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拟敏晏
5 years ago
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1 C++ 與資料結構 NTU CSIE

2 大綱使用類別 (Class) 建立資料結構使用繼承 (Inheritance) 建立資料結構

3 C++ 物件導向以物件為基礎的程式設計, 將程式中互動的單元視為一個個的物件封裝 (Encapsulation) 封裝物件資訊是第一步, 您要瞭解如何使用類別定義物件, 像是定義物件的屬性方法 ( 行為 ) 等等, 類別是建構物件時所依賴的規格書 Example 物件 : 狗屬性 : 顏色 ( 黑黃白 ), 品種 ( 黃金博美 ), 四肢, 尾巴行為 : 叫, 吃, 跑, 高興, 憤怒

4 類別 (Class) 類別 class 是 C++ 中用來封裝資料的關鍵字, 當您使用類別來定義一個物件 (Object) 時, 您考慮這個物件可能擁有的屬性 (Property) 與方法 (Method) 成員屬性是物件的靜態描述方法是可施加於物件上的動態操作使用類別定義出這個物件的規格書, 之後就可依這個規格書製作出一個個的物件實例, 並在製作過程中設定個別物件的專屬特性資料要訣 : 屬性 ( 該類別的變數 ) 要存放的資料 ( 每個物件有自己的屬性 ) 方法 ( 該類別的函式 ) 寫要執行的程式 ( 用方法控制屬性 )

5 如何設計類別? 思考 ( 以功能角度 ) 每個物件需要什麼資料? 每個物件需要什麼方法來操作資料? 進階思考 ( 以使用者角度 ) 如何讓使用類別的人方便簡單使用如何避免使用類別的人因資料操作不當而產生錯誤

6 類別 (Class) 範例 : 輸入兩個人資料 ( 姓名, 身高, 體重 ) 並印出 #include <iostream> using namespace std; class Person public: void input() cin.getline(name, 80); //gets(name); cin >> height; //scanf("%d",&height); ; cin >> weight; //scanf("%d",&weight); cin.ignore(); //fflush(stdin); void output() cout << "Name:" << name << endl; cout << "Height:" << height << " cm" << endl; cout << "Weight:" << weight << " kg" << endl; char name[80]; int height; int weight; int main() Person p1; Person p2; p1. input(); p1. output(); p2. input(); p2. output(); return 0;

7 類別 (Class) 宣告一個類別 ( 類似定義一個結構 struct) 語法 : class 類別名稱 public: 類別名稱 (); // 建構式, 用來做物件的初始化 ~ 類別名稱 (); // 解構式, 用來做物件的善後工作 ; 公開的方法或屬性 ; protected: // 只有在同一繼承架構中可以使用的資料受保護的方法或屬性 ; private: // 只有在此類別中可以使用的資料私有的方法或屬性 ;

8 資料的權限最重要的是別忘了在最後加上分號, 初學 C++ 的新手很常犯這個錯誤 public 這個關鍵字, 它表示以下所定義的成員可以使用物件名稱直接被呼叫, 稱之為公開成員 private 關鍵字下的則是私有成員, 不可以透過物件名稱直接呼叫在類別封裝時, 有一個基本原則是 : 資訊的最小化公開如果屬性可以不公開就不公開, 如果要取得或設定物件的某些屬性, 也是儘量透過方法成員來進行

9 建構式與解構式在定義類別時, 您可以使用建構函式 (Constructor) 來進行物件的初始化 ex: LinkedList::LinkedList() head = NULL; 而在物件釋放資源之前, 您也可以使用解構函式 (Destructor) 來進行一些善後的工作

10 建構式與解構式思考 : 由上一個輸入兩個人資料 ( 姓名, 身高, 體重 ) 並印出的範例你希望一開始姓名為 No name, 身高與體重為 0 該如何達到此功能?

11 類別的方法之描述實作一個類別方法的內容 ( 類似寫一個函式 ) 除了寫在類別定義中, 也可拿到類別定義以外的地方描述語法 : 資料型態類別名稱 :: 方法名稱 ( 參數 1, 參數 2,, 參數 n ) 程式碼 ; Ex: void LinkedList::insert_node ( node *ptr, int value)

12 物件的產生與使用使用類別定義物件 ( 類似定義一個變數 ) 語法 : 類別名稱物件名稱 ; 類別名稱物件名稱 ( 參數 1, 參數 2,, 參數 n ); 物件可透過. 來使用或存取該方法或屬性 ( 類似 C 語言的結構 struct) 若為物件指標, 可透過 -> 來使用或存取該方法或屬性 Person p1; Person *p2; p2 = &p1; p1. input(); p1. output(); p2 -> input(); p2 ->output();

13 Friend 在定義類別成員時, 私用成員只能被同一個類別定義的成員存取, 不可以直接由外界進行存取然而有些時候, 您希望提供私用成員給某些外部函式或類別來存取, 這時您可以設定類別的好友, 這些好友才可以直接存取自家的私用成員

14 Friend 類別使用 friend 函式通常是基於效率的考量, 以直接存取私用成員而不透過函式呼叫的方式, 來省去函式呼叫的負擔您也可以將某個類別宣告為 friend 類別, 被宣告為 friend 的類別可以直接存取私用成員

15 Friend 類別思考 : 由建立出兩個正方型物件並算出其面積之範例你需要提供一個尺類別讓使用者可以比較兩正方型之大小該如何達到此功能?

16 Friend 類別下面這個程式中使用 friend 關鍵字來設定一類別為另一類別的好友 #include <iostream> using namespace std; class Square public: Square(int n) len = n; int getlen() return len; int area() return len*len; friend class Ruler; ; private: int len; class Ruler public: Ruler(int n) len = n; void comparesquare(square &s1, Square &s2) // 可直接存取私用成員 if( (len < s1.len) (len < s2.len) ) cout << " 尺太短, 無法量測 " << endl; else if(s1.len > s2.len) cout << "s1 較大 " << endl; else if(s1.len == s2.len) cout << "s1 跟 s2 一樣大 " << endl; else cout << "s2 較大 " << endl; private: int len; ;

17 Friend 類別主程式可建立 Ruler 物件比較兩方型大小 int main() Square s1(10); Square s2(20); Ruler r(30); cout << "s1: len = " << s1.getlen() << ", area = " << s1.area() << endl; cout << "s2: len = " << s2.getlen() << ", area = " << s2.area() << endl; r.comparesquare(s1, s2); return 0;

18 範例 :C++ 鏈結串列將第二章之鏈結串列範例改用 C++ 之類別實作 (c++_linked_list.cpp) class LinkedList node * head node * tail node node node int data node * NULL next (new) (new) (new)

19 回家作業 :C++ 樹狀結構將第六章之二元搜尋樹範例改用 C++ 之類別實作 class BinarySearchTree root data left 5 node (new) right 4 6 NULL NULL NULL NULL

20 大綱使用類別 (Class) 建立資料結構使用繼承 (Inheritance) 建立資料結構

21 繼承 (Inheritance) 繼承 (Inheritance) 是物件導向程式設計的一種進階觀念繼承就是物件的再利用, 當定義好一個類別後其他類別可以繼承這個類別的成員資料和函數語法 : class 子類別名稱 : 繼承權限父類別名稱 ; 在繼承的關係中被繼承的類別 : 父類別 (Parent class) 或基礎類別 (Base class) 繼承父類別的類別 : 子類別 (Child class) 或衍生類別 (Derived class)

22 繼承 (Inheritance) 範例 : 類別繼承也是在模擬真實世界, 例如 : 學生和老師都是人, 我們可以先定義 Person 類別來模擬人類, 然後擴充 Person 類別建立 Student 類別來模擬學生,Teacher 類別來模擬老師 (Inheritance01.cpp) 父類別人 Class Person 子類別學生 Class Student 老師 Class Teacher

23 繼承 (Inheritance) 範例 : 人 Class Person class Person public: void inputperson() char str[128]; cout << "< 輸入個人資料 >" << endl; cout << " 姓名 : "; fflush(stdin); cin.getline(str, 128); Name = str; cout << " 電話 : "; cin >> Phone; cout << " "; cin >> ; void outputperson() cout << "< 印出個人資料 >" << endl; cout << " 姓名 : " << Name <<endl; cout << " 電話 : " << Phone <<endl; cout << " " << <<endl; private: string Name; string Phone; string ; ;

24 Student s1; s1.inputperson(); s1.inputstudent(); cout << endl; s1.outputperson(); class Student: public Person s1.outputstudent(); public: void inputstudent() cout << "< 輸入學生資料 >" << endl; cout << " 學號 : "; cin >> StudentID; cout << " 系所 : "; cin >> Department; void outputstudent() cout << "< 印出學生資料 >" << endl; cout << " 學號 : " << StudentID <<endl; cout << " 系所 : " << Department <<endl; private: string StudentID; string Department; ; Student

25 Teacher t1; Teacher t1.inputperson(); t1.inputteacher(); cout << endl; t1.outputperson(); class Teacher: public Person public: t1.outputteacher(); void inputteacher() cout << "< 輸入老師資料 >" << endl; cout << " 職稱 : "; cin >> Title; cout << " 系所 : "; cin >> Department; void outputteacher() cout << "< 印出老師資料 >" << endl; cout << " 職稱 : " << Title <<endl; cout << " 系所 : " << Department <<endl; private: string Title; string Department; ;

26 範例 (C++ 堆疊與佇列 ) 使用 C++ 鏈結串列以繼承方式實作堆疊與佇列 (c++_stack_queue.cpp) class Queue, Stack class LinkedList node * head node * tail node node node int data node * NULL next (new) (new) (new)

運算子多載 Operator Overloading

運算子多載 Operator Overloading 多型 Polymorphism 講師 : 洪安 1 多型編譯時期多型 ( 靜態多型 ) function overloading 如何正確呼叫同名的函數? 利用參數個數與型態 operator overloading 其實同 function overloading 執行時期多型 ( 或動態多型 ) 如何正確呼叫不同物件的相同名稱的成員函數利用繼承與多型 2 子類別與父類別物件間的指定 (assignment)