面向对象系统分析和设计综合实验报告4

来源：微智科技网

西南科技大学计算机学院《面向对象系统分析和设计》实验报告实验名称：实验4 设计模型实验2 学期：2017-2018学年第二学期一、实验目的

1．熟练使用面向对象设计原则对系统进行重构；

2．熟练使用面向对象编程语言（JAVA或C++）实现几种常见的设计模式，包括单例模式、策略模式、装饰模式和适配器模式，理解每一种设计模式的模式动机，掌握模式结构，学习如何使用代码实现这些模式。

二、实验要求

1. 选择合适的面向对象设计原则对系统进行重构，正确无误地绘制重构之后的类图； 2. 结合实例，正确无误地绘制单例模式、策略模式、装饰模式和适配器模式的结构图； 3. 实现单例模式、策略模式、装饰模式和适配器模式，代码运行正确无误。三、实验内容

1. 现实生活中，居民身份证号码具有唯一性，同一个人不允许有多个身份证号码，第一次申请身份证时将号码分配给居民，如果之后因为遗失等原因补办时，还是使用原来的身份证号码，不会产生新号码，现使用单例模式模拟该场景。

1）类图

2）实现代码：

public class IdClient {

西南科技大学计算机学院《面向对象系统分析和设计》实验报告

public static void main(String[] args) { IdentityCardNo.getInstance(); IdentityCardNo.getInstance(); } }

package Refactoring1;

public class IdentityCardNo {

private static IdentityCardNo instance; private String no;

private IdentityCardNo() {

}

public static IdentityCardNo getInstance() { if (instance == null) { }

System.out.println(\"第一次办理身份证，分配新号码\"); instance = new IdentityCardNo(); instance.setNo(\"No6000654321\");

System.out.println(\"身份证号码为：\" + instance.getNo()); } else {

System.out.println(\"重复办理身份证,获取旧号码！\"); }

return instance; }

public String getNo() { return no; }

public void setNo(String no) { this.no = no; }

2. 每一麻将局都有两个骰子，因此骰子就应当是双例类。现使用多例模式模拟该场景。

西南科技大学计算机学院《面向对象系统分析和设计》实验报告

1）类图

2）实现代码：

import java.util.Date; import java.util.Random; public class Dice {

private static Dice die1 = new Dice(); private static Dice die2 = new Dice(); private Dice() { }

public static Dice getInstance(int whichOne) { if (whichOne == 1) { return die1; } else {

return die2; } }

public synchronized int dice() { Date d = new Date();

Random r = new Random(d.getTime()); int value = r.nextInt(); value = Math.abs(value); value = value % 6; value += 1; return value; } }

import java.util.Random; import java.util.Date; public class DiceClient {

西南科技大学计算机学院《面向对象系统分析和设计》实验报告 }

private static Dice die1, die2;

public static void main(String[] args) { die1 = Dice.getInstance(1); die2 = Dice.getInstance(2);

System.out.println(\"第一骰子骰出: \" + die1.dice()); System.out.println(\"第二骰子骰出: \" + die2.dice()); }

3. 某软件公司为某电影院开发了一套影院售票系统，在该系统中需要为不同类型的用户提供不同的电影票(MovieTicket)打折(Discount)方式，具体打折方案如下：

 学生凭学生证可享受票价8折优惠；

 年龄在10周岁及以下的儿童可享受每张票减免10元的优惠（原始票价需大于等于

20元）；

 影院VIP用户除享受票价半价优惠外还可进行积分，积分累计到一定额度可换取电

影院赠送的奖品。

该系统在将来可能还要根据需要引入新的打折方式。试使用策略模式设计并编程模拟实现该影院售票系统。 1）类图

2）实现代码：

public interface Discount {

public double calculate(double price); }

public class MovieTicket { private double price;

private Discount discount; //维持一个对抽象折扣类的引用 public void setPrice(double price) { this.price = price; }

西南科技大学计算机学院《面向对象系统分析和设计》实验报告 //注入一个折扣类对象

public void setDiscount(Discount discount) { this.discount = discount; }

public double getPrice() {

//调用折扣类的折扣价计算方法

return discount.calculate(this.price); } }

//VIP会员票折扣类：具体策略类

public class VIPDiscount implements Discount { public double calculate(double price) { System.out.println(\"VIP票：\"); System.out.println(\"增加积分！\"); return price * 0.5; } }

//学生票折扣类：具体策略类

public class StudentDiscount implements Discount { public double calculate(double price) { System.out.println(\"学生票：\"); return price * 0.8; } }

//儿童票折扣类：具体策略类

public class ChildrenDiscount implements Discount { public double calculate(double price) { System.out.println(\"儿童票：\"); return price - 10; } }

public class MoviceClient {

public static void main(String args[]) { MovieTicket mt = new MovieTicket(); double originalPrice = 60.0; double currentPrice;

mt.setPrice(originalPrice);

System.out.println(\"原始价为：\" + originalPrice);

System.out.println(\"---------------------------------\");

西南科技大学计算机学院《面向对象系统分析和设计》实验报告 }

Discount discount =new VIPDiscount(); //vip 用户 mt.setDiscount(discount); //注入折扣对象 currentPrice = mt.getPrice();

System.out.println(\"折后价为：\" + currentPrice); discount =new StudentDiscount(); //学生用户 mt.setDiscount(discount); //注入折扣对象 currentPrice = mt.getPrice();

System.out.println(\"折后价为：\" + currentPrice); discount =new ChildrenDiscount(); //儿童用户 mt.setDiscount(discount); //注入折扣对象 currentPrice = mt.getPrice();

System.out.println(\"折后价为：\" + currentPrice); }

3）实现结果:

4. 某软件公司欲开发一款飞机模拟系统，该系统主要模拟不同种类飞机的飞行特征与起飞特征，需要模拟的飞机种类及其特征如表1所示：

表1 飞机种类及特征一览表

飞机种类直升机(Helicopter) 客机(AirPlane) 歼击机(Fighter) 鹞式战斗机(Harrier) 起飞特征垂直起飞(VerticalTakeOff) 长距离起飞(LongDistanceTakeOff) 长距离起飞(LongDistanceTakeOff) 垂直起飞(VerticalTakeOff) 飞行特征亚音速飞行(SubSonicFly) 亚音速飞行(SubSonicFly) 超音速飞行(SuperSonicFly) 超音速飞行(SuperSonicFly) 为将来能够模拟更多种类的飞机，试采用策略模式设计并模拟实现该飞机模拟系统。 1）类图

西南科技大学计算机学院《面向对象系统分析和设计》实验报告

2）实现代码：

public class plane {

private state state;//状态

public void settakeoffFeatures(state tFeatures){ this.state = tFeatures; }

public void setplanetype(String type) {

if(type==\"直升机\")

state=new Helicopter(); else if(type==\"客机\"){ state=new AirPlane(); }

else if(type==\"歼击机\"){ state=new Fighter(); }

else if(type==\"鹞式战斗机\"){ state=new Harrier(); }

else{

state=null; } }

public void takeoff(){ state.takeOff(); }

public void fly(){ state.fly(); } }

西南科技大学计算机学院《面向对象系统分析和设计》实验报告 public class AirPlane implements state{ @Override

public String takeOff() {

System.out.println(\"长距离起飞\"); return \"长距离起飞\"; }

@Override

public String fly() {

System.out.println(\"亚音速飞行\"); return \"亚音速飞行\"; } }

public class Fighter implements state{ @Override

public String takeOff() {

System.out.println(\"长距离起飞\"); return \"长距离起飞\"; }

@Override

public String fly() {

System.out.println(\"超亚音速飞行\"); return \"超音速飞行\"; } }

public class Harrier implements state{ @Override

public String takeOff() {

System.out.println(\"垂直起飞\"); return \"垂直起飞\"; }

@Override

public String fly() {

System.out.println(\"超亚音速飞行\"); return \"超音速飞行\"; }

}

public class Helicopter implements state{ @Override

public String takeOff() {

System.out.println(\"垂直起飞\"); return \"垂直起飞\"; }

西南科技大学计算机学院《面向对象系统分析和设计》实验报告

@Override

public String fly() {

System.out.println(\"亚音速飞行\"); return \"亚音速飞行\"; } }

public interface state {

public String takeOff();//起飞 public String fly();//飞行 }

public class Client {

public static void main(String args[]) {

plane plane = new plane();

plane.setplanetype(\"歼击机\"); plane.takeoff(); plane.fly(); } }

3）实现结果：

5. 儿子、妈妈、父亲三人合作画一幅画，儿子负责画出一朵花的轮廓，妈妈负责涂上颜色、父亲负责将画裱在画框里。现请使用装饰模式模拟这个过程。

1）类图

西南科技大学计算机学院《面向对象系统分析和设计》实验报告

2）实现代码：

public interface painting { public String Draw();

}

public class Son implements painting{ @Override

public String Draw() {

System.out.println(\"儿子用笔画出了花的轮廓\"); return \"儿子用笔画出了花的轮廓\"; } }

public class Father implements painting{

private painting painting;//被装饰者 public Father(painting painting) { this.painting =painting; }

private Father() {} public void paint() {

//爸爸装饰者做的职责

System.out.println(\"爸爸正在做上画框前的准备工作\"); painting.Draw();//爸爸装饰者做职责

System.out.println(\"父亲将画裱在画框里\"); }

@Override

public String Draw() {

System.out.println(\"父亲将画裱在画框里\"); return \"父亲将画裱在画框里\"; } }

public class Mother implements painting{

private painting painting;//被装饰者

西南科技大学计算机学院《面向对象系统分析和设计》实验报告

public Mother(painting painting) { this.painting =painting; }

private Mother() {} public void paint() {

System.out.println(\"妈妈正在做给画上颜色前的准备工作。\"); painting.Draw();//妈妈装饰者做的职责

System.out.println(\"妈妈给画上好了颜色\"); }

@Override

public String Draw() {

System.out.println(\"妈妈给画上好了颜色\"); return \"妈妈给画上好了颜色\"; }

}

public class Client {

public static void main(String[] args){ painting painting =new Son(); painting.Draw();

painting = new Mother(painting); painting.Draw();

painting = new Father(painting); painting.Draw(); }

}

3）实现结果：

6. 某公司想通过网络传输数据，但是担心文件被窃取。他们的所有数据都采用字符的方式传送。现在他们开发了一个数据加密模块，可以对字符串进行加密，以便数据更安全地传送。最简单的加密算法通过对字母向后移动6位来实现，同时还提供了稍复杂的逆向输出加密，还提供了更为高级的求模加密，让每一位与6求模。

用户先使用最简单的加密算法对字符串进行加密，再对加密之后的结果使用复杂加密算

西南科技大学计算机学院《面向对象系统分析和设计》实验报告法进行二次加密，再对二次加密结果用高级加密算法进行第三次加密。现请使用装饰模式模拟这个过程。

1）类图

2）实现代码：

public class ConcreteEncrypt implements EncryptComponet{ private EncryptComponet encryptComponet;

public ConcreteEncrypt(EncryptComponet encryptComponet) { super();

this.encryptComponet = encryptComponet; }

public void encrypt() {

encryptComponet.encrypt(); }

}

public interface EncryptComponet { public abstract void encrypt();

}

public class RawData implements EncryptComponet{ public void encrypt() {

System.out.println(\"这是要发送的数据\"); } }

public class ReversEncrypt implements EncryptComponet{

public ReversEncrypt(EncryptComponet encryptComponet) { addReservesEncrypt(); }

西南科技大学计算机学院《面向对象系统分析和设计》实验报告 private void addReservesEncrypt() {

System.out.println(\"反向加密\"); }

@Override

public void encrypt() { } }

public class SuperEncrypt implements EncryptComponet{

public SuperEncrypt(EncryptComponet encryptComponet) { addSuperEncrypt(); }

private void addSuperEncrypt() {

System.out.println(\"最高加密算法\"); }

@Override

public void encrypt() { } }

public class TranslateEncrypt implements EncryptComponet{

public TranslateEncrypt(EncryptComponet encryptComponet) { addTranslateEncrypt(); }

private void addTranslateEncrypt() { System.out.println(\"移动加密\"); }

@Override

public void encrypt() { } }

public class Client {

public static void main(String[] args) { EncryptComponet s0,s1,s2,s3; s0 = new RawData();

s1 = new TranslateEncrypt(s0); s2 = new ReversEncrypt(s1); s3 = new SuperEncrypt(s2); s3.encrypt(); } }

7. 现需要设计一个可以模拟各种动物行为的机器人，在机器人中定义了一系列方法，如机器人叫喊方法cry()、机器人移动方法move()等。如果希望在不修改已有代码的基础上使得机器人能够像狗一样叫，像狗一样跑，使用适配器模式进行系统设计。

1)类图

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2) 实现代码

public interface Robot { public void cry(); public void move(); }

public class Dog {

public void barks(){ }

public class Dogadapter extends Dog implements Robot{ @Override

public void cry() { barks(); }

@Override

public void move() { run(); } }

public class Client {

public static void main(String[] args) { Dogadapter dogrobot = new Dogadapter(); dogrobot.move(); dogrobot.cry(); } }

System.out.println(\"狗在叫\"); }

public void run(){

System.out.println(\"狗在跑\"); }

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3) 实现结果

8. 在NBA作为外籍中锋，我需要翻译，具体场景描述如下：  姚明刚来到NBA，身材够高，球技够好；  但是英语不是很懂，听不懂教练的战术安排；  球员分为前锋、中锋和后卫；  教练会给球员分配进攻、防守任务。现请使用适配器模式模拟这个场景。 1）类图

2）实现代码：

public abstract class Player {

protected String name; public Player(String name) {

this.name = name; }

西南科技大学计算机学院《面向对象系统分析和设计》实验报告 public abstract void attack(); public abstract void defense();

}

public class Guards extends Player {

public Guards(String name) {

super(name); }

public void attack() {

System.out.println(\"后卫\" + name + \"进攻\"); }

public void defense() {

System.out.println(\"后卫\" + name + \"防守\"); }

}

public class Center extends Player {

public Center(String name) {

super(name); }

public void attack() {

System.out.println(\"中锋\" + name + \"进攻\"); }

public void defense() {

System.out.println(\"中锋\" + name + \"防守\"); }

}

public class ForeignCenter {

private String name; public void attack() {

System.out.println(\"外籍中锋\" + name + \"进攻\"); }

西南科技大学计算机学院《面向对象系统分析和设计》实验报告 public void defense() {

System.out.println(\"外籍中锋\" + name + \"防守\"); }

public String getName() {

return name; }

public void setName(String name) {

this.name = name; }

}

public class Forwards extends Player {

public Forwards(String name) {

super(name); }

public void attack() {

System.out.println(\"前锋\" + name + \"进攻\"); }

public void defense() {

System.out.println(\"前锋\" + name + \"防守\"); }

}

public class Translator extends Player {

private ForeignCenter wjzf = new ForeignCenter(); public Translator(String name) {

super(name);

wjzf.setName(name); }

public void attack() {

wjzf.attack(); }

public void defense() {

西南科技大学计算机学院《面向对象系统分析和设计》实验报告 wjzf.defense(); }

}

public class Client {

public static void main(String[] args) {

Player b = new Forwards(\"巴蒂尔\"); b.attack();

Player m = new Guards(\"麦克格雷迪\"); m.attack();

Player ym = new Translator(\"姚明\"); ym.attack(); ym.defense(); }

}

3）实现结果：

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