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# JAVA 实验二：掌握继承与接口的原理和使用方法

# 实验任务书

根据 “实验 2 说明” 文件夹中给出的源程序 Main.java，StuGroup.java（假设其中的类实现了接口 MyGroup），Student.java（其中的类 Student 是抽象类， print ( ) 方法是抽象方法）。
要求：
（1）创建源程序 MyGroup.java，其中的内容是接口 MyGroup 的声明。
（2）创建源程序 Undergraduate.java，其中的类 Undergraduate 继承源程序 Student.java 中的抽象类 Student，实现其中的抽象方法 print ( )。
（3）创建源程序 Postgraduate.java，其中的类 Postgraduate 继承源程序 Student.java 中的抽象类 Student，实现其中的抽象方法 print ( )，并且，在父类的基础上增加两个新的属性：导师和研究方向。
（4）StuGroup.java，MyGroup.java，Undergraduate.java，Postgraduate.java 和 Student.java 在同一个包中。Main.java 在无名包中。
（5）在程序中做出注释，哪些地方是上转型？哪些地方体现了运行时多态？
上述源程序可以完成如下任务：
使用者根据提示信息，选择从键盘上输入本科生或者研究生的学生信息，可以添加学生信息、删除学生信息、显示学生信息、按照学生成绩排序等。

# 解决

# 项目文件结构

src （源文件夹）

students (包)

Student.java (学生信息类（抽象类）)

StuGroup.java (实现接口 MyGroup)

MyGroup.java (接口)

Undergraduat.java (本科生类)

Postgraduate.java (研究生类)

Main.java (位于无名包下)

├── src  （源文件夹）
│   ├── students  (包)
│       ├── Student.java  (学生信息类（抽象类）)
│       ├── StuGroup.java  (实现接口 MyGroup)
│       ├── MyGroup.java  (接口)
│       ├── Undergraduat.java  (本科生类)
│       └── Postgraduate.java  (研究生类)
│   ├── Main.java (位于无名包下)

# Main.java

import students.*;
import java.util.*;
public class Main
{
	public static void main(String[] args)
	{
		Scanner in=new Scanner(System.in);
		StuGroup group=new StuGroup(20);  //group 可以容纳 20 个学生
		int num;  // 实际输入的学生信息
		System.out.println("要创建本科生信息表还是研究生信息表？\nA.本科生\tB.研究生");
		Scanner reader = new Scanner(System.in);
		char choice = reader.next().charAt(0);//charAt (index) 用于返回索引处的字符
		switch(choice)
		{
		case 'A':
		case 'a':
			System.out.println("请问要输入多少个本科生的信息？");
			num = reader.nextInt();
			Student stuB[] = new Undergraduate[num];//stuB [] 对象数组是子类 Undergraduate 对象的上转型对象
			for(int i=0;i<num;i++)
			{
				System.out.println("请输入第"+(i+1)+"位学生的学号，姓名，数学、计算机成绩");
				stuB[i] = new Undergraduate(reader.nextInt(), reader.next(),reader.nextDouble(), reader.nextDouble());// 从键盘输入学生信息，并赋值给学生
				group.addStu(stuB[i]);// 参数为引用类型
			}
			group.addStu(new Undergraduate(1312,"shgd",99,98.5));
			group.addStu(new Undergraduate(1316,"ddsa",89,88.5));
			System.out.println("添加后所有本科生的信息为：");
			group.print();
			break;
		case 'B':
		case 'b':
			System.out.println("请问要输入多少个研究生的信息？");
			num = reader.nextInt();
			Student[] stuY = new Postgraduate[num];  //stuY [] 对象数组是子类 Postgraduate 对象的上转型对象
			for(int i=0;i<num;i++)
			{
				System.out.println("请输入第"+(i+1)+"位学生的学号，姓名，数学、计算机成绩，导师和研究方向，以空格隔开");
				stuY[i] = new Postgraduate(reader.nextInt(), reader.next(),reader.nextDouble(), reader.nextDouble(),reader.next(),reader.next());
				group.addStu(stuY[i]);
			}
			group.addStu(new Postgraduate(1312,"shgd",99,98.5,"xyy","os")); // 与本科生对比体现运行时的多态性
			group.addStu(new Postgraduate(1316,"ddsa",89,88.5,"wcl","rgzn"));
			System.out.println("添加后所有研究生信息为：");
			group.print();
			break;
		default:
			System.out.println("输入错误！！！");
			break;
		}
		System.out.println("是否需要删除某个学生信息？输入y确定,输入其他继续：");
		String words=reader.next();
		if(words.equals("Y")||words.equals("y"))
		{
			System.out.println("删除第几个同学？");
			group.removeStu(reader.nextInt());
			System.out.println("最新的学生信息为：");
			group.print();
			group.sort(1);
			group.print();// 按照数学成绩排序后输出
			group.sort(2);
			group.print();// 按照计算机成绩排序后输出
			in.close();
		}
		else
		{
			System.out.println("最新的学生信息为：");
			group.print();
			group.sort(1);
			group.print();// 按照数学成绩排序后输出
			group.sort(2);
			group.print();// 按照计算机成绩排序后输出
			in.close();
		}
	}
}

# Student.java

package students;
public abstract class Student
{
	int num;
	String name;
	double mathscore;
	double computerscore;
	Student(int num,String name,double mathscore,double computerscore)
	{
		this.num=num;
		this.name=name;
		this.mathscore=mathscore;
		this.computerscore=computerscore;
	}
	
	// 学号
	public void getnum(int num)
	{
		this.num=num;
	}
	public int setnum()
	{
		return this.num;
	}
	
	// 姓名
	public void getname(String name)
	{
		this.name=name;
	}
	public String setname()
	{
		return this.name;
	}
	
	// 数学成绩
	public void getmath(double mathscore)
	{
		this.mathscore=mathscore;
	}
	public double setmath()
	{
		return mathscore;
	}
	
	// 计算机成绩
	public void getcomputer(double computerscore)
	{
		this.computerscore=computerscore;
	}
	public double setcomputer()
	{
		return computerscore;
	}
	
    abstract void print();
}
# StuGroup.java
package students;
public class StuGroup implements MyGroup //StuGroup 实现了 MyGroup 接口
{
	 private Student[] stu;
	 private int length;   // 实际容量
	
	public StuGroup(int len)
	{
		stu=new Student[len];
	}
	
	private boolean isOverflow()    // 辅助方法，判断数组是否溢出
	{
		if(this.length<stu.length)
			return false;
		else
			return true;
	}
	
	public boolean isEmpty()    // 判断数组是否为空
	{
		return this.length==0;
	}
	
	public boolean addStu(Student x)  // 添加学生信息
	{
		if(isOverflow())
			return false;
		stu[length++]=x;
		return true;
	}
	
	public Student removeStu(int index)  // 删除指定位置的学生信息
	{
		if(isEmpty())
		{
			System.out.println("学生表空的~~~删除失败~~~~");
			return null;
		}
		Student temp=stu[index-1];
		for(int i=index-1;i<this.length-1;i++)
		{
			stu[i]=stu[i+1];
		}
		this.length--;
		return temp;
	}
	
	public void sort(int x)   // 按照成绩排序，参数 1 按数学排序，参数 2 按计算机排序
	{
		if(x==1)
		{
			for(int i =0;i<length-1;i++)
				for(int j =0;j<length-i-1;j++)// 冒泡排序
				{
					if(stu[j].setmath()<stu[j+1].setmath())
					{
						Student temp;// 声明一个对象（引用），用于交换
						temp =stu[j+1];
						stu[j+1] = stu[j];
						stu[j] = temp;
					}
				}
			System.out.println("按数学成绩降序排列为：");
		}
		else if(x==2)
		{
			for(int i =0;i<length-1;i++)
				for(int j =0;j<length-i-1;j++)
				{
					if(stu[j].setcomputer()<stu[j+1].setcomputer())
					{
						Student temp;
						temp =stu[j+1];
						stu[j+1] = stu[j];
						stu[j] = temp;
					}
				}
			System.out.println("按计算机成绩降序排名：");
		}
     }
	
	public void print()
	{
		for(int i =0;i<length;i++)
			stu[i].print();// 调用 Student 子类的 print（）方法
	}
		
}
# MyGroup.java
package students;
public interface MyGroup {
	boolean addStu(Student x);
	Student removeStu(int index);
	void sort(int x);
}
# Undergraduat.java
package students;
public class Undergraduate extends Student {
	public Undergraduate(int num, String name, double mathscore, double computerscore) {
		super(num, name, mathscore, computerscore);
		// TODO 自动生成的构造函数存根
	}
	void print() {
		System.out.println("本科生信息："+"学号："+setnum()+" ,姓名："+setname()+" ,数学成绩："+setmath()+" ,计算机成绩："+setcomputer());
	}
}
# Postgraduate.java
package students;
public class Postgraduate extends Student {
	String teacher;
	String direction;
	public Postgraduate(int num, String name, double mathscore, double computerscore, String teacher, String direction) {
		super(num, name, mathscore, computerscore);
		this.teacher = teacher;
		this.direction = direction;
	}
	
	void getTeacher(String teacher)
	{
		this.teacher =teacher;
	}
	String setTeacher()
	{
		return this.teacher;
	}
	void getDirection(String direction)
	{
		this.direction =direction;
	}
	String setDirection()
	{
		return this.direction;
	}
	void print() {
		System.out.println("研究生学生信息为："+"学号："+setnum()+",姓名："+setname()+",数学成绩："+setmath()+",计算机成绩："+setcomputer()+"导师："+setTeacher()+",研究方向："+setDirection());	
	}
}
# 实验报告
# 实验目的
掌握继承与接口的原理和使用方法。
# 实验内容
根据 “实验 2 说明” 文件夹中给出的源程序 Main.java，StuGroup.java（假设其中的类实现了接口 MyGroup），Student.java（其中的类 Student 是抽象类， print ( ) 方法是抽象方法）。
要求：
（1）创建源程序 MyGroup.java，其中的内容是接口 MyGroup 的声明。
（2）创建源程序 Undergraduate.java，其中的类 Undergraduate 继承源程序 Student.java 中的抽象类 Student，实现其中的抽象方法 print ( )。
（3）创建源程序 Postgraduate.java，其中的类 Postgraduate 继承源程序 Student.java 中的抽象类 Student，实现其中的抽象方法 print ( )，并且，在父类的基础上增加两个新的属性：导师和研究方向。
（4）StuGroup.java，MyGroup.java，Undergraduate.java，Postgraduate.java 和 Student.java 在同一个包中。Main.java 在无名包中。
（5）在程序中做出注释，哪些地方是上转型？哪些地方体现了运行时多态？
上述源程序可以完成如下任务：
使用者根据提示信息，选择从键盘上输入本科生或者研究生的学生信息，可以添加学生信息、删除学生信息、显示学生信息、按照学生成绩排序等。
# 实验结果
  1. 本科生，有删除信息
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  1. 本科生，无删除信息
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  1. 研究生，有删除信息
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  1. 研究生，无删除信息
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# 实验分析
# 1、接口 Interface
在这次实验中，MyGroup 是接口，接口是一个抽象类型，是抽象方法的集合。类通过继承接口的方式，从而来继承接口的抽象方法。在 MyGroup 接口中，定义了 addStu () 增加学生信息函数、Student 类方法 removeStu () 删除学生信息类的函数和 sort () 排序函数。
接口中每一个方法是隐式抽象的，接口中的方法会被隐式的指定为 public abstract，所以其他类引入接口时，只需要 implements 接口，而这个类能实现接口中的方法。
# 2、上转型
上转型和下转型都是父类和子类之间对象的转换，上转型是通过子类对象 (小范围) 实例化父类对象 (大范围)，在本次实验中体现上转型的是：
switch(choice)
		{
		case 'A':
		case 'a':
			System.out.println("请问要输入多少个本科生的信息？");
			num = reader.nextInt();
			Student stuB[] = new Undergraduate[num];//stuB [] 对象数组是子类 Undergraduate 对象的上转型对象
这里 Student stuB [] = new Undergraduate [num]; stuB [] 对象数组是子类 Undergraduate 对象的上转型对象，Student 是父类，Undergraduate 是子类，通过父类定义一个对象，子类新建一个内存空间实例化父类的这个对象。
# 3、运行时多态
运行时多态的三个条件是
（1）、要有继承；
（2）、要有重写；
（3）、父类引用指向子类对象。
这里学生类的子类有两个，本科生和研究生，研究生类比本科生类多两个属性，因此在实现接口的方法（例如 addStu () 增加学生信息函数体现多态）
Student stuB[] = new Undergraduate[num];
for(int i=0;i<num;i++)
			{
				System.out.println("请输入第"+(i+1)+"位学生的学号，姓名，数学、计算机成绩");
				stuB[i] = new Undergraduate(reader.nextInt(), reader.next(),reader.nextDouble(), reader.nextDouble());// 从键盘输入学生信息，并赋值给学生
				group.addStu(stuB[i]);// 参数为引用类型
			}
			group.addStu(new Undergraduate(1312,"shgd",99,98.5));
			group.addStu(new Undergraduate(1316,"ddsa",89,88.5));
对比研究生如下：
Student[] stuY = new Postgraduate[num];
for(int i=0;i<num;i++)
			{
				System.out.println("请输入第"+(i+1)+"位学生的学号，姓名，数学、计算机成绩，导师和研究方向，以空格隔开");
				stuY[i] = new Postgraduate(reader.nextInt(), reader.next(),reader.nextDouble(), reader.nextDouble(),reader.next(),reader.next());
				group.addStu(stuY[i]);
			}
			group.addStu(new Postgraduate(1312,"shgd",99,98.5,"xyy","os"));
			group.addStu(new Postgraduate(1316,"ddsa",89,88.5,"wcl","rgzn"));
Undergraduate 类和 Postgraduate 类都是 Student 的子类，可以看出上述函数 Student 父类分别定义两个对象，子类对象上转型到父类对象，使得 addStu () 函数添加的对象个数根据子类不同而不同。本科生类中，有四个属性，研究生六个属性，完美实现这个函数。
# 实验总结
1、接口是一个抽象类型，是抽象方法的集合，接口通常以 interface 来声明。一个类通过继承接口的方式，从而来继承接口的抽象方法。接口无法被实例化，但是可以被实现。一个实现接口的类，必须实现接口内所描述的所有方法，否则就必须声明为抽象类。
2、上转型： 通过子类对象实例化父类对象。
优点：提高了代码的简洁性。
语法规则：<父类型> < 引用变量名 > = new < 子类型 >();
此时通过父类引用变量调用的方法是子类覆盖或继承父类的方法，不是父类的方法。此时通过父类引用变量无法调用子类特有的方法。
3、运行时多态：
运行时多态的三个条件是
（1）、要有继承；
（2）、要有重写；
（3）、父类引用指向子类对象。
优点：提高了代码的扩展性，前期定义的代码可以使用后期的内容。
缺点：前期定义的内容不能调用后期子类的特有方法，调用的只能是父类。但如果是继承子类覆盖了父类方法，多态调用的仍是子类的方法
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