Programowanie i projektowanie obiektowe

Transkrypt

Programowanie i projektowanie obiektowe
Metody i dziedziczenie
Paweł Daniluk
Wydział Fizyki
Jesień 2014
P. Daniluk (Wydział Fizyki)
PO w. V
Jesień 2014
1 / 31
Metody
Przypomnienie
Obiekty odpowiadają za przechowywanie informacji.
W klasach definiuje się odpowiedzialność za funkcjonalności.
Metoda to funkcja zdefiniowana w klasie i operująca na obiekcie, dla
którego została wywołana (i dodatkowych argumentach).
PO w. V
Jesień 2014
2 / 31
Metody
Przypomnienie
Obiekty odpowiadają za przechowywanie informacji.
W klasach definiuje się odpowiedzialność za funkcjonalności.
Metoda to funkcja zdefiniowana w klasie i operująca na obiekcie, dla
którego została wywołana (i dodatkowych argumentach).
Uwaga
W niektórych językach programowania używa się pojęcia komunikatu.
PO w. V
Jesień 2014
2 / 31
Metody c.d.
Co mogą robić metody?
zmiana i pobieranie właściwości obiektu (kapsułkowanie)
PO w. V
Jesień 2014
3 / 31
Metody c.d.
pobieranie przetworzonych właściwości obiektu
PO w. V
Jesień 2014
3 / 31
Metody c.d.
zmiana właściwości w wyniku obliczenia
PO w. V
Jesień 2014
3 / 31
Metody c.d.
obliczenie funkcji z dodatkowymi argumentami wynikającymi ze stanu
obiektu
PO w. V
Jesień 2014
3 / 31
Metody c.d.
obiektu
wykonanie operacji na innym obiekcie
PO w. V
Jesień 2014
3 / 31
Metody c.d.
obiektu
wykonanie operacji na innym obiekcie
kaskada wywołań/zdarzeń
PO w. V
Jesień 2014
3 / 31
Operacje na właściwościach
Kapsułkowanie
Square
Quadratic
–side
–a,b,c
+set_side(side)
+get_side()
+set_abc(a,b,c)
+get_abc()
Przetworzone właściwości
Square
Quadratic
+get_area()
+get_perimeter()
+get_solutions()
PO w. V
Jesień 2014
4 / 31
Obliczenia
Funkcje
Square
–side
–position
+covers(x,y)
Quadratic
–a,b,c
+intersects(curve)
PO w. V
Jesień 2014
5 / 31
Operacje na innym obiekcie
Wywołanie metody obiektu może powodować wywołanie metod innych (np.
przekazanych jako argumenty) obiektów.
Przykład
class Treser :
def nakarm ( s e l f , l e w ) :
p a s z a= s e l f . p r z y g o t u j _ p a s z e ( )
lew . j e d z ( pasza )
c l a s s Lew :
def j e d z ( s e l f , p a s z a ) :
p r i n t "Mniam , ␣ p y s z n a ␣ " , p a s z a
PO w. V
Jesień 2014
6 / 31
Kaskada wywołań
Wywołanie metody może pociągać za sobą zaplanowaną serię kolejnych
wywołań.
main:
next
a:Element
next
b:Element
c:Element
next
d:Element
find(val)
alt
find(val)
[val 6= self.val]
alt
find(val)
[val 6= self.val]
alt
[val 6= self.val]
find(val)
d
d
d
d
PO w. V
Jesień 2014
7 / 31
Przykład
chlop:
main:
kuryto:
jest w
kurnik:
mieszka w
obrzadz(kurnik)
kura1:Kura
kura2:Kura
get_kuryto()
kuryto
wypelnij(ziarno)
nasypano()
jedz(kuryto)
jedz(kuryto)
PO w. V
Jesień 2014
8 / 31
Observer
Przedstawiony na poprzednim slajdzie schemat jest nienaturalny. Kury
powinny obserwować koryto. Wzorzec Observer pozwala na rejestrowanie
obiektów, które powinny być informowane (klasa Observer ) w obiekcie
obserwowanym (klasa Subject). Wywołanie metody notifyObservers
powoduje wywołanie metody notify u wszystkich obserwatorów.
PO w. V
Jesień 2014
9 / 31
Dziedziczenie
Podklasa dziedziczy składowe nadklasy. Jeśli jest to konieczne, może je
przedefiniować.
Zastosowania
rozszerzenie istniejącej klasy o nowe funkcjonalności
(uszczegółowienie)
grupowanie klas o wspólnych funkcjonalnościach
oznaczenie przynależności do wspólnej, nadrzędnej kategorii
PO w. V
Jesień 2014
10 / 31
Rozszerzenie o nowe funkcjonalności
Przykład
Lew
GroznyLew
+rycz()
+nastrasz(obiekt)
PO w. V
NaprawdeGroznyLew
+pożryj(obiekt)
Jesień 2014
11 / 31
Grupowanie ze względu na funkcjonalności
Przykład
Kotowaty
+drap()
Lew
Kot
+rycz(obiekt)
+mrucz()
PO w. V
Jesień 2014
12 / 31
Przynależność do jednej kategorii
Przykład
Zwierzę
+żeruj(terytorium)
Śledź
Mól
+żeruj(akwen)
+żeruj(szafa)
Mówimy, że klasa Zwierzę jest klasą abstrakcyjną.
PO w. V
Jesień 2014
13 / 31
Uwaga o typowaniu
Typowanie statyczne (Java, C++)
Stosowanie klas abstrakcyjnych jest konieczne, jeżeli ma istnieć możliwość
operowania w tym samym kontekście na obiektach różnych klas, które nie
mają naturalnej (obejmującej wspólną funkcjonalność) nadklasy.
Występowanie wymaganych składowych jest weryfikowane na etapie
kompilacji.
Typowanie dynamiczne (duck-typing) (Python, Smalltalk)
Klasy abstrakcyjne nie są konieczne, ponieważ dowolne obiekty mogą
występować we wszystkich kontekstach. Jeżeli nie posiadają wymaganych
składowych zostanie to wykryte dopiero podczas wykonania programu.
Jednakowoż stosowanie klas abstrakcyjnych ułatwia projektowanie i
późniejsze utrzymanie kodu.
PO w. V
Jesień 2014
14 / 31
Przysłanianie metod
Metoda zdefiniowana w podklasie przesłania tę zdefiniowaną w nadklasie.
Możliwe są dwie strategie:
metoda z nadklasy jest nieużywana w podklasie
metoda z nadklasy jest wywoływana w podklasie
Python
Metody, których nazwa jest poprzedzona prefiksem __ nie są przysłanialne.
PO w. V
Jesień 2014
15 / 31
Przysłanianie metod c.d.
Przykład
class Student :
def o d p o w i e d z ( s e l f , p y t a n i e ) :
s e l f . zrob_karpia ()
s e l f . dukaj ( pytanie )
c l a s s DobryStudent ( Student ) :
def o d p o w i e d z ( s e l f , p y t a n i e ) :
s e l f . odpowiedz_spiewajaco ( pytanie )
PO w. V
Jesień 2014
16 / 31
Przysłanianie metod c.d.
Przykład
c l a s s Lew :
def p o z r y j ( s e l f , a n t y l o p a ) :
p r i n t "Mniam . "
c l a s s GroznyLew ( Lew ) :
def p o z r y j ( s e l f , a n t y l o p a ) :
s e l f . rycz ()
Lew . p o z r y j ( s e l f , a n t y l o p a )
PO w. V
Jesień 2014
17 / 31
Klasy abstrakcyjne
Czasem zachodzi potrzeba zdefiniowania metody, która musi zostać
przysłonięta (w językach z typowaniem statycznym jest to standardem).
Obiekty klasy, która zawiera taką metodą, nie powinny być tworzone.
PO w. V
Jesień 2014
18 / 31
Klasy abstrakcyjne c.d.
W Pythonie
c l a s s Animal ( ) :
def s p e a k ( s e l f ) :
r a i s e N o t I m p l e m e n t e d E r r o r #a b s t r a c t
c l a s s Dog ( Animal ) :
return " bark "
c l a s s MuteAnimal ( Animal ) :
pass
Nieme zwierzę można stworzyć. Próba wywołania metody speak zakończy
się wyjątkiem.
PO w. V
Jesień 2014
19 / 31
Klasy abstrakcyjne c.d.
W Pythonie
from abc import ABCMeta , a b s t r a c t m e t h o d
c l a s s Animal ( ) :
__metaclass__ = ABCMeta
@abstractmethod
pass
c l a s s MuteAnimal ( Animal ) :
pass
c l a s s Dog ( Animal ) :
p r i n t " Bark "
PO w. V
Jesień 2014
20 / 31
>>> Animal()
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: Can’t instantiate abstract class Animal with abstract methods speak
>>> MuteAnimal()
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: Can’t instantiate abstract class MuteAnimal with abstract methods speak
>>> Dog()
<__main__.Dog object at 0x10ade20d0>
PO w. V
Jesień 2014
21 / 31
Kiedy warto rozszerzyć klasę?
Podklasę tworzymy, jeżeli:
wszystkie składowe nadklasy zostaną wykorzystane lub przysłonięte w
użyteczny sposób,
obiekt podklasy ma udawać (być używany tak samo jak) obiekt
nadklasy.
Jeżeli żaden z powyższych warunków nie jest spełniony (czyli np. zachodzi
konieczność przysłonięcia wielu metod w sposób trywialny), należy stworzyć
wspólną nadklasę.
PO w. V
Jesień 2014
22 / 31
Kiedy warto rozszerzyć klasę? c.d.
Dobrze
List
SortableList
+get_first()
+get_last()
+append(val)
+sort()
SortedList
+append(val)
Metoda sort w klasie SortedList mogłaby być prywatna.
PO w. V
Jesień 2014
23 / 31
Kiedy warto rozszerzyć klasę? c.d.
Źle
Node
Leaf
+name
+operation()
+add_child()
+remove_child()
+common()
+add_child() «empty»
+remove_child() «empty»
+operation()
PO w. V
Jesień 2014
24 / 31
Dobrze
AbstractNode
+name
+operation()
+common()
Node
Leaf
+operation()
+add_child()
+remove_child()
+operation()
PO w. V
Jesień 2014
25 / 31
Jak projektować hierarchie klas
Klasy dziedziczące po sobie powinny spełniać warunki podane
wcześniej.
Warto wstawiać klasy abstrakcyjne tam, gdzie występują wspólne
funkcjonalności.
Metoda podklasy może wywoływać więcej niż jedną metodę nadklasy.
Jeżeli klasy mają wspólną funkcjonalność, ale nie mogą mieć wspólnej
nadklasy, należy rozważyć stworzenie klasy pomocniczej.
PO w. V
Jesień 2014
26 / 31
Template method – metoda szablonowa
Często ogólny algorytm jest wspólny dla wielu klas. Zmieniają się jedynie
niektóre jego fragmenty.
PO w. V
Jesień 2014
27 / 31
Strategy
Jeżeli istnieje kilka algorytmów, które mogą być stosowane w danym
kontekście, można je opakować w klasy i przekazywać odpowiedni obiekt.
PO w. V
Jesień 2014
28 / 31
State
Jeżeli funkcjonalność obiektu powinna zmieniać się w czasie, trudno jest
zdefiniować i umieścić w hierarchii hybrydową klasę implementującą
odpowiednie metody. Lepiej zastosować klasę pomocniczą.
class Cursor :
d e f __init__ ( s e l f ) :
s e l f . usePenTool ( )
d e f moveTo ( s e l f , p o i n t ) :
r e t u r n s e l f . c u r r e n t _ t o o l . moveTo ( p o i n t )
d e f moveDown ( s e l f , p o i n t ) :
r e t u r n s e l f . c u r r e n t _ t o o l . moveDown ( p o i n t )
d e f moveUp ( s e l f , p o i n t ) :
r e t u r n s e l f . c u r r e n t _ t o o l . moveUp ( p o i n t )
def usePenTool ( s e l f ) :
s e l f . c u r r e n t _ t o o l = PenTool ( )
def u s e S e l e c t i o n T o o l ( s e l f ) :
s e l f . current_tool = SelectionTool ()
PO w. V
Jesień 2014
29 / 31
Zadanie 1 – Wzorzec Observer i kaskady wywołań
Zadanie
Zaimplementuj klasy Kurnik, Kura i Kuryto o poniższej funkcjonalności:
Kury mieszkają w kurniku.
Kuryta znajdują się w kurniku.
Kury mogą obserwować dowolnie wiele kuryt.
Do kuryta można nasypać określoną liczbę porcji paszy.
Kury obserwujące kuryto rzucają się na paszę po jej nasypaniu i
próbują zjeść po jednej porcji.
PO w. V
Jesień 2014
30 / 31
Zadanie 2 – Figury geometryczne
Zadanie
Utwórz hierarchię klas służącą do przechowywania informacji o figurach
geometrycznych (kwadrat, prostokąt, koło, trójkąt) pozwalającą na
wykonywanie następujących operacji (tam gdzie to możliwe):
obliczanie obwodu i pola,
obliczanie długości najdłuższego boku,
obliczanie promienia okręgu opisanego na figurze,
wypisywanie informacji.
PO w. V
Jesień 2014
31 / 31

Programowanie i projektowanie obiektowe

Transkrypt

Podobne dokumenty

Regulamin Szkolnego Konkursu Plastycznego „Jesień w malarstwie”

Programowanie i projektowanie obiektowe

List - elegancki

Z odwagą w nowy rok

Szumiał las, śpiewał las, gubił złote liście, świeciło się jasne słonko

Czy ktoś widział jesień

Jesień Już wrzesień rok szkolny się zaczyna, czas porzucić

przyszła do nas pani jesień

Bazy danych i usługi sieciowe

NABÓR 2014 informacja końcowa p Sandra Sienicka