一、实验目的
本实验为Java课程的第二次实验,其主要目的如下:
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理解继承和多态的概念;
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掌握域和方法在继承中的特点;
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掌握构造函数的继承和重载;
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掌握this和super的用法;
二、实验原理
继承性是面向对象编程技术的最重要的基础概念之一。在面向对象的程序设计中,类的继承性允许创建分等级层次的类。在Java编程中,类可以继承另一个类,这个类除了创建自己的成员外,还能够继承或扩展另一个类的成员。在这个继承关系中,被继承的类叫超类(Super class)或基类(Base class)、父类(Parent class),继承的类叫继承类(Derived class)或子类(Sub class)。因此,子类是对超类的一种扩展,它可以继承超类定义的成员变量和方法,也可以隐藏或覆盖超类的成员变量和方法,并且它也有自己的成员变量和方法。
对象通过类可以实现封装,通过子类可以实现继承。例如,对于各种用途的汽车,它们都具备汽车的共性,但是,它们各自还有着自身的特点,这些特点是由汽车的子类实现。
子类继承了超类的所有变量和方法,同时又有了自身的变量和方法。通过超类和子类构成类的层次。类的层次可以从最基本的类开始,创建一系列的子类来逐步特殊化。同时通过继承实现代码重用,减少程序的复杂性。在Java语言中,类只支持单一继承,接口可以实现多重继承。
在Java语言中,所有的类都是通过直接或间接地继承java.lang.Object类。子类继承了超类的状态和行动,同时又可以修改超类的状态或覆盖超类的行动,并添加新的状态和行动。
三、实验内容
简要说明实验内容:
设计一个求立方体体积的父类,包含一个显示底面各个形状信息的统一方法,信息显示方式 “类别+周长+面积”;一个计算和显示立方体体积的统一方法
设计三个子类(利用继承关系):圆柱、长方体、三棱柱,包含参数设置方法、底面周长计算方法、底面面积计算方法。
设计一个测试类,用以下信息进行设置:
高相同,底部形状不同(h=10);
一个圆形(Circle)(r=4);
一个矩形(Rectangle)(长:4,宽:3);
一个三角形(Triangle)(三个边长都为6);
输出底面信息和体积。
步骤:
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新建一个Java工程,命名为TestVolume;
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新建和实现五个Java类:Volume、Cylinder、Cuboid、Prism、Test;
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编译、调试并运行程序,观察输出结果是否正确;
四、实验过程及结果
了解完要做的事情后,就要开始写代码。严格按照实验任务写出来的代码是:
Volume.java
package TestVolume;
public abstract class Volume {
double h=2,S,C;
public abstract void calculate();
public abstract void show();
}
Cylinder.java
package TestVolume;
import static java.lang.Math.PI;
public class Cylinder extends Volume {
double r;
static String lei="圆柱体";
public void calculate(){
System.out.printf("体积:%f\n",h*PI*r*r);
}
public void show() {
C=PI*2*r;
S=PI*r*r;
System.out.printf("类别:%s,周长:%f,面积:%f\n",lei,C,S);
}
}
Cuboid.java
package TestVolume;
public class Cuboid extends Volume {
double a,b;
static String lei="长方体";
public void calculate(){
System.out.printf("体积:%f\n",h*a*b);
}
public void show() {
C=2*(a+b);
S=a*b;
System.out.printf("类别:%s,周长:%f,面积:%f\n",lei,C,S);
}
}
Prism.java
package TestVolume;
import static java.lang.Math.sqrt;
public class Prism extends Volume{
double a,b,c;
static String lei="三棱柱";
public void calculate(){
double p=(a+b+c)/2;
S=sqrt(p*(p-a)*(p-b)*(p-c));
System.out.printf("体积:%f\n",h*S);
}
public void show() {
C=a+b+c;
double p=C/2;
S=sqrt(p*(p-a)*(p-b)*(p-c));
System.out.printf("类别:%s,周长:%f,面积:%f\n",lei,C,S);
}
}
Test.java
package TestVolume;
public class Test{
public static void main(String[] args) {
Cylinder y=new Cylinder();
y.r=4;
y.show();
y.calculate();
Cuboid c=new Cuboid();
c.a=4;c.b=3;
c.show();
c.calculate();
Prism s=new Prism();
s.a=s.b=s.c=6;
s.show();
s.calculate();
}
}
运行结果:
完整完成实验任务!
五、总结与反思
1. 继承的理解与运用
继承的概念:Java中的继承是一种面向对象编程的重要特性,它允许一个类(子类或派生类)继承另一个类(父类或基类)的属性和方法。这种机制有助于减少代码冗余,提高代码复用性。
实践心得:在实际编程中,我体会到继承可以使代码结构更清晰,更易于维护。例如,当我们需要创建多个具有相似属性和方法的类时,可以通过继承一个父类来实现。这样,当我们需要修改这些类的共同特性时,只需要在父类中修改即可,而无需在每个子类中分别修改。
2. 抽象类的应用
抽象类的概念:抽象类是一种特殊的类,它不能被实例化,只能被其他类继承。抽象类中可以包含抽象方法(没有具体实现的方法),子类必须实现这些抽象方法才能被实例化。
实践心得:抽象类在Java编程中扮演着非常重要的角色。它允许我们定义一种通用的行为或结构,而具体的实现细节则由子类来完成。这种机制非常适合于处理具有共同特征但又有不同实现细节的类。例如,在设计一个游戏时,我们可以创建一个抽象的“角色”类,其中包含角色的共同属性(如生命值、攻击力等)和抽象方法(如移动、攻击等)。然后,针对不同的角色类型(如战士、法师等),我们可以创建继承自“角色”类的子类,并实现具体的移动和攻击行为。
3. 继承与抽象类的关系与区别
关系与区别:继承是面向对象编程中的一个基本特性,它允许我们创建具有层次结构的类。而抽象类则是继承的一种特殊形式,它提供了一种定义通用结构和行为的机制,但具体的实现细节则由子类来完成。
实践心得:在使用继承与抽象类时,我体会到它们之间既有联系又有区别。继承为我们提供了一种代码复用的方式,而抽象类则为我们提供了一种定义通用结构和行为的方式。在实际编程中,我们需要根据具体的需求来选择合适的机制。例如,当我们需要创建一组具有共同属性和方法的类时,可以使用继承;而当我们需要定义一种通用的行为或结构时,可以使用抽象类。
4. 学习过程中的挑战与收获
挑战:在学习Java继承与抽象类的过程中,我遇到了一些挑战。例如,刚开始时我对抽象类和接口的区别不太理解,容易混淆它们的使用场景。此外,在设计复杂的类层次结构时,我也需要花费一定的时间来思考如何合理地使用继承和抽象类。
收获:通过不断的学习和实践,我逐渐掌握了Java继承与抽象类的使用技巧。我学会了如何根据实际需求选择合适的机制来设计类的层次结构。同时,我也深刻体会到了面向对象编程的优势和魅力,它使我能够更加灵活地应对复杂的编程问题。
总的来说,学习Java继承与抽象类是一个充满挑战和收获的过程。通过不断的学习和实践,我相信自己能够更好地掌握这些重要的编程概念,并在未来的编程工作中发挥出更大的作用。
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