### 实验一：设计模型转换为实际代码
#### 一、实验目的
本实验旨在加深学生对于面向对象分析与设计的基本理论和方法的理解，通过实践掌握面向对象思想解决实际问题的基本思路。此外，通过本实验，学生将学习并掌握面向对象分析与设计的具体步骤和过程，特别是如何将面向对象的设计转化为实际的代码。实验还将锻炼学生的独立思考能力，学会如何在实验过程中运用面向对象技术解决遇到的实际问题，进一步提升分析问题、解决问题以及灵活运用所学知识的能力。
#### 二、实验内容与实验步骤
##### 实验环境
- **操作系统**：Windows XP
- **实验工具**：Eclipse 3.5
- **实验地点**：综合楼 311
##### 实验内容
本次实验的主要内容是将四幅不同的类图转换为实际的代码，涉及关联、聚合、组合、继承等多种关系。通过这些练习，学生将深入理解面向对象设计中的核心概念，并能够将这些概念应用于实际编程中。
1. **关联关系**：理解并实现类之间简单的关联关系。
2. **聚合与组合关系**：理解和实现类之间的聚合和组合关系。
3. **继承关系**：理解和实现类之间的继承关系。
4. **设计类图**：根据给定的设计类图，完成实际代码的编写。
#### 三、实验过程与分析
##### 类图一：关联关系
类图一展示了商店、收款机、款项和付款之间的关联关系。具体来说，一个商店可以拥有多个收款机，每个收款机可以处理多笔款项，而每笔款项又可能包含多个付款记录。这种情况下，可以通过以下方式实现：
- 商店类 (`Store`) 中包含一个 `ArrayList<Checkout>` 来存储所有收款机的引用。
- 收款机类 (`Checkout`) 中包含一个 `ArrayList<Transaction>` 来存储所有在该收款机下发生的交易记录。
- 交易记录类 (`Transaction`) 中包含一个 `ArrayList<Payment>` 来存储每一笔交易中所有的付款信息。
```java
// Store.java
public class Store {
private ArrayList<Checkout> checkouts;
// 构造函数、getters 和 setters 略...
}
// Checkout.java
public class Checkout {
private ArrayList<Transaction> transactions;
// 构造函数、getters 和 setters 略...
}
// Transaction.java
public class Transaction {
private ArrayList<Payment> payments;
// 构造函数、getters 和 setters 略...
}
// Payment.java
public class Payment {
private String goodName;
private double price;
private int goodNumber;
// 构造函数、getters 和 setters 略...
}
```
##### 类图二：聚合与组合关系
类图二涉及的是聚合和组合关系。聚合关系表示整体与部分的关系，而组合则是一种更强烈的聚合关系，部分与整体之间存在生死存亡的关系。例如，一个订单包含多个商品，这些商品也可以存在于其他订单中（聚合关系），但如果是一个订单中的某个特定商品条目，则当订单被删除时，该条目也必须被删除（组合关系）。
```java
// Order.java
public class Order {
private ArrayList<OrderItem> items;
// 构造函数、getters 和 setters 略...
}
// OrderItem.java
public class OrderItem {
private Product product;
private int quantity;
// 构造函数、getters 和 setters 略...
}
// Product.java
public class Product {
private String name;
private double price;
// 构造函数、getters 和 setters 略...
}
```
在这个例子中，`Order` 类包含了 `OrderItem` 的列表，而 `OrderItem` 又包含了 `Product` 的引用。这里，`OrderItem` 与 `Product` 之间是聚合关系，因为同一个 `Product` 可能出现在不同的 `OrderItem` 中。而 `OrderItem` 与 `Order` 之间则是组合关系，因为当 `Order` 被删除时，相关的 `OrderItem` 也应该被清除。
##### 类图三：继承关系
类图三探讨了继承关系。继承是面向对象编程的一个基本特性，允许创建一个新的类来继承现有类的属性和方法。例如，可以定义一个基础的 `Vehicle` 类，然后创建具体的子类如 `Car` 或 `Motorcycle` 来继承 `Vehicle` 类的功能，并添加或覆盖特定的行为。
```java
// Vehicle.java
public class Vehicle {
private String make;
private String model;
private int year;
public void drive() {
System.out.println("Driving the " + make + " " + model);
}
// 构造函数、getters 和 setters 略...
}
// Car.java
public class Car extends Vehicle {
private int numberOfDoors;
public void openDoor() {
System.out.println("Opening door");
}
// 构造函数、getters 和 setters 略...
}
// Motorcycle.java
public class Motorcycle extends Vehicle {
private boolean hasSidecar;
public void balance() {
System.out.println("Balancing on two wheels");
}
// 构造函数、getters 和 setters 略...
}
```
在这个例子中，`Car` 和 `Motorcycle` 类继承了 `Vehicle` 类的基础属性和方法，同时还添加了各自特有的行为。`Car` 类具有打开车门的功能，而 `Motorcycle` 类则具有平衡的功能。
##### 类图四：设计类图
类图四是基于前面的概念进行更复杂的组合。这个类图结合了关联、聚合、组合和继承等多种关系。例如，一个用户可能拥有多个账户，而每个账户可能又包含多个交易记录。账户类型之间可能存在继承关系，比如个人账户和企业账户。
```java
// User.java
public class User {
private ArrayList<Account> accounts;
// 构造函数、getters 和 setters 略...
}
// Account.java (抽象类)
public abstract class Account {
protected String accountNumber;
protected double balance;
public abstract void deposit(double amount);
public abstract void withdraw(double amount);
// 构造函数、getters 和 setters 略...
}
// PersonalAccount.java
public class PersonalAccount extends Account {
private String firstName;
private String lastName;
// 构造函数、getters 和 setters 略...
@Override
public void deposit(double amount) {
// 实现存款逻辑
}
@Override
public void withdraw(double amount) {
// 实现取款逻辑
}
}
// BusinessAccount.java
public class BusinessAccount extends Account {
private String companyName;
private String taxId;
// 构造函数、getters 和 setters 略...
@Override
public void deposit(double amount) {
// 实现存款逻辑
}
@Override
public void withdraw(double amount) {
// 实现取款逻辑
}
}
// Transaction.java
public class Transaction {
private Account account;
private double amount;
private TransactionType type;
// 构造函数、getters 和 setters 略...
}
```
在这个例子中，`User` 类包含了多个 `Account` 对象的引用，体现了聚合关系。`Account` 是一个抽象类，提供了基本的行为接口，并由具体的子类 `PersonalAccount` 和 `BusinessAccount` 继承，体现了继承关系。`Transaction` 类与 `Account` 类之间存在着关联关系，每个交易记录都与一个具体的账户关联。
通过以上四个类图的分析和实现，学生不仅可以深入了解面向对象设计的核心概念，还能够在实际编程中熟练应用这些概念。这不仅有助于提高学生的编程技能，还能够培养他们解决复杂问题的能力。
