Java实验报告2

一、实验目的

本实验为Java课程的第二次实验，其主要目的如下：

理解继承和多态的概念；
掌握域和方法在继承中的特点；
掌握构造函数的继承和重载；
掌握this和super的用法；

二、实验原理

继承性是面向对象编程技术的最重要的基础概念之一。在面向对象的程序设计中，类的继承性允许创建分等级层次的类。在Java编程中，类可以继承另一个类，这个类除了创建自己的成员外，还能够继承或扩展另一个类的成员。在这个继承关系中，被继承的类叫超类（Super class）或基类（Base class）、父类（Parent class），继承的类叫继承类（Derived class）或子类（Sub class）。因此，子类是对超类的一种扩展，它可以继承超类定义的成员变量和方法，也可以隐藏或覆盖超类的成员变量和方法，并且它也有自己的成员变量和方法。

对象通过类可以实现封装，通过子类可以实现继承。例如，对于各种用途的汽车，它们都具备汽车的共性，但是，它们各自还有着自身的特点，这些特点是由汽车的子类实现。

子类继承了超类的所有变量和方法，同时又有了自身的变量和方法。通过超类和子类构成类的层次。类的层次可以从最基本的类开始，创建一系列的子类来逐步特殊化。同时通过继承实现代码重用，减少程序的复杂性。在Java语言中，类只支持单一继承，接口可以实现多重继承。

在Java语言中，所有的类都是通过直接或间接地继承java.lang.Object类。子类继承了超类的状态和行动，同时又可以修改超类的状态或覆盖超类的行动，并添加新的状态和行动。

三、实验内容

简要说明实验内容：

设计一个求立方体体积的父类，包含一个显示底面各个形状信息的统一方法，信息显示方式 “类别+周长+面积”；一个计算和显示立方体体积的统一方法

设计三个子类(利用继承关系)：圆柱、长方体、三棱柱，包含参数设置方法、底面周长计算方法、底面面积计算方法。

设计一个测试类，用以下信息进行设置：

高相同，底部形状不同(h=10)；

一个圆形(Circle)(r=4)；

一个矩形(Rectangle)(长:4,宽:3)；

一个三角形(Triangle)(三个边长都为6）；

输出底面信息和体积。

步骤：

新建一个Java工程，命名为TestVolume;
新建和实现五个Java类：Volume、Cylinder、Cuboid、Prism、Test；
编译、调试并运行程序，观察输出结果是否正确；

四、实验过程及结果

了解完要做的事情后，就要开始写代码。严格按照实验任务写出来的代码是：

Volume.java

package TestVolume;

public abstract class Volume {
    double h=2,S,C;
    public abstract void calculate();

    public abstract void show();
}

Cylinder.java

package TestVolume;

import static java.lang.Math.PI;

public class Cylinder extends Volume {
    double r;
    static String lei="圆柱体";
    public void calculate(){
        System.out.printf("体积：%f\n",h*PI*r*r);
    }
    public void show() {
        C=PI*2*r;
        S=PI*r*r;
        System.out.printf("类别：%s，周长：%f，面积：%f\n",lei,C,S);
    }
}

Cuboid.java

package TestVolume;

public class Cuboid extends Volume {
    double a,b;
    static String lei="长方体";
    public void calculate(){
        System.out.printf("体积：%f\n",h*a*b);
    }
    public void show() {
        C=2*(a+b);
        S=a*b;
        System.out.printf("类别：%s，周长：%f，面积：%f\n",lei,C,S);
    }
}

Prism.java

package TestVolume;

import static java.lang.Math.sqrt;

public class Prism extends Volume{
    double a,b,c;
    static String lei="三棱柱";
    public void calculate(){
        double p=(a+b+c)/2;
        S=sqrt(p*(p-a)*(p-b)*(p-c));
        System.out.printf("体积：%f\n",h*S);
    }
    public void show() {
        C=a+b+c;
        double p=C/2;
        S=sqrt(p*(p-a)*(p-b)*(p-c));
        System.out.printf("类别：%s，周长：%f，面积：%f\n",lei,C,S);
    }
}

Test.java

package TestVolume;

public class Test{
    public static void main(String[] args) {
        Cylinder y=new Cylinder();
        y.r=4;
        y.show();
        y.calculate();
        Cuboid c=new Cuboid();
        c.a=4;c.b=3;
        c.show();
        c.calculate();
        Prism s=new Prism();
        s.a=s.b=s.c=6;
        s.show();
        s.calculate();
    }
}

运行结果：

完整完成实验任务！

五、总结与反思

1. 继承的理解与运用

继承的概念：Java中的继承是一种面向对象编程的重要特性，它允许一个类（子类或派生类）继承另一个类（父类或基类）的属性和方法。这种机制有助于减少代码冗余，提高代码复用性。

实践心得：在实际编程中，我体会到继承可以使代码结构更清晰，更易于维护。例如，当我们需要创建多个具有相似属性和方法的类时，可以通过继承一个父类来实现。这样，当我们需要修改这些类的共同特性时，只需要在父类中修改即可，而无需在每个子类中分别修改。

2. 抽象类的应用

抽象类的概念：抽象类是一种特殊的类，它不能被实例化，只能被其他类继承。抽象类中可以包含抽象方法（没有具体实现的方法），子类必须实现这些抽象方法才能被实例化。

实践心得：抽象类在Java编程中扮演着非常重要的角色。它允许我们定义一种通用的行为或结构，而具体的实现细节则由子类来完成。这种机制非常适合于处理具有共同特征但又有不同实现细节的类。例如，在设计一个游戏时，我们可以创建一个抽象的“角色”类，其中包含角色的共同属性（如生命值、攻击力等）和抽象方法（如移动、攻击等）。然后，针对不同的角色类型（如战士、法师等），我们可以创建继承自“角色”类的子类，并实现具体的移动和攻击行为。

3. 继承与抽象类的关系与区别

关系与区别：继承是面向对象编程中的一个基本特性，它允许我们创建具有层次结构的类。而抽象类则是继承的一种特殊形式，它提供了一种定义通用结构和行为的机制，但具体的实现细节则由子类来完成。

实践心得：在使用继承与抽象类时，我体会到它们之间既有联系又有区别。继承为我们提供了一种代码复用的方式，而抽象类则为我们提供了一种定义通用结构和行为的方式。在实际编程中，我们需要根据具体的需求来选择合适的机制。例如，当我们需要创建一组具有共同属性和方法的类时，可以使用继承；而当我们需要定义一种通用的行为或结构时，可以使用抽象类。