C++：【练习题】类的继承与多态性

练习1：

请编写程序完成如下设计

学生类，数据成员包括学号（公有）、姓名（保护）、年龄（私有）、学生数（静态）。学生数用来统计构造出来的学生对象数量
课代表类，继承自学生类，数据包括负责课程编号（公有）、课程评分（公有）
要求使用构造初始化符表“：”的形式进行构造，每个类又相关数据的输出显示函数
在主函数中构造对象并输出显示相关数据

解题思路：

构建学生类，创建各类数据成员
创建课代表类继承学生类
初始化静态成员变量
构造对象进行调试

#include
using namespace std;


//定义学生类
class Student {
public:
	Student(char* n, int i, int a) {
		char *p = new char[strlen(n) + 1];
		name = p;
		strcpy_s(name, strlen(n) + 1, n);
		total_num++;
		id = i;
		age = a;
	}
	//获取各个成员变量
	static int GetTotal() { return total_num; }
	char* GetName() { return name; }
	int GetAge() { return age; }
	int GetId() { return id; }
	//显示学生信息
	void Display() {
		cout << "Name: " << name << endl;
		cout << "Id  : " << id << endl;
		cout << "Age : " << age << endl << endl;
	}
	int id;
protected:
	char *name;
private:
	static int total_num;
	int age;
};

//初始化静态成员变量
int Student::total_num = 0;


//定义课代表类
class Lesson_rep :public Student {
public:
	Lesson_rep(char* n, int i, int a, int l, double s) :Student(n, i, a) {
		lesson_num = l;
		score = s;
	}
	int lesson_num;
	double score;
	//显示课代表信息
	void Display() {
		cout << "Name: " << GetName() << endl;
		cout << "Id  : " << GetId() << endl;
		cout << "Age : " << GetAge() << endl;
		cout << "Lesson Number: " << lesson_num << endl;
		cout << "Lesson Score : " << score << endl << endl;
	}
};

int main() {
	Student stu1("Mike", 112268, 19);
	Student stu2("Eve", 113980, 18);
	Student stu3("Michael", 127923, 17);
	Lesson_rep stu4("Jack", 118888, 20, 666666, 87.62);
	cout << "Information about Michael:" << endl;
	stu3.Display();
	
	cout << "Information about Jack:" << endl;
	stu4.Display();

	cout << "Total Number of Students: " << Student::GetTotal() << endl;

}

程序运行结果分析：

Information about Michael:
Name: Michael
Id  : 127923
Age : 17

Information about Jack:
Name: Jack
Id  : 118888
Age : 20
Lesson Number: 666666
Lesson Score : 87.62

Total Number of Students: 4
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练习2：

题目：

定义一个点Point类，数据成员是浮点型横纵坐标；
定义一个颜色类Color数据成员只有颜色（字符数组#000000~#FFFFFF）；
一个直线类Line，数据成员是两个Point对象，表示起点和终点（即Point两个对象为Line的内嵌对象）；
一个三角形类Triangle，继承自Line和Color，数据成员有三角形的高height，三角形理解成以基类Color为颜色，以基类直线为底，以height为高的直角三角形，(即直线和高分别为两条直角边)请实现相关函数，计算三角形的颜色、周长和面积并给出相关输出

解题思路：

定义点类及其数据成员
定义颜色类及其数据成员
定义直线类，其包含两个点类对象作为数据成员
定义三角形类，继承直线类和颜色类并构造相关的数据成员和成员函数
在主函数内构建三角形对象，进行调试测验

#include
#include
using namespace std;


//定义Point类
class Point {
public:
	Point() { x = y = 0; }
	Point(float a, float b) { x = a, y = b; }
	//获取参数x和y
	float GetX() { return x; }
	float GetY() { return y; }
private:
	float x;
	float y;
};



//定义Color类
class Color {
public:
	Color() { strcpy_s(color, 8, "#000000"); }
	Color(char *c) { strcpy_s(color, 8, c); }
	//获取颜色参数color
	char* GetColor() { return color; }
private:
	char color[8];
};


//定义Line类
class Line {
public:
	Line() :start(0, 0), end(0, 0) {}
	Line(float x1, float y1, float x2, float y2) :start(x1, y1), end(x2, y2) {}
	Point* GetStart() { return &start; }
	Point* GetEnd() { return &end; }
	//获取线段长度
	float GetLength() { return sqrt(pow(start.GetX() - end.GetX(), 2) + pow(start.GetY() - end.GetY(), 2)); }
private:
	Point start, end;
};



//定义Triangle类
class Triangle :public Line, public Color {
public:
	Triangle() :Line(), Color() { height = 0; }
	Triangle(char* c, float h, float x1, float y1, float x2, float y2) :Line(x1, y1, x2, y2), Color(c) { height = h; }
	//获取面积
	float GetArea() { return height * GetLength() * 0.5; }
	//获取周长
	float GetPerimeter() { return height + GetLength() + sqrt(pow(height, 2) + pow(GetLength(), 2)); }
	//显示基本信息
	void Display() {
		cout << "   Color      :  " << GetColor() << endl;
		cout << "   Area       :  " << GetArea() << endl;
		cout << "   Perimeter  :  " << GetPerimeter() << endl << endl;
	}
private:
	float height;
};


int main() {
	Triangle test("#CCCCCC", 4, 2, 5, 2, 8);
	cout << "Basic Information about Triangle test :" << endl;
	test.Display();
	return 1;
}

程序运行结果分析：

Basic Information about Triangle a :
     Color   : #CCCCCC
     Area    : 6
   Perimeter : 12

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练习3：

题目：

设计圆类，并以圆类为基类，派生圆柱类、圆锥类和圆球类（分别求出其面积和体积）

要求：

自行确定各类具有的数据成员、函数成员，如果需要对象成员，再自行设计相关类；
在设计程序过程中，尽量多地涉及类继承与多态性的重要概念，如虚函数、纯虚函数、抽象基类等等。

解题思路：

构建抽象基类Area和Volume并编写纯虚函数GetArea和GetVolume
定义圆类继承抽象基类Area，重写虚函数GetArea
定义圆柱类继承圆类和抽象基类Volume，重写虚函数GetArea和GetVolume
定义圆锥类继承圆类和抽象基类Volume，重写虚函数GetArea和GetVolume
定义圆球类继承圆类和抽象基类Volume，重写虚函数GetArea和GetVolume
在主函数内进行调试

#include
using namespace std;

// 定义数学常数pi
#define pi 3.1415926

// 创建抽象基类Area
class Area {
public:
	virtual double GetArea() = 0;
};

// 创建抽象基类Volume
class Volume {
public:
	virtual double GetVolume() = 0;
};

// 创建基类Circle圆类
class Circle:public Area {
public:
	friend class Cylinder;
	friend class Cone;
	friend class Sphere;
	Circle() {}
	Circle(double r_) { r = r_; }
	virtual double GetArea() { return pi*r*r; }
private:
	double r;
};

// 创建圆柱类
class Cylinder :public Circle, public Volume {
public:
	Cylinder() :Circle() {}
	Cylinder(double r_, double h_) :Circle(r_) { h = h_; }
	virtual double GetArea() { return 2 * pi*r*r + 2 * pi*r*h; }
	virtual double GetVolume() { return pi*r*r*h; }
private:
	double h;
};

// 创建圆锥类
class Cone :public Circle, public Volume {
public:
	Cone() :Circle() {}
	Cone(double r_, double h_) :Circle(r_) { h = h_; }
	virtual double GetArea() { return pi*r*r + 2 * pi*r*sqrt(h*h + r*r) / 2; }
	virtual double GetVolume() { return pi*r*r*h / 3; }
private:
	double h;
};

// 创建球类
class Sphere :public Circle, public Volume {
public:
	Sphere() :Circle() {}
	Sphere(double r_) :Circle(r_) {}
	virtual double GetArea() { return 4 * pi*r*r; }
	virtual double GetVolume() { return 4 * pi*r*r*r / 3; }
};

int main() {
	Circle circle(2);
	cout << "创建一个圆对象" << endl;
	cout << "半径 ：2.0" << endl;
	cout << "面积 ：" << circle.GetArea() << endl << endl;

	Cylinder cylinder(2, 3);
	cout << "创建一个圆柱对象" << endl;
	cout << "半径 ：2.0" << endl;
	cout << "高度 ：3.0" << endl;
	cout << "面积 ：" << cylinder.GetArea() << endl;
	cout << "体积 ：" << cylinder.GetVolume() << endl << endl;

	Cone cone(2, 3);
	cout << "创建一个圆锥对象" << endl;
	cout << "半径 ：2.0" << endl;
	cout << "高度 ：3.0" << endl;
	cout << "面积 ：" << cone.GetArea() << endl;
	cout << "体积 ：" << cone.GetVolume() << endl << endl;

	Sphere sphere(2);
	cout << "创建一个球对象" << endl;
	cout << "半径 ：2.0" << endl;
	cout << "面积 ：" << sphere.GetArea() << endl;
	cout << "体积 ：" << sphere.GetVolume() << endl << endl;
	return 0;
}

程序运行结果分析：

创建一个圆对象
半径 ：2.0
面积 ：12.5664

创建一个圆柱对象
半径 ：2.0
高度 ：3.0
面积 ：62.8319
体积 ：37.6991

创建一个圆锥对象
半径 ：2.0
高度 ：3.0
面积 ：35.2207
体积 ：12.5664

创建一个球对象
半径 ：2.0
面积 ：50.2655
体积 ：33.5103

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