Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание

19. Зачем делать функции-члены чисто виртуальными?

20. Что такое замещение?

21. Чем наследование интерфейса отличается от наследования реализации?

22. Что такое объектно-ориентированное программирование?

Термины

Упражнения

1. Определите два класса, Smiley и Frowny, производные от класса Circle и рисующие два глаза и рот. Затем создайте классы, производные от классов Smiley и Frowny, добавляющие к каждому из них свою шляпу.

2. Попытайтесь скопировать объект класса Shape. Что произошло?

3. Определите абстрактный класс и попытайтесь определить объект его типа. Что произошло?

4. Определите класс Immobile_Circle, напоминающий класс Circle, объекты которого не способны перемещаться.

5. Определите класс Striped_rectangle, в котором вместо заполнения прямоугольник заштриховывается через одну горизонтальными линиями толщиной в один пиксель. Поэкспериментируйте с толщиной линий и расстоянием между ними, чтобы добиться желаемого эффекта.

6. Определите класс Striped_circle, используя приемы из класса Striped_rectangle.

7. Определите класс Striped_closed_polyline, используя приемы из класса Striped_rectangle (для этого придется потрудиться).

8. Определите класс Octagon, реализующий правильный восьмиугольник. Напишите тестовую программу, выполняющую все его функции-члены (определенные вами или унаследованные от класса Shape).

9. Определите класс Group, служащий контейнером объектов класса Shape с удобными операциями над членами класса Group. Подсказка: Vector_ref. Используя класс Group, определите класс, рисующий шахматную доску, по которой шашки могут перемещаться под управлением программы.

10. Определите класс Pseudo_window, напоминающий класс Window. Постарайтесь не прилагать героических усилий. Он должен рисовать закругленные углы, метки и управляющие пиктограммы. Возможно, вы сможете добавить какое-нибудь фиктивное содержание, например изображение. На самом деле с этим изображением ничего не надо делать. Допускается (и даже рекомендуется), чтобы оно появилось в объекте класса Simple_window.

11. Определите класс Binary_tree, производный от класса Shape. Введите параметр, задающий количество уровней ( levels==0 означает, что в дереве нет ни одного узла, levels==1 означает, что в дереве есть один узел, levels==2 означает, что дерево состоит из вершины и двух узлов, levels==3 означает, что дерево состоит из вершины и двух дочерних узлов, которые в свою очередь имеют по два дочерних узла, и т.д.). Пусть узел изображается маленьким кружочком. Соедините узлы линиями (как это принято). P.S. В компьютерных науках деревья изображаются растущими вниз от вершины (забавно, но нелогично, что ее часто называют корнем).

12. Модифицируйте класс Binary_tree так, чтобы он рисовал свои узлы с помощью виртуальной функции. Затем выведите из класса Binary_tree новый класс, в котором эта виртуальная функция замещается так, что узлы изображаются иначе (например, в виде треугольников).

13. Модифицируйте класс Binary_tree так, чтобы он имел параметр (или параметры, указывающие, какой вид линии используется для соединения узлов (например, стрелка, направленная вниз, или красная стрелка, направленная вверх). Заметьте, как в этом и последнем упражнениях используются два альтернативных способа, позволяющих сделать иерархию классов более гибкой и полезной.

14. Добавьте в класс Binary_tree операцию, добавляющую к узлу текст. Для того чтобы сделать это элегантно, можете модифицировать проект класса Binary_tree. Выберите способ идентификации узла; например, для перехода налево, направо, направо, налево и направо вниз по бинарному дереву можете использовать строку "lrrlr" (корневой узел может соответствовать как переходу влево, так и вправо).

15. Большинство иерархий классов не связано с графикой. Определите класс Iterator, содержащий чисто виртуальную функцию next, возвращающую указатель типа double* (см. главу 17). Теперь выведите из класса Iterator классы Vector_iterator и List_iterator так, чтобы функция next для класса Vector_iterator возвращала указатель на следующий элемент вектора типа vector<double>, а для класса List_iterator делала то же самое для списка типа list<double>. Инициализируйте объект класса Vector_iterator вектором vector<double> и сначала вызовите функцию next, возвращающую указатель на первый элемент, если он существует. Если такого элемента нет, верните нуль. Проверьте этот класс с помощью функции void print(Iterator&), выводящей на печать элементы вектора типа vector<double> и списка типа list<double>.

16. Определите класс Controller, содержащий четыре виртуальные функции: on, off, set_level(int) и show. Выведите из класса Controller как минимум два класса. Один из них должен быть простым тестовым классом, в котором функция show выводит на печать информацию, включен или выключен контроллер, а также текущий уровень. Второй производный класс должен управлять цветом объекта класса Shape; точный смысл понятия “уровень” определите сами. Попробуйте найти третий объект для управления с помощью класса Controller.

17. Исключения, определенные в стандартной библиотеке языка C++, такие как exception, runtime_error и out_of_range (см. раздел 5.6.3), организованы в виде иерархии классов (с полезной виртуальной функцией what, возвращающей строку, которая предположительно содержит объяснение ошибки). Найдите источники информации об иерархии стандартных исключений в языке C++ и нарисуйте диаграмму этой иерархии классов.

Послесловие

Идеалом программирования вовсе не является создание одной программы, которая делает все. Цель программирования — создание множества классов, точно отражающих понятия, работающих вместе и позволяющих нам элегантно создавать приложения, затрачивая минимум усилий (по сравнению со сложностью задачи) при адекватной производительности и уверенности в правильности результатов. Такие программы понятны и удобны в сопровождении, т.е. их коды можно просто объединить, чтобы как можно быстрее выполнить поставленное задание. Классы, инкапсуляция (поддерживаемая разделами private и protected), наследование (поддерживаемое механизмом вывода классов), а также динамический полиморфизм (поддерживаемый виртуальными функциями) являются одними из наиболее мощных средств структурирования систем.

Глава 15 Графические функции и данные

“Лучшее — враг хорошего”.

Вольтер (Voltaire)

В любой области приложений, связанной с эмпирическими данными или моделированием процессов, необходимо строить графики. В этой главе обсуждаются основные механизмы построения таких графиков. Как обычно, мы продемонстрируем использование таких механизмов и рассмотрим их устройство. В качестве основного примера используется построение графика функции, зависящей от одного аргумента, и отображение на экране данных, записанных в файле.

15.1. Введение

По сравнению с профессиональными системами программного обеспечения, которые вы будете использовать, если визуализация данных станет вашим основным занятием, описанные в этой главе средства довольно примитивны. Наша главная цель — не элегантность вывода, а понимание того, как создается графический вывод и какие приемы программирования при этом используются. Методы проектирования, способы программирования и основные математические инструменты, представленные в главе, намного важнее, чем описанные графические средства. По этой причине мы не рекомендуем вам ограничиваться беглым просмотром фрагментов кода — они содержат намного больше интересной информации, чем простое рисование.