Java 实验8 《抽象类与接口》

一、实验内容

1. 设计一个扩展自抽象类GeometriObject的新的Triangle类。绘制Triangle类和GeometricObject类的UML图并实现Triangle类。编写一个测试程序，提示用户输入三角形的三条边、一种颜色以及一个表明该三角形是否填充的布尔值。程序应该根据用户的输入，使用这些边以及颜色和是否填充的信息，创建一个Triangle对象。程序应该显示面积、周长、颜色以及真或者假来表明是否被填充。

2. 创建名为ComparableCircle的类，它继承自Circle类，并实现Comparable接口。画出UML图并实现compareTo方法，使其根据面积比较两个圆。编写一个测试程序求出ComparableCircle对象的两个实例中的较大者。

3. 设计一个名为Colorable的接口，其中有名为howToColor()的void方法。可着色对象的每个类必须实现Colorable接口。设计一个扩展GeometricObject类并实现Colorable接口的名为Square的类。实现howToColor方法，显示消息“给所有的四条边着色”。画出包含Colorable、Square和GeometricObject的UML图。编写一个测试程序，创建有五个GeometricObject对象的数组。对于数组中的每个对象而言，如果对象是可着色的，那就调用howToColor方法。

二、实验分析与结果

1.1 UML图

1.2 运行结果

测试案例1：

测试案例2：

测试案例3：

1.3 实验分析

首先定义GeometricObject为从抽象类，同时在GeometricObject中定义两个抽象方法。

public abstract class GeometricObject

public abstract double getArea();
public abstract double getPerimeter();

由于抽象类无法实例化，所以抽象类必须继承，本题中是由Triangle类来继承GeometricObject类

class Triangle extends GeometricObject

注意抽象类被继承后，类中的抽象方法必须被重写，否则编译器会报错。

@Overridepublic double getArea(){if(side1+side2-side3<Math.pow(10,-6) || side1+side3-side2<Math.pow(10,-6)|| side2+side3-side1<Math.pow(10,-6)){return 0.0;}else {double s = (side1 + side2 + side3) / 2;double ans = Math.sqrt(s * (s - side1) * (s - side2) * (s - side3));return ans;}}@Overridepublic double getPerimeter() {return side1 + side2 +side3 ;}

最后在写一个Test.java测试文件来对写的抽象类和继承类进行测试。

在输入过程中，用户输入的三条边未必能构成三角形，在这里我采取的处理方法是用异常中的try-catch类提醒用户输入正确的三边。

while(flag)
{try{side1 = input.nextDouble();side2 = input.nextDouble();side3 = input.nextDouble();if(side1<side2+side3 && side2<side3+side1 && side3<side1+side2)flag = false;elsethrow new InputMismatchException();}catch(InputMismatchException exception){System.out.println("您输入的三条边构不成三角形,请重新输入:");}
}

这里throw的异常是我设置的是InputMismatchException，当然也可以不用try-catch来处理，直接简单的if-else也可以，只是程序会直接结束运行。

2.1 UML图

2.2 运行结果

测试案例1：

测试案例2：

2.3 实验分析

在ComparableCircle类中继承Circle类并实现Comparable接口

class ComparableCircle extends Circle implements Comparable

在Comparable接口中，我们设置一个抽象方法compareTo

public abstract void compareTo(ComparableCircle circle2);

此处的public 和 abstract可以省略，接口默认方法是公共的抽象方法

然后在ComparableCircle类中进行对接口中抽象方法的重写

@Overridepublic void compareTo(ComparableCircle circle2){if(circle2.radius<this.radius) {System.out.println("第一个圆面积较大，较大圆半径为：" + this.radius);System.out.println("其面积为" + String.format("%." +"3f",this.getArea()));}else {System.out.println("第二个圆面积较大，较大圆半径为：" + circle2.radius);System.out.println("其面积为" + String.format("%." +"3f",circle2.getArea()));}}

此处对要输出的圆的面积进行了保留三位小数的处理

最后在创建一个Test.java文件对上述两个类和接口进行测试

3.1 UML图

3.2 实验结果

测试案例：

输出结果：

3.3 实验分析

本题中的GeometricObject可以直接使用第一题的代码，为了减少不必要的代码，我去掉了第一题中的两个抽象方法。

接口同样也是同第二题定义一个抽象方法。

public abstract void howToColor();

最后在Square类中实现这个抽象方法。

@Overridepublic void howToColor() {System.out.println("给所有的四条边着色");}

题目中要求我们判断是否可以涂色，所以我在数组中定义了五个不同类的对象（有些类是前面实验用到的），并用instanceof关键字来判断其是否为实现Colorable接口的类。注意，此处题目要求要定义有五个GeometricObject对象的数组，这里就需要掌握Java中的方法匹配与绑定机制。Java中匹配方法的签名和绑定方法的实现是两个独立的事情。引用变量的声明类型决定了编译时匹配哪个方法。编译器会在编译时，根据参数类型、参数个数和参数顺序找到匹配的方法。一个方法可能在几个子类中都被实现。Java虚拟机在运行时动态绑定方法的实现，这是由变量的实际类型决定的。

GeometricObject[] geometricObject = {new Square(),new Rectangle(),new Circle(),new Triangle(),new Square()};
for(int i=0;i<5;i++){System.out.println("第" + (i+1) + "个对象");if(geometricObject[i] instanceof Colorable)((Square)geometricObject[i]).howToColor();elseSystem.out.println("不可着色");
}

三、源代码

T1：

GeometricObject.java

public abstract class GeometricObject {private String color;private boolean filled;private java.util.Date dataCreated;protected GeometricObject(){dataCreated = new java.util.Date();}protected GeometricObject(String color,boolean filled){dataCreated = new java.util.Date();this.color = color;this.filled = filled;}public String getColor(){return color;}public void setColor(String color){this.color = color;}public boolean isFilled(){return filled;}public void setFilled(boolean filled){this.filled = filled;}public java.util.Date getDataCreated(){return dataCreated;}public String toString(){return "created on "+ dataCreated + "\ncolor: " + color +" and filled: " + filled;}public abstract double getArea();public abstract double getPerimeter();
}

Triangle.java

class Triangle extends GeometricObject{double side1;double side2;double side3;public Triangle(){}public Triangle(double side1,double side2,double side3){this.side1 = side1;this.side2 = side2;this.side3 = side3;}public void setSide1(double s1){side1 = s1;}public void setSide2(double s2){side2 = s2;}public void setSide3(double s3){side3 = s3;}public double getSide1(){return side1;}public double getSide2(){return side2;}public double getSide3(){return side3;}@Overridepublic double getArea(){if(side1+side2-side3<Math.pow(10,-6) || side1+side3-side2<Math.pow(10,-6)|| side2+side3-side1<Math.pow(10,-6)){return 0.0;}else {double s = (side1 + side2 + side3) / 2;double ans = Math.sqrt(s * (s - side1) * (s - side2) * (s - side3));return ans;}}@Overridepublic double getPerimeter() {return side1 + side2 +side3 ;}
}

Test.java

import java.util.Scanner;
public class Test {public static void main(String []args) {double side1 = 0;double side2 = 0;double side3 = 0;System.out.println("请输入三角形三条边:");Scanner input = new Scanner(System.in);boolean flag = true;while(flag){try{side1 = input.nextDouble();side2 = input.nextDouble();side3 = input.nextDouble();if(side1<side2+side3 && side2<side3+side1 && side3<side1+side2)flag = false;elsethrow new ArrayIndexOutOfBoundsException();}catch(ArrayIndexOutOfBoundsException exception){System.out.println("你输入的三条边构不成三角形,请重新输入:");}}System.out.println("请输入填充的颜色");String color = input.next();System.out.println("请输入填充状态（0表示false，1表示true）");boolean flag1 = true;boolean isFilled = false;while(flag1){try {int intFilled = input.nextInt();if (intFilled == 0 || intFilled == 1) {flag1 = false;if (intFilled == 1)isFilled = true;elseisFilled = false;} else {throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();}}catch(ArrayIndexOutOfBoundsException exception){System.out.println("您输入的格式有误，请按照提示重新输入:");}}Triangle triangle = new Triangle(side1,side2,side3);triangle.setColor(color);triangle.setFilled(isFilled);System.out.println("该三角形面积为：" + String.format("%." +"3f",triangle.getArea()));System.out.println("该三角形周长为：" + triangle.getPerimeter());System.out.println("该三角形颜色为：" + triangle.getColor());System.out.println("该三角形填充状态为：" + triangle.isFilled());}
}

T2:

Circle.java

public class Circle {public static final double PI = 3.14;public double radius;protected Circle(){}protected Circle(double radius){this.radius = radius;}public double getRadius(){return this.radius;}public void setRadius(double radius){this.radius = radius;}public double getArea(){return PI*this.radius*this.radius;}public double getPerimeter(){return 2*PI*this.radius;}
}

Comparable接口和ComparableCircle类

class ComparableCircle extends Circle implements Comparable{Circle c1;ComparableCircle(){}@Overridepublic void compareTo(ComparableCircle circle2){if(circle2.radius<this.radius) {System.out.println("第一个圆面积较大，较大圆半径为：" + this.radius);System.out.println("其面积为" + String.format("%." +"3f",this.getArea()));}else {System.out.println("第二个圆面积较大，较大圆半径为：" + circle2.radius);System.out.println("其面积为" + String.format("%." +"3f",circle2.getArea()));}}
}interface Comparable{public abstract void compareTo(ComparableCircle circle2);
}

Test.java

import java.util.Scanner;
public class Test {public static void main(String []args){Scanner input = new Scanner(System.in);System.out.println("请输入两个圆的半径");double radius1 = input.nextDouble();double radius2 = input.nextDouble();ComparableCircle c1 = new ComparableCircle();ComparableCircle c2 = new ComparableCircle();c1.setRadius(radius1);c2.setRadius(radius2);c1.compareTo(c2);}
}

T3:

GeometricObject类

public abstract class GeometricObject {private String color;private boolean filled;private java.util.Date dataCreated;protected GeometricObject() {dataCreated = new java.util.Date();}protected GeometricObject(String color, boolean filled) {dataCreated = new java.util.Date();this.color = color;this.filled = filled;}public String getColor() {return color;}public void setColor(String color) {this.color = color;}public boolean isFilled() {return filled;}public void setFilled(boolean filled) {this.filled = filled;}public java.util.Date getDataCreated() {return dataCreated;}public String toString() {return "created on " + dataCreated + "\ncolor: " + color +" and filled: " + filled;}
}

Colorable接口和Square类

public class Square extends GeometricObject implements Colorable{Square(){}@Overridepublic void howToColor() {System.out.println("给所有的四条边着色");}
}interface Colorable {public abstract void howToColor();
}

Test.java

public class Test {public static void main(String []args){GeometricObject[] geometricObject = {new Square(),new Rectangle(),new Circle(),new Triangle(),new Square()};for(int i=0;i<5;i++){System.out.println("第" + (i+1) + "个对象");if(geometricObject[i] instanceof Colorable)((Square)geometricObject[i]).howToColor();elseSystem.out.println("不可着色");}}
}

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