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抽象類別 (Abstract Class) 5-6 介面 (Interface) 5-7 物件 ( 抽象 ) 的資料型態及相關類別 5-8 內部類別 (Inner Class) 5-9 列舉型態

1 物件導向程式設計 Object Oriented Programming 本章重點 5-1 何謂物件 (Object)? 5-2 類別的設計 (Class Implement) 5-3 物件的生命週期 (The Life Cycle of an Object) 5-4 類別的繼承 (Class Inheritance) 5-5 抽象類別 (Abstract Class) 5-6 介面 (Interface) 5-7 物件 ( 抽象 ) 的資料型態及相關類別 5-8 內部類別 (Inner Class) 5-9 列舉型態 (Enumerated Type) 5-10 集合類別 (Collection Class) 5-11 對映類別 (Map Class) 5-12 泛型類別 (Generics Class) 5-13 套件 (Packages) 5-14 問題與練習 (Questions and Exercises) CHAPTER

2 程式設計方法隨著軟體工程的進展由最早的非結構化程式設計到現在的物件導向程式設計, 其間經過結構化程式設計 (Structured Programming ) 和模組化程式設計 (Modular Programming) 圖 5 非結構化程式設計是所有指令以 top-down 方式執行, 結構化程式設計則是將程式中重複的片斷取出寫成函數, 模組化程式設計是結構化程式設計的延伸, 將相同功能的函數結合在一起, 加上處理的資料變數成為獨立的模組物件和模組觀念類似, 但最大不同是 : 模組是原始碼的重複使用, 物件是類別 ( 英文稱 Class, 是原始碼 Compile 後的產物 ) 的重複使用模組和物件的設計方式都能加快設計速度增加系統的穩定 5-1 物件導向程式的設計觀念 (OOP Concepts) 何謂物件 (Object)? 我們生活四周存在著許多的物件, 如有形物件的汽車微波爐等, 和無形物件的銀行帳戶學生成績等不管那種物件都可用狀態 (State) 及行為 (Behavior) 兩種事物來描述, 如汽車的車速檔數是狀態的描述, 加速 ( 減速 ) 換檔是行為的描述銀行帳戶的餘額利息是狀態的描述, 存款 ( 提款 ) 結清是行為的描述軟體上的物件是一組變數及其相關函數 ( 或稱方法 method) 所組成的軟體單位變數是記錄物件的狀態 ( 或稱屬性 properties), 函數是描述物件的行為 ( 或稱功能 functions) 5-2

3 第五章物件導向程式設計圖如下圖是一個描述汽車的軟體物件它有三個記錄汽車屬性的變數及三個相關的函數圖何謂訊息 (Message)? 一個男生要約班上的女孩出去吃飯, 腦筋裡想要送出的資訊應該是 : 約會的對象 ( 如美蘭 ) 約會的方式( 如吃飯 ) 及吃飯地點 ( 如希爾頓餐廳 ) 三樣資訊合起來就是一個訊息, 接受邀約的女孩接到這個訊息才能有所回應也就是說當物件 A 要執行物件 B 內的函數時, 物件 A 所丟出來的資訊就是訊息 5-3

4 圖訊息內容必須包括執行者 ( 那個物件 ) 執行什麼( 物件內那個函數 ) 以及函數執行所需要的資料如下圖顯示訊息包括三部份 : 接受訊息物件的名稱 ( 如 : YourCar) 函數名稱( 如 :changegear) 及傳給函數的變數 ( 如 :lowergear) 圖何謂類別 (Class)? 汽車是根據汽車藍圖 (Blueprint) 製造出來, 物件也是根據它的藍圖所產生, 而類別就是據以產生物件的藍圖, 它描述物件內所有的變數及函數如前述汽車的類別 : 5-4

第五章物件導向程式設計圖 5-1-3-1 一張汽車藍圖可以製造出許多同款的汽車, 一個類別可以產生任何數量的物件圖

5 第五章物件導向程式設計圖一張汽車藍圖可以製造出許多同款的汽車, 一個類別可以產生任何數量的物件圖類別又如同製作餅乾的壓模, 一個壓模可以製作出許多相同形狀的餅乾, 類別也能產生許多的物件圖

封裝的目的是讓使用者不需知道物件內部是如何運作, 就能透過操作介面, 完成使用的目的, 如日常生活的微波爐圖 5-1-6 軟體上所謂的封裝是指將軟體中的變數及使用變數的函數封裝在一起成為一個物件, 並依需要設定為多重的控管等級對

6 相同類別的不同物件, 有著相同的函數, 所以一個執行函數的訊息, 要指明是那個物件的那個函數如要執行 changegear, 要指明那部車的 changegear 另外變數也是各有一套, 分別記錄物件各自的狀態如不同車子的使用狀態未必相同, 你的車開每小時 50 公里, 我的車開每小時 40 公里, 所以一個存取變數資料, 也要指明是那個物件的那個變數圖何謂封裝 (Encapsulation)? 封裝的目的是讓使用者不需知道物件內部是如何運作, 就能透過操作介面, 完成使用的目的, 如日常生活的微波爐圖軟體上所謂的封裝是指將軟體中的變數及使用變數的函數封裝在一起成為一個物件, 並依需要設定為多重的控管等級對 JAVA 而言, 將資料封裝為一個類別 Class, 每個類別中的變數或函數可以被設定為隱密的 private 或公開的 public, 以確保類別內的變數和函數, 能被我們正確的存取和使用, 即使我們不了解函數實際運作, 只要知道如何正確使用類別的函數就能達到使用目的, 而不致發生錯誤 5-6

7 第五章物件導向程式設計圖如我們想要由鍵盤輸入資料, 只要知道如何使用 Scanner 類別下的函數即可, 而無需知道該函數是如何寫的 5-7

8 5-2 類別的設計 (Class Implement) 物件的使用必須先有物件的存在, 而要產生物件必須先有描述 ( 定義 ) 物件的藍圖即類別, 所以我們必須先談類別的設計, 再談物件的使用類別的定義 (The Class Definition) 圖將前面的汽車藍圖用程式指令來定義, 可寫成 : public class Car { // 定義類別名稱, 名稱前面一定是 public class // 以下稱實作變數 instance variables ( 或稱變數成員 data member) private int currentspeed; private int currentcadence; public int currentgear; // 以下稱實作函數 instance method ( 或稱函數成員 member function) public void speed(int intspeed) { currentspeed += intspeed; public void brake() { currentspeed = 0; public void changegear(int GearNo) { currentgear = GearNo; 1. 定義類別標題 public class 類別名稱 { // 名稱前面一定是 public class 5-8

9 第五章物件導向程式設計如 public class Car { 2. 定義類別變數與函數在類別標題後的 block 內定義類別變數與函數, 類別的變數與函數稱為實作變數 instance variables 與實作函數 instance method, 它們的特性是必須透過物件的產生才能生效, 不像一般的變數與函數可以直接拿來使用擷取方式定義變數型態變數名稱 ; 擷取方式定義函數回應型態函數名稱 ( 函數參數 ); 如 private int currentspeed; public void changegear(int GearNo) { 類別中的變數與函數必須根據使用方式與限制給予適當的定義, 即給予擷取方式定義 access modifiers 又稱能見度定義 visibility modifiers 或擷取等級 access level, 可分 : (1) public private 及 protected: "public", 意指物件的使用者可以讀取這些變數或執行這些函數如果不要物件的使用者讀取這些變數或執行這些函數, 將擷取方式定義設為 "private" 或 protected 圖

如上例使用者程式不能直接擷取 "currentspeed" 及 "currentcadence 內的資料必須透過 public 的函數來執行, 原因是為了物件資料的一致, 統一由物件內的函數來讀寫至於 protected 則配合類別的繼承使用 ( 請參閱 5-4 類別的繼承 ), 當類別中的變數或函數限制於本身或繼承才能使用時, 則可定義為 protected 圖 5-2-1-3 (2)

10 如上例使用者程式不能直接擷取 "currentspeed" 及 "currentcadence 內的資料必須透過 public 的函數來執行, 原因是為了物件資料的一致, 統一由物件內的函數來讀寫至於 protected 則配合類別的繼承使用 ( 請參閱 5-4 類別的繼承 ), 當類別中的變數或函數限制於本身或繼承才能使用時, 則可定義為 protected 圖 (2) 各別 instance 及共用 Class (Static) 如果同一類別的每個物件各有自己的一套變數或函數時, 這些變數或函數稱為個別變數 (Instance variables) 或個別函數 (Instance methods) 如果同一類別的每個物件共用一個變數或函數時, 這個變數或函數稱為類別 ( 或靜態 ) 變數或類別 ( 或靜態 ) 函數, 它們以 "static" 關鍵字標註如各計程車物件除了個別的油料 gas 外, 在車行還有個共同的油料庫 gastank, 各計程車加油時各物件的 gas 會增加, 但共有的 gastank 會減少 public class Taxi { public static int gastank; private int gas; public void fillgas(int qty){ gas+=qty; // 加油到計程車油箱 gastank-=qty; // 從油料庫取油 5-10

第五章物件導向程式設計圖 5-2-1-3 其他部份與基礎篇所介紹的變數定義函數定義相同, 請參閱該部份章節 5-2-2 UML 在 JAVA 的使用 (UML in JAVA) UML 為 Unified Modeling Language 的縮寫, 中譯為統一塑模語言 UML 並不是程式語言, 而是一種軟體藍圖的表示方式, 在 JAVA 是用來描述類別的內容, 由 UML

11 第五章物件導向程式設計圖其他部份與基礎篇所介紹的變數定義函數定義相同, 請參閱該部份章節 UML 在 JAVA 的使用 (UML in JAVA) UML 為 Unified Modeling Language 的縮寫, 中譯為統一塑模語言 UML 並不是程式語言, 而是一種軟體藍圖的表示方式, 在 JAVA 是用來描述類別的內容, 由 UML 表示圖我們可以概括的了解一個類別的內容我們經常被要求根據 UML 圖去完成類別的定義, 也有機會對專案進行分析寫成 UML 圖交給程式設計師設計程式, 所以 UML 圖是軟體開發同仁間溝通的一種方式如汽車類別的 UML 寫成 : 圖第一格表類別名稱, 第二格描述變數, 第三格描述函數 "+" 表該變數或函數為 public,"-" 表該變數或函數為 private "()" 裡面表輸入的變數名稱與型態 ":" 後面表輸出的資料型態 5-11

12 下圖是字串類別 String Class 的 UML, 可以清楚的了解到它的內容 : 圖實例介紹時間類別 Time Class 的範例 1. 問題描述圖

13 第五章物件導向程式設計假設我們要寫個程式記錄徑賽選手的成績, 我們把目標放在設計一個新的資料型態暫時稱它為 CTime 為了比賽需要它必須有時分秒的資料記錄一旦這個資料型態設計好我們可以用在任何需要記錄時間的程式首先我們想 : 物件的使用者對這個 CTime 物件會有那些動作要求? 1. 設定時間 2. 讀取時間, 細分為時分秒的讀取 3. 顯示時間每個動作寫成程式碼就是一個函數, 這些函數合起來就是 CTime 類別的公用介面 : boolean settime(int hours,int mins,int secs); int gethours(); int getmins(); int getsecs(); void print(); 設定時間有可能資料錯誤, 函數要做必要的檢查並予回應, 所以設定時間函數設有 boolean 的回應值另外在公用介面內必須至少有一個建構函數 Construtor 用以產生物件, 由於可以有一個以上方式產生物件, 所以建構函數可以不止一個比如 CTime 物件可以不設初值產生, 也可以設定初值產生, 因此我們需要在公用介面增加兩個建構函數 : CTime(); CTime(int hours,int mins,int secs); 建構函數是類別內的一個會員函數, 當宣告類別的物件時它會自動執行建構函數是用來設定物件的初始狀態當建構函數沒有參數傳入時稱為預設的 default 建構函數, 否則稱為參數型的建構函數 5-13

14 建構函數有一些特別規定 : 函數名稱必須與類別名稱相同它沒有回應值, 也不必設定 void 可有多個建構函數, 當然它們的函數名稱都必須與類別名稱一樣, 但它們的簽樣 Signature 不能相同函數名稱的命名原則雖然與變數名稱的命名原則相同, 但變數名稱在有效範圍內不能重複宣告 ( 請參考變數宣告位置 ), 否則鬧雙包時電腦無從判斷你要的資料是那一個, 而函數的識別是根據它的簽樣 Signature, 所以它們的名稱可以相同, 但簽樣不能相同, 這種名稱相同簽樣不同的情形稱為函數的多重定義 overloading 函數的簽樣包括名稱參數型態與參數數目, 函數簽樣是電腦認定函數的識別一個類別內可定義多個建構函數就是函數多重定義的應用下列幾個函數的名稱相同但簽樣不同, 是容許同時存在的 : func(); func(int a); func(double a); func(int a, int b); 如果不是建構函數雖無必要使用多重定義, 但在使用上有其方便性, 如在 java.lang.string 類別的 valueof() 函數就有好幾個版本, 不同版本將不同型態的資料轉成字串 : static String valueof(boolean b) static String valueof(char c) static String valueof(char[] data) static String valueof(char[] data, int offset, int count) static String valueof(double d) static String valueof(float f) static String valueof(int i) static String valueof(long l) static String valueof(object obj) 5-14

$而物件中變數的存取已透過函數處理, 使用者不能直接引用, 擷取方式定義定為 private 以 UML 表示如下 : 圖 5-2-3-2 2 類別的程式設計 (1) 建構函數 Constructors 預設的建構函數寫成 : CTime(){ m_hours=0; m_mins=0;$

15 第五章物件導向程式設計再回到主題 : 除了公用介面的函數外, 還需要與這些函數相關的資料, 也就是時分秒的時間記錄, 如下面三欄 : int m_hours; int m_mins; int m_secs; 這些公用介面的函數都允許使用者引用, 擷取方式定義都定為 public, 而物件中變數的存取已透過函數處理, 使用者不能直接引用, 擷取方式定義定為 private 以 UML 表示如下 : 圖類別的程式設計 (1) 建構函數 Constructors 預設的建構函數寫成 : CTime(){ m_hours=0; m_mins=0; m_secs=0; 5-15

16 ... 當物件使用者以下列指令產生 CTime 類別的物件時, 自動執行此建構函數, 執行後 mytime 物件的時間初值會設成 0: CTime mytime = new CTime();... 參數型的建構函數寫成 : CTime(int hours, int mins, int secs) { m_hours= hours; m_mins= mins; m_secs= secs;... 當物件使用者以下列指令產生 CTime 類別的物件時, 自動執行此建構函數, 執行後 mytime 物件的時分秒初值會分別設成 : CTime mytime = new CTime(12,45,30);... (2) 成員函數 member functions public boolean settime(int hours, int mins, int secs){ if (!isvalidtime(hours, mins, secs)) // 請參閱本節 (3) 補助函數說明 return false; else { m_hours=hours; m_mins=mins; m_secs=secs; return true; 5-16

17 第五章物件導向程式設計執行後 : 如果輸入的資料合理, 成員變數的時分秒初值會分別設成 hours, mins, secs, 並回應 true, 否則時間初值不會改變, 然後回應 false public int gethours(){ return m_hours; 執行後 : 回應時的設定值 m_hours public int getmins(){ return m_mins; 執行後 : 回應分的設定值 m_mins public int getsecs(){ return m_secs; 執行後 : 回應秒的設定值 m_secs public void print(){ System.out.print(m_hours+":"); System.out.print((m_mins<10?"0":"")+m_mins+":"); System.out.println((m_secs<10?"0":"")+m_secs); 執行後 : 時間會顯示在螢幕, 格式為 hh:mm:ss 在 print 函數中為了將時間資料顯示整齊 ( 如將 4:7:1 顯示為 4:07:01), 我們使用了一個 JAVA 的運算元 -?:, 其用法如下 : (Boolean expression? do if true : do if false) 當邏輯判斷式結果為真時, 以 do if true 為回應值, 否則以 do if false 為回應值應用在這裡是當分秒只有一位時前面多加個 0, 即分秒小於 10 時, 顯示 0, 否則不顯示任何字元 ( 即 ) 5-17

(3) 補助函數 auxiliary function SetTime 函數在設定時間前需要先檢查使用者傳入的時間是否合理, 這個檢查是由補助函數 isvalidtime 執行, 它不屬於類別的成員函數 private boolean isvalidtime(int hours,int mins,int secs) { return ( hours >=0 && hours < 24 &&

18 (3) 補助函數 auxiliary function SetTime 函數在設定時間前需要先檢查使用者傳入的時間是否合理, 這個檢查是由補助函數 isvalidtime 執行, 它不屬於類別的成員函數 private boolean isvalidtime(int hours,int mins,int secs) { return ( hours >=0 && hours < 24 && mins >= 0 && mins < 60&& secs >= 0 && secs < 60 ); 執行後 : 如果傳入的時間合理回應 true 否則回應 false 因為這個函數只能被成員函數或建構函數所引用, 不能為物件使用者所引用, 所以將它的擷取方式定義設為 private 增加了 isvalidtime 補助函數以後,Ctime 的 UML 表示圖改為 : 以上類別程式重新整理如下 : 圖 public class CTime { // data members private int m_hours; private int m_mins; private int m_secs; // constructors public CTime(){ m_hours=0; m_mins=0; 5-18

19 第五章物件導向程式設計 m_secs=0; public CTime(int hours, int mins, int secs) { m_hours= hours; m_mins= mins; m_secs= secs; // member methods public boolean settime(int hours, int mins, int secs){ if (!isvalidtime(hours, mins, secs)) return false; else { m_hours=hours; m_mins=mins; m_secs=secs; return true; public int gethours(){ return m_hours; public int getmins(){ return m_mins; public int getsecs(){ return m_secs; public void print(){ System.out.print(m_hours+":"); System.out.print((m_mins<10?"0":"")+m_mins+":"); System.out.println((m_secs<10?"0":"")+m_secs); private boolean isvalidtime(int hours,int mins,int secs) { return ( hours >=0 && hours < 24 && mins >= 0 && mins < 60&& secs >= 0 && secs < 60 ); 3. 測試程式 (Testing Driver) 的設計完成 CTime 類別程式並成功翻譯成 ByteCode 檔後需要撰寫一個測試程式測試測試程式是能測試類別內所有函數的腳本程式這個腳本沒有一定的標準, 它可以是任何的劇本, 只要所有的函數都能上台表演, 並能檢視它們的正確性如 : public class CTimetest { 5-19

20 public static void main(string[] args) { CTime mytime = new CTime(); // 1 CTime yourtime = new CTime(1,30,2); // 2 yourtime.print(); // 3 mytime.print(); // 4 if (mytime.settime(1,9,2)) // 5 mytime.print(); 2 與 3 檢視 CTime(int, int, int) 與 print() 的正確性, 必須顯示 1:30:02 1 與 4 檢視 CTime() 與 print() 的正確性, 必須顯示 0:00:00 5 檢視 settime (int, int, int) 與 print() 的正確性, 必須顯示 1:09:02 類別程式必須經過實作才會生效, 不能直接執行, 而測試程式是可以直接執行的, 所以它有一個執行時的切入點 main(), 這是類別程式所沒有 5-20

21 第五章物件導向程式設計 5-3 物件的生命週期 (The Life Cycle of an Object) 物件產生後就要使用, 不用時為避免佔據記憶體就要清除, 清除後若再需要使用, 就再產生新的物件, 如此形成一個物件的生命週期圖物件的產生 (Creating Objects) 前面已經提到類別是物件的藍圖, 也就是說類別是定義物件的指令, 有了類別才能產生物件使用物件前必須先以類別產生物件, 下例中我們先假設已有了 Point 類別, 利用下面指令產生 Point 物件 : 1. 物件宣告 (Declaration) 物件宣告並不立刻產生物件, 而是宣告一個準備記錄物件位址的變數, 也就是物件名稱, 物件建構前變數值是空的如 : Point Origin; Point 是一個類別,Origin 是由 Point 類別所定義的物件 Origin 是物件的變數名稱, 目前它的內存值是 null 圖

22 2. 物件建構 (Initialization) 物件宣告後即可進行建構, 將類別程式碼 (Byte Code) 載入記憶體, 並執行指定的建構函數如 : Origin = new Point(12, 26); 關鍵字 new 用來準備物件的記憶體空間, 將 Point 類別的程式碼 "copy" 到記憶體, 並將記憶體位址記錄到物件變數 Origin new 後面是類別的建構函數 (Constructor),, 引用建構函數為了要執行初值設定或其他的初始動作如例中引用 Point(12, 26) 函數為了設定 Origin 的初始座標 Point 類別的程式碼如下 : 圖 public class Point { public int x = 0; public int y = 0; public Point(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; 當 Point Origin = new Point(12, 26); 指令執行時會引用 Point(int x, int y) 這個建構函數, 去設定物件中 x, y 變數的值,x, y 是記錄 Point 的座標通常物件宣告和建構會寫在同一行 :Point Origin = new Point(12, 26); 如同 : int age; age = 20; 可以併為一行 int age = 20; 5-22

23 第五章物件導向程式設計 3. 物件中物件 (Container) 一個物件可以為另一個物件的資料項, 如 Rectangle 物件中有一個描述 Rectangle 座標的 Point 物件 public class Rectangle { public int width; public int height; public Point Origin; public Rectangle() { width = 0; height = 0; Origin = new Point(0,0); 當我們使用 Rectangle Rect_A = new Rectangle(); 指令產生 Rectangle 類別的 Rect_A 物件時,Rect_A 的建構程式會設定 width 的值為 0, height 的值為 0, 並產生 Point 類別的 Origin 物件圖多重定義 (Overloading) 函數的多重定義 (Overloading) 是指某些函數有相同的名稱, 但參數數目不同或參數數目相同但參數的資料型態不同, 這些函數就是多重定義 (Overloading) 函數如下面的函數 : ABC(); ABC(int a, char b); ABC(int a, int b); 5-23

24 一個類別可以有一個以上的建構函數, 但它們必須是多重定義函數如 Rectangle 類別中有兩個建構函數一個建構函數不接受傳遞參數, 另一個建構函數接受傳遞參數 public class Rectangle { public int width; public int height; public Point Origin; public Rectangle() { width = 0; height = 0; Origin = new Point(0,0); public Rectangle(int w, int h) { width=w; height=h; Origin = new Point(0,0); Rectangle Rect_A = new Rectangle(60,100); 指令產生 Rectangle 類別的 Rect_A 物件時,Rect_A 的建構程式會設定 width 的值為 60, height 的值為 100, 並產生 Point 類別的 Origin 物件圖物件的使用 (Using Objects) 從物件中取得資料一旦物件產生以後, 你可以從物件中取得資料更改狀態或執行一些動作有兩種方法可以做這些事 : 5-24

25 第五章物件導向程式設計 1. 以 objectreference.variablename 直接存取物件變數資料, 如 rect_a.width 2. 以 objectreference.methodname(argumentlist); 函數指令執行物件函數, 如 rect_a.area() public class Rectangle { public int width; public int height; public Point Origin; public Rectangle() { width = 0; height = 0; Origin = new Point(0,0); public int area() { return width*height; 注意只有定義為 public 的變數或函數才能被存取資訊物件參數 (Object as a parameter) 物件可以以參數方式傳給函數, 如 : Point Origin = new Point(12, 26); Rectangle Rect_B = new Rectangle(Origin, 60, 100); 這種情況 Rectangle 類別必須多了一個建構函數, 它的參數中有一個是物件的資料型態 public class Rectangle { public int width; public int height; public Point Origin; // Rectangle 左上方位置 public Rectangle() { width = 0; height = 0; Origin = new Point(0,0); 5-25

public Rectangle(int w, int h) { width=w; height=h; Origin = new Point(0,0); public Rectangle(Point p, int w, int h){ width=w; height=h; Origin = p; 這個新的建構函數容許 Rectangle 物件產生時可以指定它的左上方位置的點 5-3-3

26 public Rectangle(int w, int h) { width=w; height=h; Origin = new Point(0,0); public Rectangle(Point p, int w, int h){ width=w; height=h; Origin = p; 這個新的建構函數容許 Rectangle 物件產生時可以指定它的左上方位置的點物件的清除 (Cleaning Up Unused Objects) 物件產生以後會佔據不算少的記憶體, 如果使用很多物件或記憶體空間有限最好隨時將不用的物件清除有兩種方法可以清除不用的物件 : 1. 將物件變數值設為 null, 準備給垃圾收集程式清除 Point Origin = new Point(12,26); :( 物件使用一段時間 ) Origin = null; 2. 執行 " 垃圾收集 " (Garbage Collector) 程式 JAVA 執行環境會定期執行垃圾收集程式, 將不再使用的物件清除以釋出記憶體空間基本上它是自動執行, 但程式本身也可呼叫 System 類別的 gc 函數強迫執行如 :System.gc(); 圖

27 第五章物件導向程式設計 5-14 問題與練習 (Questions and Exercises) 5-1 物件導向程式的設計觀念 (OOP Concepts) 1. 簡述程式設計方法的演變?( 第五章物件導向程式設計 ) 2. 模組化程式設計與物件導向程式設計有何不同?( 第五章物件導向程式設計 ) 3. 何謂軟體的物件?(5-1-1 何謂物件 ) 4. 何謂物件的訊息?(5-1-2 何謂訊息 ) 5. 何謂物件的類別?(5-1-3 何謂類別 ) 6. 何謂軟體上的封裝?(5-1-6 何謂封裝 ) 7. 我們生活四周存在著許多的物件, 不管那種物件都可用那兩種事物來描述?(5-1-1 何謂物件 Object) 8. 軟體物件儲存狀態的是什麼?(5-1-1 何謂物件 Object) 9. 軟體物件描述行為的是什麼?(5-1-1 何謂物件 Object) 5-2 類別的設計 (Class Implement) 1. 何謂實作變數 instance variables 與實作函數 instance method?(5-2-1 類別的定義 ) 2. 何謂變數成員 data member 與函數成員 member function?(5-2-1 類別的定義 ) 3. 何謂個別變數 Instance variables 或個別函數 Instance methods?(5-2-1 類別的定義 ) 4. 何謂類別變數 class variables 或類別函數?(5-2-1 類別的定義 ) 5. 何謂靜態變數 static variables 或靜態函數?(5-2-1 類別的定義 ) 5-125

28 6. 何謂 UML?(5-2-2 UML 在 JAVA 的使用 ) 7. 擷取方式定義有那些? 使用時機為何?(5-2-1 類別的定義 ) 8. 何謂建構函數?(5-2-3 實例介紹 ) 9. 為什麼變數名稱在有效範圍內不能重複宣告?(5-2-3 實例介紹 ) 10. 何謂函數的多重定義 overloading?(5-2-3 實例介紹 ) 11. 何謂函數的簽樣?(5-2-3 實例介紹 ) 12. 何謂補助函數 auxiliary function?(5-2-3 實例介紹 ) 13. 重寫 <5-2-3 實例介紹 > 中的 CTime 類別程式, 將會員變數改成只有一個 m_seconds 答案 : public class CTime1 { private int m_seconds; public CTime1(){ m_seconds=0; public CTime1(int hours, int mins, int secs) { m_seconds= hours*3600+mins*60+secs; public boolean settime(int hours, int mins, int secs){ if (!isvalidtime(hours, mins, secs)) return false; else { m_seconds= hours*3600+mins*60+secs; return true; 5-126

29 第五章物件導向程式設計 public int gethours(){ return m_seconds/3600; public int getmins(){ return (m_seconds%3600)/60; public int getsecs(){ return m_seconds%60; public void print(){ System.out.print(m_seconds/3600+":"); System.out.print(((m_seconds%3600)/60<10?"0":"")+ (m_seconds%3600)/60+":"); System.out.println((m_seconds%60<10?"0":"")+m_seconds%60); private boolean isvalidtime(int hours,int mins,int secs) { return ( hours >=0 && hours < 24 && mins >= 0 && mins < 60&& secs >= 0 && secs < 60 ); 5-127

30 14. 根據 UML 定義腳踏車類別 ( 加速時速度增加 10%, 減速時速度減少 10%) 答案 : class BikeClass { double speed; BikeClass (){ speed=0; BikeClass (double speed) { this.speed=speed; double speed_down(){ // 減速 speed*=0.9; return speed; double speed_up(){ // 加速 speed*=1.1; return speed; double stop(){ // 停車 speed=0.0; return speed; void getspeed(){ // 顯示速度圖

31 第五章物件導向程式設計 System.out.println( Speed: +speed); 15. 寫一個上題腳踏車類別的測試程式? 答案 : public class BikeTest { public static void main (String[] args){ BikeClass Bike1=new BikeClass (); BikeClass Bike2=new BikeClass (20.0); BikeClass Bike3=new BikeClass (30.0); Bike1.getSpeed (); Bike2.getSpeed (); System.out.println(Bike3.speed); System.out.println(Bike1.speed_up()); System.out.println(Bike2.speed_down()); System.out.println(Bike3.stop()); 顯示 : 由於腳踏車類別的成員變數 speed 定為公用 public 存取, 所以可以 System.out.println(Bike3.speed); 取得速度資料顯示如果將腳踏車類別的 speed 定為私用 private,system.out.println(bike3.speed); 指令就無法使用了, 必須透過腳踏車類別的成員函 getspeed () 才能達到目的 5-129

32 16. 將 3 位數字轉成文字表示 ( 如陣列物件中的範例 Ex5711.java) 改寫成類別型式答案 : public class Big3{ private int no1, no2, no3; Big3 (int no) { no1=no/100; // 取百位數 no2=(no%100)/10; // 取十位數 no3=no%10; // 取個位數 public void getwords() { String[] data1={, one, two, three, four, five, six, nine ; String[] data2={ ten, eleven, twelve, thirteen, nineteen ; String[] data3={ twenty, thirty, forty, fifty, sixty, ninety ; if (no1>0) System.out.print(data1[no1]+ hundred ); // 百位數部份 if (no1>0 &&(no2+no3>0)) System.out.print("and "); if (no2==1) System.out.print(data2[no3]); // -teen 部份 else if (no2>1) System.out.print(data3[no2-2]+data1[no3]); // -ty 部份 else System.out.print(data1[no3]); // no2==0 測試程式 public class Big3Test { public static void main (String[] args){ Big3 big=new Big3 (123); big.getwords (); 17. 寫個類別程式使用上題的物件將 9 位數字轉成文字表示 ( 練習物件中物件 Container 的使用 ) 5-130

33 第五章物件導向程式設計答案 : public class Big9{ private int no1, no2, no3; Big9(int no) { no1=no/ ; no2=(no% )/1000; no3=no% ; public void getwords() { if (no1>0) { Big3 big1=new Big3(no1); big1.getwords(); System.out.print( million ); if (no2>0) { Big3 big2=new Big3(no1); big2.getwords(); System.out.print( thousand ); if (no3>0) { Big3 big3=new Big3(no1); big3.getwords(); 測試程式 public class Big9Test { public static void main (String[] args){ Big9 big=new Big9 ( ); big.getwords (); 5-131

34 5-3 物件的生命週期 (The Life Cycle of an Object) 1. 何謂物件的生命週期?(5-3 物件的生命週期 ) 2. 何謂物件中物件 Container?(5-3 物件的生命週期 ) 3. 不用的物件為何需要清除?(5-3-3 物件的清除 ) 4. 如何清除不用的物件?(5-3-3 物件的清除 ) 5-4 類別的繼承 (Class Inheritance) 1. 何謂繼承 Inheritance?(5-4-1 何謂繼承 Inheritance) 2. 如何在子類別中引用父類別的函數或變數?(5-4-4 繼承的實作 ) 3. 如何在子類別中引用父類別的建構函數?(5-4-4 繼承的實作 ) 4. 定義一個摩托車類別, 繼承自題所定義的腳踏車類別, 增加引擎容量變數及顯示引擎容量函數, 並重寫顯示速度函數,UML 圖如下 : 答案 : 圖 class Autobike extends BikeClass { private int power; Autobike() { super ();// 引用父類別的建構函數 5-132

35 第五章物件導向程式設計 power=1000; Autobike(double speed, int power) { super (speed);// 引用父類別的建構函數 this.power=power; void getspeed() {// 顯示速度 System.out.println("Autobike speed: "+speed); void getpower() { System.out.println("Power: "+power);// 顯示引擎容量 public class AutobikeTest { public static void main (String[] args){ Autobike Autobike1=new Autobike(); Autobike Autobike2=new Autobike(20,100); Autobike Autobike3=new Autobike(30,160); Autobike1.speed_up(); Autobike2.speed_down(); Autobike3.stop(); Autobike1.getSpeed(); Autobike2.getSpeed (); Autobike3.getSpeed(); Autobike1.getPower(); Autobike2.getPower(); Autobike3.getPower(); 5. 何謂重新定義 (Override)?(5-4-4 繼承的實作 ) 6. Object 類別有什麼特別?(5-4-5 Object 類別 ) 5-133

Microsoft Word - ch04三校.doc

Microsoft Word - ch04三校.doc 4-1 4-1-1 (Object) (State) (Behavior) ( ) ( ) ( method) ( properties) ( functions) 4-2 4-1-2 (Message) ( ) ( ) ( ) A B A ( ) ( ) ( YourCar) ( changegear) ( lowergear) 4-1-3 (Class) (Blueprint) 4-3 changegear