Цели:
Изучить возможности наследования классов на языке С++.
1. Краткие теоретические сведения
Каждый объект одного и того же класса имеет собственную копию данных класса. Но существуют задачи, когда данные должны быть компонентами класса, и иметь их нужно только в единственном числе. Такие компоненты должны быть определены в классе как статические (static). Статические данные классов не дублируются при создании объектов, т.е. каждый статический компонент существует в единственном экземпляре.
Наследование является наиболее значимой возможностью ООП. Наследованием называется процесс создания новых классов, называемых наследниками, дочерними или производными классами из уже существующих – базовых или родительских классов. Производный класс получает все возможности базового класса, но имеет также и свои собственные.
Выигрыш от применения наследования состоит в том, что наследование позволяет использовать существующий код несколько раз. Имея написанный и отлаженный базовый класс его можно больше не модифицировать, а механизм наследования позволит приспособить его для новых задач путем порождения от него новых производных классов. Использование уже написанного и отлаженного кода увеличивает надёжность программ.
Наследование также является упрощением распространения библиотек классов. Программист может использовать классы, созданные кем-то другим, без модификации кода, просто создавая производные классы и добавляя к ним новые возможности.
БАЗОВЫЙ И ПРОИЗВОДНЫЙ КЛАССЫ
Класс в C++ может наследовать элементы-данные и элементы-функции от одного или нескольких базовых классов. Сам класс называется в этом случае производным по отношению к базовым классам или классом-потомком. В свою очередь, производный класс может являться базовым по отношению к другим классам.
Принцип наследования, или порождения новых классов, позволяет абстрагировать (инкапсулировать) некоторые общие свойства и поведение в одном базовом классе, которые будут наследоваться всеми его потомками.
Наследование позволяет также модифицировать поведение базового класса. Производный класс может переопределять некоторые функции-элементы базового класса, оставляя основные свойства класса в неприкосновенности.
2. Практическое задание
Реализовать иерархию классов для простого (задание 1) и сложного (задание 2) наследования:
2.1. Индивидуальное задание. Простое наследование (50%)
1. Создать класс квадрат, члены класса – длина стороны. Предусмотреть в классе методы вычисления и вывода сведений о фигуре – диагональ, периметр, площадь. Создать производный класс – правильная квадратная призма с высотой H, добавить в класс метод определения объема фигуры, перегрузить методы расчета площади и вывода сведений о фигуре. Написать программу, демонстрирующую работу с этими классами: дано N квадратов и M призм, найти квадрат с максимальной площадью и призму с максимальной диагональю.
2. Создать класс треугольник, члены класса – длины 3-х сторон. Предусмотреть в классе методы проверки существования треугольника, вычисления и вывода сведений о фигуре – длины сторон, углы, периметр, площадь. Создать производный класс – равносторонний треугольник, перегрузить в классе проверку, является ли треугольник равносторонним и метод вывода сведений о фигуре. Написать программу, демонстрирующую работу с классом: дано K треугольников и L равносторонних треугольников, найти среднюю площадь для K треугольников и наибольший равносторонний треугольник.
3. Создать класс окружность, член класса – радиус R. Предусмотреть в классе методы вычисления и вывода сведений о фигуре – площади, длины окружности. Создать производный класс – круглый прямой цилиндр с высотой h, добавить в класс метод определения объема фигуры, перегрузить методы расчета площади и вывода сведений о фигуре. Написать программу, демонстрирующую работу с классом: дано N окружностей и M цилиндров, найти окружность максимальной площади и средний объем цилиндров.
4. Создать класс квадрат, члены класса – длина стороны. Предусмотреть в классе методы вычисления и вывода сведений о фигуре – диагоналей, периметр, площадь. Создать производный класс – правильная пирамида с апофемой h, добавить в класс метод определения объема фигуры, перегрузить методы расчета площади и вывода сведений о фигуре. Написать программу, демонстрирующую работу с классом: дано N квадратов и M пирамид, найти квадрат с минимальной площадью и количество пирамид с высотой более числа a (a вводить).
5. Создать класс четырехугольник, члены класса – координаты 4-х точек. Предусмотреть в классе методы проверки существования четырехугольника вычисления и вывода сведений о фигуре – длины сторон, диагоналей, периметр, площадь. Создать производный класс – параллелограмм, предусмотреть в классе проверку, является ли фигура параллелограммом. Написать программу, демонстрирующую работу с классом: дано N четырехугольников и M параллелограммов, найти среднюю площадь N четырехугольников и параллелограммы наименьшей и наибольшей площади.
6. Создать класс треугольник, члены класса – координаты 3-х точек. Предусмотреть в классе методы проверки существования треугольника, вычисления и вывода сведений о фигуре – длины сторон, углы, периметр, площадь. Создать производный класс – равносторонний треугольник, предусмотреть в классе проверку, является ли треугольник равносторонним. Написать программу, демонстрирующую работу с классом: дано N треугольников и M равносторонних треугольников, вывести номера одинаковых треугольников и равносторонний треугольник с наименьшей медианой.
7. Создать класс прямоугольник, члены класса – длины сторон a и b. Предусмотреть в классе методы вычисления и вывода сведений о фигуре – длины сторон, диагоналей, периметр, площадь. Создать производный класс – параллелепипед с высотой с, добавить в класс метод определения объема фигуры, перегрузить методы расчета площади и вывода сведений о фигуре. Написать программу, демонстрирующую работу с классом: дано N прямоугольников и M параллелепипедов, найти количество прямоугольников, у которых площадь больше средней площади прямоугольников и количество кубов (все ребра равны).
8. Создать класс окружность, член класса – радиус R. Предусмотреть в классе методы вычисления и вывода сведений о фигуре – площади, длины окружности. Создать производный класс – конус с высотой h, добавить в класс метод определения объема фигуры, перегрузить методы расчета площади и вывода сведений о фигуре. Написать программу, демонстрирующую работу с классом: дано N окружностей и M конусов,
найти количество окружностей, у которых площадь меньше средней площади всех окружностей, и наибольший по объему конус.
9. Создать класс четырехугольник, члены класса – координаты 4-х точек. Предусмотреть в классе методы вычисления и вывода сведений о фигуре – длины сторон, диагоналей, периметр, площадь. Создать производный класс – равнобочная трапеция, предусмотреть в классе проверку, является ли фигура равнобочной трапецией. Написать программу, демонстрирующую работу с классом: дано N четырехугольников и M трапеций, найти максимальную площадь четырехугольников и количество четырехугольников, имеющих максимальную площадь, и трапецию с наименьшей диагональю.
10. Создать класс равносторонний треугольник, член класса – длина стороны. Предусмотреть в классе методы вычисления и вывода сведений о фигуре – периметр, площадь. Создать производный класс – правильная треугольная призма с высотой H, добавить в класс метод определения объема фигуры, перегрузить методы расчета площади и вывода сведений о фигуре. Написать программу, демонстрирующую работу с классом: дано N треугольников и M призм. Найти количество треугольников, у которых площадь меньше средней площади треугольников, и призму с наибольшим объемом.
11.Создать класс треугольник, члены класса – длины 3-х сторон. Предусмотреть в классе методы проверки существования треугольника, вычисления и вывода сведений о фигуре – длины сторон, углы, периметр, площадь. Создать производный класс – прямоугольный треугольник, предусмотреть в классе проверку, является ли треугольник прямоугольным. Написать программу, демонстрирующую работу с классом: дано N треугольников и M прямоугольных треугольников, найти треугольник с максимальной площадью и прямоугольный треугольник с наименьшей гипотенузой.
12.Создать класс четырехугольник, члены класса – координаты 4-х точек. Предусмотреть в классе методы вычисления и вывода сведений о фигуре – длины сторон, диагоналей, периметр, площадь. Создать производный класс – квадрат, предусмотреть в классе проверку, является ли фигура квадратом. Написать программу, демонстрирующую работу с классом: дано N четырехугольников и M квадратов, найти четырехугольники с минимальной и максимальной площадью и номера одинаковых квадратов.
13.Создать класс треугольник, члены класса – длины 3-х сторон. Предусмотреть в классе методы проверки существования треугольника, вычисления и вывода сведений о фигуре – длины сторон, углы, периметр, площадь. Создать производный класс – равнобедренный треугольник, предусмотреть в классе проверку, является ли треугольник равнобедренным. Написать программу, демонстрирующую работу с классом: дано N треугольников и M равнобедренных треугольников, найти среднюю площадь для N треугольников и равнобедренный треугольник с наименьшей площадью.
14. Создать класс квадрат, член класса – длина стороны. Предусмотреть в классе методы вычисления и вывода сведений о фигуре – периметр, площадь, диагональ. Создать производный класс – куб, добавить в класс метод определения объема фигуры, перегрузить методы расчета площади и вывода сведений о фигуре. Написать программу, демонстрирующую работу с классом: дано N1 квадратов и N2 кубов. Найти среднюю площадь квадратов и количество кубов с наибольшей площадью.
15.Создать класс четырехугольник, члены класса – координаты 4-х точек. Предусмотреть в классе методы вычисления и вывода сведений о фигуре – длины сторон, диагоналей, периметр, площадь. Создать производный класс – ромб, предусмотреть в классе проверку, является ли фигура ромбом. Написать программу, демонстрирующую
работу с этими классами: дано N четырехугольников и M ромбов, найти четырехугольник с минимальным периметром и среднюю площадь ромбов.
2.2 Индивидуальное задание. Множественное наследование (50%)
1. Используя родительский класс «ТРАНСПОРТ» породить производный класс «АВТОМОБИЛЬ». Используя классы «ВОДИТЕЛЬ» и «АВТОМОБИЛЬ», описать класс «ВОДИТЕЛЬ АВТОМОБИЛЯ». Расширить класс «ВОДИТЕЛЬ АВТОМОБИЛЯ» создав два производных класса «ВОДИТЕЛЬ СЛУЖЕБНОГО АВТОМОБИЛЯ» и «ВОДИТЕЛЬ ТАКСИ». Продумать для данной иерархии классов поля и методы (обязательно: вывод информации о водителе, автомобиле)
2. Используя родительский класс «СЛУЖАЩИЙ» породить производный класс «ДИРЕКТОР». Используя классы «ФИРМА» и «ДИРЕКТОР», описать класс «РУКОВОДИТЕЛЬ ФИРМЫ». Расширить класс «РУКОВОДИТЕЛЬ ФИРМЫ» создав два производных класса «РУКОВОДИТЕЛЬ ГОС.УЧ.» и «РУКОВОДИТЕЛЬ ООО». Продумать для данной иерархии классов поля и методы (обязательно: вывод информации о фирме и руководителе)
3. Используя родительский класс «НЕДВИЖИМОСТЬ» породить производный класс «ЗДАНИЕ». Используя классы «ЗДАНИЕ» и «ВЛАДЕЛЕЦ», описать класс «ВЛАДЕЛЕЦ ЗДАНИЯ». Расширить класс «ВЛАДЕЛЕЦ ЗДАНИЯ» создав два производных класса «ВЛАДЕЛЕЦ ЧАСТНОГО ДОМА» и «ВЛАДЕЛЕЦ ОТЕЛЯ ». Продумать для данной иерархии классов поля и методы (обязательно: вывод информации о владельце и здании)
4. Используя родительский класс «ТРАНСПОРТ» породить производный класс «САМОЛЕТ». Используя классы «ПИЛОТ» и «САМОЛЕТ», описать класс «ПИЛОТ САМОЛЕТА». Расширить класс «ПИЛОТ САМОЛЕТА» создав два производных класса «ПИЛОТ ГРАЖДАНСКОГО САМОЛЕТА» и «ПИЛОТ ВОЕННОГО САМОЛЕТА». Продумать для данной иерархии классов поля и методы (обязательно: вывод информации о пилоте, самолете)
5. Используя родительский класс «РАБОТНИК» породить производный класс «РЕЖИССЕР». Используя классы «ФИЛЬМ» и «РЕЖИССЕР», описать класс «РЕЖИССЕР ФИЛЬМА». Расширить класс «РЕЖИССЕР ФИЛЬМА» создав два производных класса «РЕЖИССЕР ХУДОЖЕСТВЕННОГО ФИЛЬМА» и «РЕЖИССЕР ДОКУМЕНТАЛЬНОГО ФИЛЬМА». Продумать для данной иерархии классов поля и методы (обязательно: вывод информации о фирме и руководителе)