Java实验4《面向对象——继承》

一、实验目的

1. 理解面向对象编程，尤其是继承的思想，学习通过继承，在父类的基础上创建子类
2. 使用关键字super调用父类的构造方法和方法
3. 在子类中覆盖方法

二、实验内容

1. （P380, 11.1）【三角形类Triangle】设计一个名为Triangle的类来扩展GeometricObject类。该类包括：
   （1）三个名为side1、side2和side3的double数据域表示这个三角形的三条边，它们的默认值是1.0。
   （2）一个无参构造方法创建默认的三角形。
   （3）一个能创建带指定side1、side2和side3的三角形的构造方法。
   （4）所有三个数据域的访问器方法。
   （5）一个名为getArea()的方法返回这个三角形的面积。计算三角形面积的公式参见实验1练习题2.19。
   （6）一个名为getPerimeter()的方法返回这个三角形的周长。
   （7）一个名为toString()的方法返回这个三角形的字符串描述，显示三角形的三边长、周长及面积。

   目标输出任务：

• 画出Triangle类和GeometricObject类的UML图。
• 实现这些类。
• 编写一个测试程序，创建边长为1、1.5和1，颜色为yellow，filled为true的Triangle对象，然后显示它的三边长、周长、面积、颜色以及是否被填充。

 1.1 UML图

 1.2 程序代码：

public class program1{
    public static void main(String[] args){
        Triangle triangle = new Triangle(1, 1.5, 1);
        triangle.setColor("yellow");
        triangle.setFilled(true);
        System.out.println(triangle.toString());
        }//main结束
}//program1结束

    //创建Triangle类
    public class Triangle extends GeometricObject{
         double side1, side2, side3;
         //创建无参构造方法        
         public Triangle(){
              side1 = 1.0;
              side2 = 1.0;
              side3 = 1.0;
         }
         //创建有参构造方法
         public Triangle(double side1, double side2, double side3){
               this.side1 = side1;
               this.side2 = side2;
               this.side3 = side3;
         }
         double getSide1(){
              return side1;
         }
         double getSide2(){
              return side1;
         }
         double getSide3(){
              return side1;
         }
         double getArea(){
                //平均边长s
                double s = ( side1 + side2 + side3 ) / 2.0;
                //计算面积
                return Math.sqrt( s * (s-side1) * (s-side2) * (s-side3) );
         }//getArea结束
         double getPerimeter(){
              return side1+side2+side3;
         }
         
         public String toString(){
              return "side1: " + side1 + "\tside2: " + side2 + "\tside3: " + side3 + "\nperimeter: " + getPerimeter() + "\tarea: " + getArea()
+ "\ncolor: " + getColor() + "\tfilled: " + isFilled();
         }
}//Triangle类的创建结束

    //创建GeometricObject类
    class GeometricObject{
          private String color = "white";
          private boolean filled = false;
          private java.util.Date dateCreated;
          //无参构造函数
          public GeometricObject(){
              dateCreated = new java.util.Date();
          }         
          public GeometricObject(String color, boolean filled){
               dateCreated = 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 getDateCreated(){
               return dateCreated;
          }
          public String toString(){
               return "created on " + dateCreated + "\ncolor: " + color +" and filled: " + filled;
          }
    }//GeometricObject类结束

  1.3 运行结果与分析：

    运行结果正确，符合题目要求，输出三角形的三个边长、周长、面积、颜色及是否填充。

  1.4 心得体会：
    三角形类继承几何类，将三个类分别先画UML图再写成代码即可，中间细节问题需注意，如toString方法的重写。

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2. 【Circle2D类】定义Circle2D类，包括：
   （1）两个带有get方法的名为x和y的double型数据域，表明圆的中心点。
   （2）一个带get方法的数据域radius。
   （3）一个无参构造方法，该方法创建一个(x，y)值为(0, 0)且radius为1的默认圆。
   （4）一个构造方法，创建带指定的x、y和radius的圆。
   （5）一个返回圆面积的方法getArea()。
   （6）一个返回圆周长的方法getPerimeter()。
   （7）如果给定的点（x, y）在圆内，那么方法contains(double x, double y)返回true。如图a所示。
   （8）如果给定的圆在这个圆内，那么方法contains(Circle2D circle)返回true。如图b所示。
   （9）如果给定的圆和这个圆重叠，那么方法overlaps(Circle2D circle)返回true。如图c所示。
   
     目标输出任务：

• 画出该类的UML图。
• 实现这个类。
• 编写测试程序，创建一个Circle2D对象c1(new Circle2D(2, 2, 5.5))，显示它的面积和周长，还要显示c1.contains(3, 3)、c1.contains(new Circle2D(4, 5, 10.5))和c1.overlaps(new Circle2D(3, 5, 2.3))。

 2.1 UML图

 2.2 程序代码：

public class program2{
      public static void main(String[] args){
           Circle2D c1 = new Circle2D(2, 2, 5.5);
           System.out.println("c1(2, 2, 5.5)   area: " + c1.getArea() 
+ "\tperimeter: " + c1.getPerimeter() 
+ "\nc1.contains(3,3): " + c1.contains(3,3) 
+ "\nc1.contains(new Circle2D(4, 5, 10.5)): " 
+ c1.contains(new Circle2D(4, 5, 10.5)) 
+ "\nc1.overlaps(new Circle2D(3, 5, 2.3)): " 
+ c1.overlaps(new Circle2D(3, 5, 2.3)) );
      }//main函数结束
}//program2结束

      //创建Circle2D类
      class Circle2D{
          double x, y, radius;
          final double PI = 3.14;

          //无参构造函数
          Circle2D(){
               x = 0;
               y = 0;
               radius = 1.0;
          }
   
          //有参构造函数
          Circle2D(double x, double y, double radius){
               this.x = x;
               this.y = y;
               this.radius = radius;
          }

          double getX(){
               return x;
          }

          double getY(){
                return y;
          }

          double getRadius(){
                return radius;
          }
 
          //计算面积
          double getArea(){
                return PI * radius * radius;
          }

          //计算周长
          double getPerimeter(){
                return PI * radius * 2;       
          }

          //判断给定点（x，y）是否在圆内
          boolean contains(double x,double y){
  //将该点代入圆的方程，若小于半径的平方则在圆内，反之则不在
                return ( ((x-this.x)*(x-this.x) + (y-this.y)*(y-this.y)) < this.radius*this.radius ) ? true : false;
          }

          //判断给定的圆是否在圆内
          boolean contains(Circle2D circle){
       //比较给定圆的半径与已定的半径，若给定圆的半径大则
//定不在已定圆内，反之继续判断
               if(this.radius > circle.getRadius()){
//半径差
                     double m = this.radius - circle.getRadius(); 
//圆心距 
double n = Math.sqrt((circle.getX()-this.x)*(circle.getX()-this.x)
+(circle.getY()-this.y)*(circle.getY()-this.y));  
    //圆心距如果在0-半径差之间，则给定圆在已定圆内，反之不在
                     return (n>=0 && n<m) ? true : false;
               }
               else
                    return false;
          }
 
          //判断两个圆是否重叠
          boolean overlaps(Circle2D circle){
//圆心距
         double n = Math.sqrt((circle.getX()-this.x)*(circle.getX()-this.x)
+(circle.getY()-this.y)*(circle.getY()-this.y)); 
          //半径差 
               double m = (this.radius > circle.getRadius()) ? this.radius-circle.getRadius() : circle.getRadius()-this.radius;  
       //如果圆心距在半径差与半径和之间，则重叠，反之不重叠
       return (n>m && n<(this.radius+circle.getRadius())) ? true : false;
          }
      }//Circle2D类结束

  2.3 运行结果与分析：

    运行正确，符合题目要求，输出圆的面积和周长，判断点（3,3）是否在圆内，是否蕴含圆心（4,5）半径10.5的圆，与圆心（3,5）半径2.3的圆是否重叠。

  2.4 心得体会：
    这是一个位置类，注意判断条件即可。

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