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1、实验名称:实验 4 设计模型实验 2 学期：20172018 学年 第二学期 一、实验目的 1熟练使用面向对象设计原则对系统进行重构；2熟练使用面向对象编程语言(JAVA 或 C+)实现几种常见的设计模式,包括单例模式、策略模式、装饰模式和适配器模式，理解每一种设计模式的模式动机，掌握模式结构，学习如何使用代码实现这些模式。二、实验要求 1。选择合适的面向对象设计原则对系统进行重构，正确无误地绘制重构之后的类图；2。结合实例，正确无误地绘制单例模式、策略模式、装饰模式和适配器模式的结构图；3.实现单例模式、策略模式、装饰模式和适配器模式，代码运行正确无误。三、实验内容 1。现实生活中，居民身份
2、证号码具有唯一性，同一个人不允许有多个身份证号码，第一次申请身份证时将号码分配给居民，如果之后因为遗失等原因补办时,还是使用原来的身份证号码,不会产生新号码，现使用单例模式模拟该场景。1）类图 2）实现代码:public class IdClient public static void main(String args)IdentityCardNo。getInstance（）；IdentityCardNo。getInstance（)；package Refactoring1；public class IdentityCardNo private static IdentityCardNo i
3、nstance;private String no;private IdentityCardNo(）public static IdentityCardNo getInstance()if(instance=null）System.out.println(第一次办理身份证，分配新号码”）；instance=new IdentityCardNo()；instance.setNo(No6000654321”）；System.out.println(”身份证号码为：+instance。getNo（）;else System。out。println(”重复办理身份证，获取旧号码！”);return i
4、nstance;public String getNo()return no；public void setNo(String no)this。no=no;2。每一麻将局都有两个骰子，因此骰子就应当是双例类。现使用多例模式模拟该场景。1）类图 2）实现代码：import java。util。Date；import java.util。Random；public class Dice private static Dice die1=new Dice（);private static Dice die2=new Dice（);private Dice（）public static Dice ge
5、tInstance(int whichOne）if（whichOne=1)return die1;else return die2；public synchronized int dice（)Date d=new Date（);Random r=new Random(d。getTime()）；int value=r.nextInt(）；value=Math。abs(value）；value=value%6；value+=1；return value；import java。util.Random；import java.util。Date；public class DiceClient pri
6、vate static Dice die1，die2；public static void main（String args）die1=Dice.getInstance(1）;die2=Dice.getInstance(2);System。out。println（”第一骰子骰出:+die1。dice(）;System.out.println（第二骰子骰出：+die2。dice(）;3。某软件公司为某电影院开发了一套影院售票系统，在该系统中需要为不同类型的用户提供不同的电影票(MovieTicket)打折(Discount）方式，具体打折方案如下:学生凭学生证可享受票价 8 折优惠；年龄在 10
7、 周岁及以下的儿童可享受每张票减免 10 元的优惠（原始票价需大于等于20 元)；影院 VIP 用户除享受票价半价优惠外还可进行积分，积分累计到一定额度可换取电影院赠送的奖品。该系统在将来可能还要根据需要引入新的打折方式。试使用策略模式设计并编程模拟实现该影院售票系统。1）类图 2）实现代码:public interface Discount public double calculate(double price);public class MovieTicket private double price;private Discount discount；/维持一个对抽象折扣类的引用 pu
8、blic void setPrice(double price)this.price=price；/注入一个折扣类对象 public void setDiscount（Discount discount）this.discount=discount;public double getPrice(）/调用折扣类的折扣价计算方法 return discount.calculate(this.price）;/VIP 会员票折扣类：具体策略类 public class VIPDiscount implements Discount public double calculate(double pric
9、e)System。out。println(VIP 票：);System。out.println（增加积分！）；return price 0.5；/学生票折扣类：具体策略类 public class StudentDiscount implements Discount public double calculate(double price）System。out.println（学生票：”）；return price*0.8；/儿童票折扣类：具体策略类 public class ChildrenDiscount implements Discount public double calcula
10、te（double price）System.out。println(儿童票:）;return price 10；public class MoviceClient public static void main（String args）MovieTicket mt=new MovieTicket（);double originalPrice=60。0;double currentPrice;mt.setPrice(originalPrice）;System.out.println（原始价为：”+originalPrice);System。out.println(”-”）;Discount d
11、iscount=new VIPDiscount(）;/vip 用户 mt。setDiscount(discount）；/注入折扣对象 currentPrice=mt.getPrice（);System。out。println(”折后价为：+currentPrice)；discount=new StudentDiscount（）；/学生用户 mt。setDiscount(discount)；/注入折扣对象 currentPrice=mt.getPrice(）；System.out.println（折后价为：+currentPrice);discount=new ChildrenDiscount(
12、）;/儿童用户 mt。setDiscount（discount）；/注入折扣对象 currentPrice=mt。getPrice（）;System.out。println(折后价为：”+currentPrice）；3）实现结果：4。某软件公司欲开发一款飞机模拟系统，该系统主要模拟不同种类飞机的飞行特征与起飞特征,需要模拟的飞机种类及其特征如表 1 所示：表 1 飞机种类及特征一览表 飞机种类 起飞特征 飞行特征 直升机(Helicopter）垂直起飞（VerticalTakeOff）亚音速飞行(SubSonicFly）客机（AirPlane）长距离起飞（LongDistanceTakeOff
13、）亚音速飞行(SubSonicFly)歼击机（Fighter)长距离起飞(LongDistanceTakeOff）超音速飞行（SuperSonicFly）鹞式战斗机(Harrier)垂直起飞（VerticalTakeOff)超音速飞行（SuperSonicFly）为将来能够模拟更多种类的飞机，试采用策略模式设计并模拟实现该飞机模拟系统。1）类图 2）实现代码：public class plane private state state；/状态 public void settakeoffFeatures（state tFeatures)this.state=tFeatures；public v
14、oid setplanetype(String type)if(type=”直升机）state=new Helicopter（）；else if（type=客机)state=new AirPlane（）；else if（type=歼击机）state=new Fighter();else if(type=”鹞式战斗机）state=new Harrier（)；else state=null;public void takeoff（）state。takeOff（）；public void fly(）state。fly(）;public class AirPlane implements state
15、Override public String takeOff()System.out。println(”长距离起飞”）;return”长距离起飞;Override public String fly（)System.out.println（”亚音速飞行”);return”亚音速飞行；public class Fighter implements state Override public String takeOff(）System.out。println(长距离起飞”）；return 长距离起飞”；Override public String fly(）System。out。println(
16、超亚音速飞行）；return 超音速飞行;public class Harrier implements state Override public String takeOff(）System。out。println（”垂直起飞）；return 垂直起飞；Override public String fly（)System.out。println（”超亚音速飞行”);return 超音速飞行”;public class Helicopter implements state Override public String takeOff（)System.out.println(垂直起飞”);r
17、eturn”垂直起飞；Override public String fly（）System.out。println(亚音速飞行”）；return 亚音速飞行”;public interface state public String takeOff（);/起飞 public String fly（）;/飞行 public class Client public static void main（String args)plane plane=new plane（）；plane.setplanetype(”歼击机”）；plane.takeoff(）;plane。fly（）；3）实现结果：5.儿子
18、、妈妈、父亲三人合作画一幅画，儿子负责画出一朵花的轮廓，妈妈负责涂上颜色、父亲负责将画裱在画框里.现请使用装饰模式模拟这个过程。1）类图 2）实现代码：public interface painting public String Draw（）;public class Son implements painting Override public String Draw(）System。out.println(儿子用笔画出了花的轮廓”）；return”儿子用笔画出了花的轮廓；public class Father implements painting private painting pa
19、inting；/被装饰者 public Father（painting painting)this.painting=painting;private Father（）public void paint(）/爸爸装饰者做的职责 System.out。println（”爸爸正在做上画框前的准备工作”);painting.Draw（);/爸爸装饰者做职责 System。out.println（”父亲将画裱在画框里);Override public String Draw（）System。out。println（父亲将画裱在画框里）；return”父亲将画裱在画框里”；public class Mo
20、ther implements painting private painting painting；/被装饰者 public Mother(painting painting）this。painting=painting;private Mother(）public void paint(）System。out.println(”妈妈正在做给画上颜色前的准备工作。);painting。Draw（)；/妈妈装饰者做的职责 System.out。println（”妈妈给画上好了颜色）；Override public String Draw（)System.out.println(妈妈给画上好了颜
21、色”）;return 妈妈给画上好了颜色;public class Client public static void main(String args)painting painting=new Son（）;painting。Draw（）；painting=new Mother(painting);painting.Draw(）；painting=new Father(painting）;painting.Draw（);3）实现结果：6.某公司想通过网络传输数据,但是担心文件被窃取。他们的所有数据都采用字符的方式传送。现在他们开发了一个数据加密模块，可以对字符串进行加密，以便数据更安全地传送
22、。最简单的加密算法通过对字母向后移动 6 位来实现，同时还提供了稍复杂的逆向输出加密,还提供了更为高级的求模加密,让每一位与 6 求模。用户先使用最简单的加密算法对字符串进行加密,再对加密之后的结果使用复杂加密算法进行二次加密，再对二次加密结果用高级加密算法进行第三次加密。现请使用装饰模式模拟这个过程。1）类图 2）实现代码:public class ConcreteEncrypt implements EncryptComponet private EncryptComponet encryptComponet；public ConcreteEncrypt（EncryptComponet e
23、ncryptComponet）super（);this。encryptComponet=encryptComponet;public void encrypt()encryptComponet。encrypt（)；public interface EncryptComponet public abstract void encrypt(）;public class RawData implements EncryptComponet public void encrypt(）System。out.println(这是要发送的数据)；public class ReversEncrypt impl
24、ements EncryptComponet public ReversEncrypt（EncryptComponet encryptComponet）addReservesEncrypt（）；private void addReservesEncrypt(）System。out。println（”反向加密”）;Override public void encrypt（）public class SuperEncrypt implements EncryptComponet public SuperEncrypt（EncryptComponet encryptComponet)addSuper
25、Encrypt（)；private void addSuperEncrypt(）System.out.println(”最高加密算法）；Override public void encrypt（)public class TranslateEncrypt implements EncryptComponet public TranslateEncrypt（EncryptComponet encryptComponet)addTranslateEncrypt（)；private void addTranslateEncrypt()System.out。println（移动加密);Override
26、 public void encrypt（)public class Client public static void main（String args)EncryptComponet s0,s1，s2,s3;s0=new RawData（)；s1=new TranslateEncrypt（s0）;s2=new ReversEncrypt（s1）;s3=new SuperEncrypt（s2）；s3。encrypt（）；7.现需要设计一个可以模拟各种动物行为的机器人,在机器人中定义了一系列方法，如机器人叫喊方法 cry(）、机器人移动方法 move（）等。如果希望在不修改已有代码的基础上使得
27、机器人能够像狗一样叫，像狗一样跑，使用适配器模式进行系统设计。1)类图 2)实现代码 public interface Robot public void cry();public void move（);public class Dog public void barks()System。out。println(”狗在叫）;public void run（)System.out.println(狗在跑);public class Dogadapter extends Dog implements Robot Override public void cry()barks(）;Override
28、 public void move（)run(）;public class Client public static void main(String args)Dogadapter dogrobot=new Dogadapter();dogrobot.move（）;dogrobot.cry(）；3)实现结果 8.在 NBA 作为外籍中锋，我需要翻译，具体场景描述如下：姚明刚来到 NBA，身材够高，球技够好；但是英语不是很懂，听不懂教练的战术安排;球员分为前锋、中锋和后卫；教练会给球员分配进攻、防守任务。现请使用适配器模式模拟这个场景。1）类图 2）实现代码：public abstract c
29、lass Player protected String name；public Player(String name）this.name=name;public abstract void attack();public abstract void defense（）；public class Guards extends Player public Guards(String name）super（name）；public void attack（)System。out。println(后卫+name+”进攻)；public void defense(）System.out。println
30、（”后卫+name+防守);public class Center extends Player public Center（String name）super(name）;public void attack（)System.out。println(中锋+name+进攻）;public void defense（)System.out.println(中锋+name+防守）;public class ForeignCenter private String name;public void attack()System.out.println（”外籍中锋+name+进攻”)；public v
31、oid defense()System.out.println（”外籍中锋”+name+”防守);public String getName（)return name;public void setName(String name）this。name=name;public class Forwards extends Player public Forwards(String name)super(name)；public void attack(）System。out.println（”前锋+name+”进攻”);public void defense（）System.out.printl
32、n（”前锋+name+”防守”)；public class Translator extends Player private ForeignCenter wjzf =new ForeignCenter()；public Translator(String name）super(name）;wjzf。setName(name);public void attack（)wjzf。attack(）;public void defense（）wjzf.defense(）；public class Client public static void main(String args)Player b=new Forwards(巴蒂尔”);b.attack()；Player m=new Guards(”麦克格雷迪”）；m。attack()；Player ym=new Translator（”姚明)；ym.attack()；ym.defense(）；3）实现结果：