Laboratorium z przedmiotu Programowanie obiektowe

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<T> 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<T>
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<T>. 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<T> niezbędne do wykonania zadania laboratoryjnego:
 Klasa List<T> 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<T> nazwaListy = new List<T>( )
gdzie „T” stanowi nazwę typu przechowywanego obiektu.
 Podstawowe metody i właściwości listy prezentuje poniższy przykład:
3
Programowanie obiektowe
Przykład 3 – Metody kolekcji List<T>
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<T>”, 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<Ocena>”.

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<Ocena>”.

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.<nazwa metody>”
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