Programowanie obiektowe

1

L

L

a

a

b

b

o

o

r

r

a

a

t

t

o

o

r

r

i

i

u

u

m

m

z

z

p

p

r

r

z

z

e

e

d

d

m

m

i

i

o

o

t

t

u

u

P

P

r

r

o

o

g

g

r

r

a

a

m

m

o

o

w

w

a

a

n

n

i

i

e

e

o

o

b

b

i

i

e

e

k

k

t

t

o

o

w

w

e

e

-

-

z

z

e

e

s

s

t

t

a

a

w

w

0

0

2

2

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

Programowanie obiektowe

2

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

Programowanie obiektowe

3

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:

Programowanie obiektowe

4

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

Programowanie obiektowe

5

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:

Programowanie obiektowe

6

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)” ma wypisywać informacje o ocenach studenta 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.

Programowanie obiektowe

7

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”:

Programowanie obiektowe

8

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.

Programowanie obiektowe

9



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>”

Programowanie obiektowe

10

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.

Programowanie obiektowe

11

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

Programowanie obiektowe

12