WypiszInfo”.



Proszę o przetestowanie poprawności wykonania zadania za pomocą kodu testowego:

5

Programowanie obiektowe

Przy ocenie zadania główny nacisk będzie kładziony na:



Prawidłową implementację dziedziczenia.



Prawidłowy dobór modyfikatorów dostępu.

Zadanie 2. Proszę zrealizować aplikację obiektową, która powinna odznaczać się następującymi cechami:



Aplikacja stanowi rozszerzenie aplikacji z zadania nr 1.



Aplikacja powinna zawierać klasy zaimplementowane zgodnie z zamieszczonym poniżej diagramem klas.



Obiekty klasy „Student” powinny przechowywać kolekcję obiektów klasy „Ocena” za pomocą listy.



Metoda „DodajOcene” ma dodawać ocenę do listy ocen studenta.



Metoda „WypiszOceny( )” ma wypisywać informacje o wszystkich ocenach studenta.



Metoda „WypiszOceny(string nazwaPrzedmiotu)” z przedmiotu o podanej nazwie.



Metoda „UsunOcene” ma usuwać ocenę studenta o podanych parametrach.



Metoda „UsunOceny( )” ma usuwać wszystkie oceny studenta.



Metoda „UsunOceny(string nazwaPrzedmiotu)” ma usuwać wszystkie oceny studenta z przedmiotu o podanej nazwie.



Metoda „WypiszInfo” z klasy „Student” ma wypisywać także informacje o wszystkich ocenach studenta.

6

ma

wypisywać

informacje

o ocenach studenta

Programowanie obiektowe

Aby zrealizować zadanie należy wykonać następujące kroki:



Proszę o implementację klasy „Ocena”, jej pól i metod.



Proszę o implementację w klasie „Student” następującego pola:

Następnie proszę o dołączenie do projektu przestrzeni nazw „System.Colections.Generic”, z której pochodzi używana kolekcja typu „List”, poprzez dopisanie na początku kodu instrukcji:



Proszę o implementację metody „DodajOcene” w klasie „Student”. Metoda ta ma tworzyć nowy obiekt typu „Ocena” i dodawać go do listy ocen za pomocą metody „Add” obiektu typu „List”.



Proszę o implementację metody „WypiszOceny”, która ma wypisywać na konsoli wszystkie oceny studenta. Metoda ta powinna być zaimplementowana przy użyciu pętli „foreach” lub pętli „for”. W tym celu niezbędna będzie także implementacja odpowiednich właściwości w klasie „Ocena”.



Proszę o implementację metody „WypiszOceny (string nazwaPrzedmiotu)”, która ma wypisywać na konsoli wszystkie oceny studenta z przedmiotu o podanej nazwie. Metoda ta powinna być zaimplementowana przy użyciu pętli „foreach” lub pętli „for”.



Proszę o implementację metody „UsunOcene”, która ma usuwać z listy ocen oceny o podanych parametrach. Do tego celu należy użyć pętli „for”:

7

Programowanie obiektowe

UWAGA! W języku C# istnieje prostszy sposób realizacji usunięcia z kolekcji obiektów o podanych parametrach. Sposób ten zostanie przedstawiony na jednym z kolejnych wykładów.



Proszę o implementację metody „UsunOceny”, która ma usuwać z listy ocen wszystkie oceny. Do tego celu należy użyć metody „Clear” kolekcji typu „List”.



Proszę o implementację metody „UsunOceny (string nazwaPrzedmiotu)”, która ma usuwać z listy ocen oceny z przedmiotu o podanej nazwie.



Proszę o modyfikację metody „WypiszInfo” z klasy „Student”. Ma ona wypisywać także listę wszystkich ocen studenta.



Proszę o przetestowanie poprawności wykonania zadania za pomocą poniższego kodu, który ma zostać dodany do kodu testowego z poprzedniego zadania:

Przy ocenie zadania główny nacisk będzie kładziony na:



Poprawną implementację metod.

8

Programowanie obiektowe



Prawidłowy dobór modyfikatorów dostępu.

Zadanie do domu. Proszę zrealizować aplikację obiektową, która powinna odznaczać się następującymi cechami:



Zadanie do domu jest rozszerzeniem zadania 1.



Ilustruje je poniższy diagram klas.



Proszę o utworzenie klas „PilkarzNozny” i „PilkarzReczny”, które dziedziczą po klasie „Pilkarz”.



Metoda „StrzelGola” w klasie „PilkarzReczny” ma wywoływać metodę „StrzelGola” z klasy bazowej, a ponadto wypisywać na ekranie konsoli komunikat „Ręczny strzelił!”.



Metoda „StrzelGola” w klasie „PilkarzNozny” ma wywoływać metodę „StrzelGola” z klasy bazowej, a ponadto wypisywać na ekranie konsoli komunikat „Nożny strzelił!”.

Uwagi:



Metoda „StrzelGola” w klasie „Pilkarz” powinna być wirtualna, a jej odpowiedniki w klasach potomnych powinny ją przesłaniać.



Metody „StrzelGola” z klas potomnych powinny odwoływać się do swoich odpowiedników za pomocą słowa kluczowego „base” poprzez konstrukcję: „base.”

9

Programowanie obiektowe Zagadnienia, które należy uznać za przyswojone w trakcie zajęć. Po zajęciach będzie obowiązywać praktyczna znajomość:



Pojęcia dziedziczenia i polimorfizmu.



Tworzenie metod wirtualnych i ich przesłanianie.



Wykonywanie prostych operacji na kolekcjach „List” z przestrzeni nazw „System.Collections.Generic”.



Przedstawienie dziedziczenia na diagramie klas.

Zagadnienia do powtórzenia na następne zajęcia. Przed kolejnymi zajęciami należy powtórzyć następujące zagadnienia:



Klasy abstrakcyjne.



Interfejsy.

Wybrane aspekty dotyczące implementacji z wykorzystaniem języka Java. Rozważane w ramach niniejszych zajęć aspekty mogą być implementowane w różnorodnych technologiach służących do realizacji aplikacji obiektowych, m.in. języku JAVA. Zasadnicze różnice w korzystaniu z języków C# i JAVA w kontekście tematyki niniejszego laboratorium są następujące:



W języku Java dziedziczenie odbywa się przy użyciu słowa kluczowego „extends”.



W języku Java odpowiednikiem słowa kluczowego „base” jest słowo „super”.



W języku Java wywołanie konstruktora klasy bazowej odbywa się w ciele konstruktora klasy potomnej.



W języku Java nie istnieje modyfikator „virtual”, każda metoda jest domyślnie wirtualna.

Z kolei analogie w korzystaniu z języka C# i JAVA w kontekście tematyki niniejszego laboratorium są następujące:



W języku Java również nie istnieje wielodziedziczenie klas.



Mechanizm dziedziczenia w języku Java odbywa się na takiej samej zasadzie, jak w języku C#.

Uwagi szczegółowe dotyczące implementacji w języku Java są następujące:



Poniższy przykład przedstawia implementację dziedziczenia w języku Java. Jest odpowiednikiem przykładu nr 1.

10

Programowanie obiektowe

Przykład 4 – dziedziczenie w języku Java



Poniższy przykład przedstawia mechanizm polimorfizmu w języku Java. Jest odpowiednikiem przykładu nr 2.

Przykład 5 – polimorfizm w języku Java

11

Programowanie obiektowe

12