利用工厂模式设计图形工厂课程设计

### 利用工厂模式设计图形工厂课程设计 #### 一、引言 工厂模式作为设计模式中最基础且广泛使用的一种模式，在软件开发中扮演着重要角色。它通过提供一种创建对象的最佳方式，来帮助开发者更好地组织代码结构，提高代码的复用性与可维护性。在本课程设计中，我们将探讨如何利用工厂模式来设计一个图形工厂，该工厂能够根据用户的输入绘制出不同的几何图形。 #### 二、需求分析 ##### 2.1 任务与要求 本项目的主要目标是设计并实现一个图形工厂，该工厂可以接收用户的选择并绘制指定的图形。具体要求包括： - **图形种类**：至少支持绘制六种基本图形，例如直线、矩形、三角形、菱形、平行四边形、正方形等。 - **图形名称存储**：将所有可绘制的图形名称存储在一个文本文件中。 - **参数设置与绘制**：根据用户的选择，设置必要的图形参数并完成绘制过程。 - **绘制数量统计**：记录并显示已绘制图形的总数。 ##### 2.2 运行环境 - 操作系统：Windows 2000/XP - 编译环境：Visual C++ 6.0 或 DEVC++ 5.0 ##### 2.3 开发工具 采用 C++ 语言进行开发。 #### 三、分析与设计 ##### 3.1 系统分析与设计思路 为了满足需求分析中提到的功能要求，我们将采用工厂模式来设计整个系统。具体来说，我们需要定义一个图形工厂类（`ShapeFactory`），用于根据用户的选择返回具体的图形对象。此外，还需要定义一个抽象基类（`BaseShape`）以及一系列具体的图形类，每个具体类都继承自 `BaseShape` 类，并重写其中的 `DrawShape()` 方法以实现具体的绘制逻辑。 ##### 3.2 主要类图 - **工厂类**：`ShapeFactory` - **抽象基类**：`BaseShape` - **具体图形类**：`Point`、`Line`、`RightTriangle`、`EquilateralTriangle`、`Rectangle`、`Square`、`Diamond` 这些类之间的关系可以通过类图清晰地展示出来。 ##### 3.3 函数流程图 为了更好地理解各个函数的执行流程，可以绘制出相应的流程图。其中主要包括 `DrawShape()` 和 `SelectShape()` 两个关键函数的流程。 - **`DrawShape()`**：该函数负责具体的绘制逻辑，由每个具体图形类实现。 - **`SelectShape()`**：该函数负责根据用户的输入选择正确的图形类，并返回对应的对象实例。 #### 四、具体代码实现 以下为部分核心代码示例： ```cpp // BaseShape.h 文件 #include <iostream> using namespace std; class BaseShape { public: BaseShape() {}; virtual ~BaseShape() {}; virtual void DrawShape() = 0; // 纯虚函数，用于定义绘制接口 }; // ShapeFactory.h 文件 #include <fstream> #include <string> #include "BaseShape.h" // 定义工厂类 class ShapeFactory { public: ShapeFactory() {}; ~ShapeFactory() {}; // 根据用户输入选择图形 BaseShape* SelectShape(string shape) { if (shape == "Point" || shape == "点") return new Point(); else if (shape == "Line" || shape == "线") return new Line(); else if (shape == "RightTriangle" || shape == "直角三角形") return new RightTriangle(); else if (shape == "EquilateralTriangle" || shape == "等边三角形") return new EquilateralTriangle(); else if (shape == "Rectangle" || shape == "矩形") return new Rectangle(); else if (shape == "Square" || shape == "正方形") return new Square(); else if (shape == "Diamond" || shape == "菱形") return new Diamond(); else return nullptr; } }; // 具体图形类示例 class Point : public BaseShape { public: void DrawShape() override { cout << "*"; // 使用星号表示点 } }; // 其他具体图形类（Line、RightTriangle、EquilateralTriangle、Rectangle、Square、Diamond）类似 ``` #### 五、课程设计总结 ##### 5.1 程序运行结果或预期运行结果 在本课程设计中，我们实现了基于工厂模式的图形工厂，用户可以根据提示输入想要绘制的图形名称，系统将自动创建相应的图形对象并完成绘制过程。同时，系统还会统计并显示已绘制图形的数量。 ##### 5.2 设计结论 通过本次课程设计的学习与实践，我们不仅掌握了工厂模式的基本原理和应用场景，还学会了如何利用该模式解决实际问题。这种模式不仅可以简化代码结构，还能大大提高系统的灵活性和扩展性。在未来的工作中，我们可以尝试更多地应用工厂模式来优化代码设计，从而提高软件产品的质量和可维护性。