AI教我学编程之C#类的基本概念（2）

前言

AI教我学编程之C#类的基本概念（2） 已经更新，欢迎道友们前往阅读，本节我们继续学习C#类的基本概念

目录

• 上节回顾
  • 质疑
  • 对话AI
    • 特殊情况
    • 发问
    • 解释
• 数据/函数成员
• 类和程序–实现一个简单的程序
  • 实现尝试
• 声明类
• 类的成员
  • 字段
  • 方法
• 总结

上节回顾

AI认为

1、一个类的目的是封装数据和行为，通过创建对象的实例来使用这些数据和行为。
2、类的组成元素有以下五个

• 成员变量：用于存储对象的状态或属性。
• 成员方法：用于定义对象的行为或操作。
• 构造函数： 用于初始化对象的特定状态。
• 属性（可选）： 提供对成员变量的访问和修改的公共接口。
• 事件（可选）： 允许对象发布和订阅事件。

质疑

AI的回答其实并不完整，不知道大家还记不记得，在AI教我学编程之C#类型 这篇文章中，我们提到：类型声明包含着数据成员和函数成员,而类既然属于类型的一种，那么类是否也是由数据成员和函数成员组成的呢？由此，我们展开今天的学习

对话AI

类是否是由数据成员和函数成员组成的？
是，返回一个表格，表头：数据成员 | 函数成员
作用：数据成员的作用 | 函数成员的作用
内容：数据成员包含的元素 | 函数成员包含的元素
否，说出你的理由

类（Class）通常由数据成员（Data Members）和函数成员（Member Functions）组成。

以下是表格形式的回答：

类型	数据成员	函数成员
作用	存储对象的属性和状态	执行与对象相关的操作
内容	包含对象的属性值，可以是各种数据类型	包含方法（函数），操作或修改数据成员的方式

示例解释：

1. 作用：

   • 数据成员的作用是存储类的对象的状态或属性。
   • 函数成员的作用是定义类的行为，执行各种操作。

2. 内容：

   • 数据成员包含类的属性，这些属性可以是整数、浮点数、字符等各种数据类型。
   • 函数成员包含类的方法，这些方法定义了对象的行为。函数成员可以访问和修改数据成员，执行某些操作。

理由：

• 是：因为这是面向对象编程（OOP）的基本原则，类通过数据成员表示对象的状态，通过函数成员表示对象的行为。
• 否：在一些特殊的编程语境中，可能存在只有数据成员或只有函数成员的情况，但这不是通常的面向对象编程范例。通常，数据成员和函数成员一起构成类，形成封装的概念。

特殊情况

“在一些特殊的编程语境中，可能存在只有数据成员或只有函数成员的情况”，举出实例以说明

在一些特殊的编程语境中，可能存在只有数据成员或只有函数成员的情况。下面是两个例子：

只有数据成员的情况：

class Point:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y

# 在这个例子中，Point 类只包含数据成员 x 和 y，没有定义任何方法。
# 这种情况可能在表示简单的数据结构时出现，不需要额外的行为，只需要存储数据。

只有函数成员的情况：

class Calculator:
    @staticmethod
    def add(x, y):
        return x + y

    @staticmethod
    def subtract(x, y):
        return x - y

# 在这个例子中，Calculator 类只包含静态方法，没有实例变量。
# 这种情况可能在定义一组相关的功能时出现，这些功能不依赖于特定对象的状态。

这些例子突显了在某些情境下，一个类可能只包含数据成员或只包含函数成员，具体取决于设计和用途。

发问

那么我们就要问了，只存储数据，或者只存储方法能实现一个完整的程序吗？

显然是不能的

解释

那么只存储数据和只有函数成员是无法实现一个完整的程序的是吗

是的，通常情况下，只存储数据或者只有函数成员的类可能无法实现一个完整的程序。在实际开发中，我们通常需要结合数据和相关功能，使得类能够更好地模拟现实世界的对象或者提供所需的功能。

只存储数据的类： 这样的类可能无法完成实际的操作或者提供必要的功能。数据本身没有受到保护，也没有相关的行为。

只有函数成员的类： 这样的类可能缺乏存储状态的能力，无法在不同函数之间共享信息。没有数据的存储，类的实例无法保持状态或者记录信息。

一个完整的程序通常需要类既有数据成员用于存储状态，又有函数成员用于操作和处理这些数据。这种综合使用才能更好地满足程序的需求。

数据/函数成员

那么类中包含着哪些数据成员和函数成员呢？

数据成员	函数成员
字段：类中的变量，用于存储对象的状态。	方法： 类中定义的函数，用于执行特定的操作。
常量：类中的常量值，一旦设置不可更改。	属性：类中对字段的封装，提供对字段的访问和修改。
	构造函数：在创建对象时初始化对象的特定成员。
	析构函数： 在对象销毁时执行的方法，用于清理资源等工作。
	运算符： 重载类的运算符，允许对象参与特定类型的运算。
	索引器： 允许对象像数组一样使用索引访问元素。
	事件： 提供一种机制，允许类的实例与其他对象进行交互。

上文提到，数据成员配合函数成员才能实现一个完整的程序
那么一个程序中有多少个这样的组合呢？

类和程序–实现一个简单的程序

写一个图书馆系统程序，它的工作就是可以从中借阅书籍。它有三个类，分别是Book，Library和Reader，分别用来存储书籍信息，搜索书籍和存储读者信息，Book类中包含书籍标题，作者，书籍类型几个变量，Library类中可以实现添加，删除书籍功能，可以根据书籍类型搜索书籍，Reader类中包含读者姓名，已借阅书籍名称，类中可以实现借阅，归还书籍功能

类描述：

1. Book 类：

• 数据成员：
  • Title: 书籍标题
  • Author: 作者
  • Genre: 书籍类型 (例如：小说、科幻、历史)
• 函数成员：
  • DisplayDetails(): 显示书籍详细信息

2. Library 类：

• 数据成员：
  • books: 存储图书馆中所有书籍的集合，初始化时包含一些示例书籍
• 函数成员：
  • AddBook(book): 向图书馆添加一本书
  • RemoveBook(book): 从图书馆移除一本书
  • SearchByGenre(genre): 按照书籍类型搜索书籍

3. Reader 类：

• 数据成员：
  • Name: 读者姓名
  • CurrentBooks: 读者当前借阅的书籍集合
• 函数成员：
  • BorrowBook(book): 借阅一本书
  • ReturnBook(book): 归还一本书
  • ViewBorrowedBooks(): 查看当前借阅的书籍

程序实例化：

// 创建书籍对象
Book book1 = new Book("The Catcher in the Rye", "J.D. Salinger", "Novel");
Book book2 = new Book("1984", "George Orwell", "Dystopian Fiction");
Book book3 = new Book("To Kill a Mockingbird", "Harper Lee", "Classic");

// 创建图书馆对象
Library library = new Library();

// 向图书馆添加书籍
library.AddBook(book1);
library.AddBook(book2);
library.AddBook(book3);

// 创建读者对象
Reader reader1 = new Reader("Alice");
Reader reader2 = new Reader("Bob");

// 读者借阅和归还书籍
reader1.BorrowBook(book1);
reader2.BorrowBook(book2);
reader2.BorrowBook(book3);
reader1.ReturnBook(book1);

// 查看图书馆中特定类型的书籍
List<Book> novels = library.SearchByGenre("Novel");

// 查看读者当前借阅的书籍
reader2.ViewBorrowedBooks();

这个示例程序模拟了一个图书馆系统，包括图书馆管理书籍的功能、读者借阅和归还书籍的功能，以及按照书籍类型搜索书籍的功能。

实现尝试

要求这个程序可以在Windows窗体应用程序中实现，现补充具体描述
1、用一个表格代表图书馆，表格中的每一行由书籍的具体信息构成
如：《百年孤独》，马尔克斯，文学
2、点击表格的每一行，可以显示书籍的借阅状态
√ 可借阅 × 已借出
3、表格的下方，为一个按钮，点击按钮，可以向表格中添加书籍
4、按钮的下方，为读者姓名和读者当前借阅的书籍集合
如：雨果，《百年孤独》，《巴黎圣母院》

要实现以上要求，可以借助 C# 的 Windows 窗体应用程序。以下是一个简单的示例，使用 DataGridView 控件来表示图书馆，Button 控件用于添加书籍，以及在底部显示读者姓名和当前借阅的书籍。

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Windows.Forms;

namespace LibraryApp
{
    public partial class MainForm : Form
    {
        private Library library;
        private Reader currentReader;

        public MainForm()
        {
            InitializeComponent();
            InitializeLibrary();
        }

        private void InitializeLibrary()
        {
            library = new Library();
            // 添加一些示例书籍
            library.AddBook(new Book("The Catcher in the Rye", "J.D. Salinger", "Novel"));
            library.AddBook(new Book("1984", "George Orwell", "Dystopian Fiction"));
            library.AddBook(new Book("To Kill a Mockingbird", "Harper Lee", "Classic"));

            // 显示图书馆内容
            UpdateLibraryGridView();
        }

        private void UpdateLibraryGridView()
        {
            // 清空表格
            libraryGridView.Rows.Clear();

            // 添加每本书的信息到表格
            foreach (var book in library.GetBooks())
            {
                string[] bookInfo = { book.Title, book.Author, book.Genre, book.IsAvailable ? "√" : "×" };
                libraryGridView.Rows.Add(bookInfo);
            }
        }

        private void addButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            // 打开添加书籍窗口
            AddBookForm addBookForm = new AddBookForm(AddBookToLibrary);
            addBookForm.ShowDialog();
        }

        private void AddBookToLibrary(Book book)
        {
            library.AddBook(book);
            UpdateLibraryGridView();
        }

        private void libraryGridView_CellClick(object sender, DataGridViewCellEventArgs e)
        {
            // 点击表格的每一行，显示借阅状态
            if (e.RowIndex >= 0 && e.RowIndex < libraryGridView.Rows.Count)
            {
                string bookTitle = libraryGridView.Rows[e.RowIndex].Cells[0].Value.ToString();
                Book selectedBook = library.GetBookByTitle(bookTitle);

                if (selectedBook != null)
                {
                    MessageBox.Show($"借阅状态：{(selectedBook.IsAvailable ? "可借阅" : "已借出")}");
                }
            }
        }

        private void borrowButton_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            // 模拟读者借阅书籍
            currentReader = new Reader("雨果");
            currentReader.BorrowBook(library.GetBookByTitle("The Catcher in the Rye"));
            currentReader.BorrowBook(library.GetBookByTitle("1984"));

            // 更新读者信息
            UpdateReaderInfo();
        }

        private void UpdateReaderInfo()
        {
            // 显示读者姓名
            readerNameLabel.Text = $"读者姓名：{currentReader.Name}";

            // 显示读者当前借阅的书籍
            currentBooksLabel.Text = $"当前借阅：{string.Join("，", currentReader.GetCurrentBooks())}";
        }
    }
}

请注意，上述示例只是演示了如何在 Windows 窗体应用程序中实现要求的功能。你可能需要创建相应的窗体和控件，并将代码适配到你的具体环境和需求。

不好意思诸位，目前还没有测试成功，容我再研究研究，之后再行更新
今天我们接着往下看

声明类

对于由C#定义的类型，我们可以直接使用，如int、double，但也有些类型如Person ，Car，这些我们自己定义的类型，需要通过class关键字声明才能使用
示例代码如下

class Person
{
    // 数据成员
    string name;
    int age;

    // 构造函数
    public Person(string name, int age)
    {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // 函数成员
    public void Greet()
    {
        Console.WriteLine("Hello, my name is {0} and I'm {1} years old.", name, age);
    }

    public void CelebrateBirthday()
    {
        age++;
        Console.WriteLine("Happy Birthday! Now I'm {0} years old.", age);
    }
}

class Car
{
    // 数据成员
    string model;
    int year;

    // 构造函数
    public Car(string model, int year)
    {
        this.model = model;
        this.year = year;
    }

    // 函数成员
    public void StartEngine()
    {
        Console.WriteLine("Engine started for {0} {1}.", year, model);
    }

    public void Drive()
    {
        Console.WriteLine("{0} {1} is now driving.", year, model);
    }
}

类的成员

我们刚才说到类的成员有很多，但是只有字段和方法是最重要的类成员类型，字段是数据成员，方法是函数成员

字段

说说你对类的成员“字段”的理解

字段(Field):

字段是类的成员之一，用于保存数据。每个字段都有一个类型和一个标识符，可以被读取。

声明字段:

class MyClass
{
    int F1 = 17;         // 隐式初始化，初始值为 17
    string F2;           // 隐式初始化，默认值为 null
    int F3 = 25;         // 显式初始化，初始值为 25
    string F4 = "abcd";  // 显式初始化，初始值为 "abcd"
}

字段初始化:

字段可以通过等号后面跟着一个求值表达式进行初始化。如果没有初始化语句，字段的值会被编译器设为默认值，由字段的类型决定。

多个字段声明:

可以通过逗号分隔名称的方式，在同一条语句中声明多个相同类型的字段。不能在一个声明中混合不同类型的字段。

class MyClass
{
    int F1, F3 = 25;      // 声明两个 int 类型字段，F1 隐式初始化为 0
    string F2, F4 = "abcd"; // 声明两个 string 类型字段，F2 隐式初始化为 null
}

这样，字段在类中起到保存数据的作用，可以根据需要进行初始化。

方法

说说你对类的成员“方法”的理解

方法(Method):

方法是具有名称的可执行代码块，可以从程序的不同地方执行，甚至可以在其他程序中执行。方法执行包含在其代码块中，并在完成后返回到调用它的位置。

声明方法:

class SimpleClass
{
    // 无返回值的方法
    void PrintNums()
    {
        Console.WriteLine("1");
        Console.WriteLine("2");
    }
}

方法特征:

• 返回类型: 方法声明了返回值的类型。如果方法不返回值，返回类型被指定为 void。
• 方法名: 方法有一个名字，用于标识和调用它。
• 参数列表: 方法可以有参数，参数通过一对空的圆括号表示。如果有参数，它们将在圆括号内列出。

注意事项:

• C#中没有全局函数，所有方法必须声明在类型声明内部。
• 方法必须包含返回类型或 void，没有默认的返回类型。

这样，方法在类中定义了可执行的操作，可以在程序中被调用执行。

总结

刚见面就要说再见，道友们，今天我们学习了C#类的相关知识，个中不足，还望谅解，后有时间会补充更新，感谢大家的喜爱，喜欢本文的话，给博主点个赞吧！记得收藏加关注哦！道友们的支持就是我更新的源动力！
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