《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)》教案第9講教學(xué)對(duì)象計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)專業(yè)授課內(nèi)容4.5方法設(shè)計(jì)4.6案例學(xué)習(xí)——分?jǐn)?shù)類Fraction的設(shè)計(jì)課程標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)目標(biāo)1.掌握方法設(shè)計(jì)、參數(shù)傳遞2.學(xué)會(huì)方法重載（二）能力目標(biāo)1.能夠熟練的定義方法實(shí)現(xiàn)代碼的模塊化2.能夠根據(jù)需要正確使用方法重載教學(xué)方法課前預(yù)習(xí)、課堂講授、課堂和課后練習(xí)。學(xué)時(shí)及分配（第1學(xué)時(shí)50分鐘）課堂講授30分鐘課堂練習(xí)20分鐘4.5.1如何設(shè)計(jì)方法4.5.2方法的調(diào)用4.5.3方法重載學(xué)時(shí)及分配（第2學(xué)時(shí)50分鐘）課堂講授30分鐘課堂練習(xí)20分鐘4.5.4方法的參數(shù)傳遞4.6案例學(xué)習(xí)——分?jǐn)?shù)類Fraction的設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)分析重點(diǎn)：方法設(shè)計(jì)調(diào)用方法難點(diǎn)：方法參數(shù)傳遞方法重載教學(xué)過程設(shè)計(jì)內(nèi)容方式問題導(dǎo)入在Java程序中，方法是類為用戶提供的接口，用戶使用方法操作對(duì)象。前面介紹了方法聲明的格式，本節(jié)將學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)方法、方法的重載、方法的參數(shù)傳遞等。內(nèi)容要點(diǎn)4.5方法設(shè)計(jì)4.5.1如何設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法包括方法的返回值、參數(shù)以及方法的實(shí)現(xiàn)等。下面重新設(shè)計(jì)了Account類中定義的withdraw()方法，這里考慮了取款時(shí)賬戶余額不足的問題，如圖4-9所示。1.方法頭和方法簽名方法頭是指方法的修飾符、返回值類型、方法名和方法的參數(shù)。這里的參數(shù)是形式參數(shù)（parameter），調(diào)用方法時(shí)指定的參數(shù)為實(shí)際參數(shù)（actualparameter）。在一個(gè)類中可定義多個(gè)方法，我們通過方法簽名來區(qū)分這些方法。方法簽名（signature）是指方法名、參數(shù)個(gè)數(shù)、參數(shù)類型和參數(shù)順序的組合。注意，方法簽名的定義不包括方法的返回值。方法簽名將用在方法重載、方法覆蓋和構(gòu)造方法中。2.方法返回值方法的返回值是方法調(diào)用結(jié)束后返回給調(diào)用者的數(shù)據(jù)。很多方法需要返回一個(gè)數(shù)據(jù)，這時(shí)要指定方法返回值，具體是在聲明方法時(shí)要指定返回值類型。有返回值的方法需要使用return語句將值返回給調(diào)用者，它的一般格式是：returnexpression;這里，expression是返回值的表達(dá)式，當(dāng)調(diào)用該方法時(shí)，該表達(dá)式的值返回給調(diào)用者。例如，computeSalary()方法需返回總工資值，它的return語句如下：returntotalSalary;如果方法調(diào)用結(jié)束后不要求給調(diào)用者返回?cái)?shù)據(jù)，則方法沒有返回值，此時(shí)返回值類型用void表示，在方法體中可以使用return語句表示返回void，格式如下：return;注意，這里沒有返回值，它僅表示將控制轉(zhuǎn)回到調(diào)用處。3.方法參數(shù)方法可以沒有參數(shù)，也可以有參數(shù)。沒有參數(shù)的方法在定義時(shí)只需一對(duì)括號(hào)。例如，Employee類的sayHello()方法沒有參數(shù)。有參數(shù)的方法在定義時(shí)要指定參數(shù)的類型和名稱，指定的參數(shù)稱為形式參數(shù)。例如Employee類computeSalary()方法帶兩個(gè)參數(shù)，一個(gè)是int型，一個(gè)是double型。對(duì)帶參數(shù)的方法，在調(diào)用方法時(shí)要為其傳遞實(shí)際參數(shù)。方法的參數(shù)類型可以是基本類型，也可以是引用類型。4.方法體方法聲明的后面是一對(duì)花括號(hào)，花括號(hào)內(nèi)部是方法體。方法體是對(duì)方法的實(shí)現(xiàn)，它包括局部變量的聲明和所有合法的Java語句。方法的實(shí)現(xiàn)是在方法體中通過編寫有關(guān)的代碼，實(shí)現(xiàn)方法所需要的功能。例如，在Employee類的computeSalary()方法是要計(jì)算員工的工資，因此通過有關(guān)公式計(jì)算得到結(jié)果，然后將其返回。方法體中可以包含多條語句。computeSalary()方法就包含如下3條語句。doubletotalSalary;totalSalary=salary+hours*rate;returntotalSalary;5.訪問方法和修改方法一般地，把能夠返回成員變量值的方法稱為訪問方法（accessormethod），把能夠修改成員變量值的方法稱為修改方法（mutatormethod）。訪問方法名一般為getXxx()，因此，訪問方法也稱getter方法。修改方法名一般為setXxx()，因此，修改方法也稱setter方法。訪問方法的返回值一般與原來的變量值類型相同，而修改方法的返回值為void。例如，在Employee類中可以定義下面兩個(gè)方法：name成員的修改方法publicvoidsetName(Stringname){name成員的修改方法=name;}name成員的訪問方法publicStringgetName(){name成員的訪問方法returnname;}這兩個(gè)方法就分別是name成員的修改方法和訪問方法。4.5.2方法的調(diào)用調(diào)用方法就是要執(zhí)行方法中的代碼，使用點(diǎn)號(hào)（.）運(yùn)算符調(diào)用方法。一般來說，調(diào)用類的實(shí)例方法應(yīng)先創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，然后通過對(duì)象引用調(diào)用，例如：AccountmyAccount=newAccount();myAccount.deposit(3000.00);如果要調(diào)用類的靜態(tài)方法，通常使用類名調(diào)用，例如：doublerand=Math.random();//返回一個(gè)隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)在調(diào)用沒有參數(shù)的方法時(shí)，只使用圓括號(hào)即可，對(duì)于有參數(shù)的方法需要提供實(shí)際參數(shù)。關(guān)于方法參數(shù)的傳遞將在4.5.4節(jié)討論。方法調(diào)用主要使用在三種場(chǎng)合：（1）用對(duì)象引用調(diào)用類的實(shí)例方法。（2）類中的方法調(diào)用本類中的其他方法。（3）用類名直接調(diào)用static方法。4.5.3方法重載Java語言提供了方法重載的機(jī)制，它允許在一個(gè)類中定義多個(gè)同名的方法，這稱為方法重載（methodoverloading）。實(shí)現(xiàn)方法重載，要求同名的方法要么參數(shù)個(gè)數(shù)不同，要么參數(shù)類型不同，僅返回值不同不能區(qū)分重載的方法。方法重載就是在類中允許定義簽名不同的方法?！景咐?-6】在類中定義多個(gè)重載的方法。這里，在OverloadDemo類中定義了4個(gè)重載的display()方法。定義了重載方法后，對(duì)重載方法的調(diào)用與一般方法的調(diào)用相同?！境绦?-6】OverloadDemo.java4.5.4方法參數(shù)的傳遞對(duì)帶參數(shù)的方法，調(diào)用方法時(shí)需要向它傳遞參數(shù)。在Java語言中，方法的參數(shù)傳遞是按值傳遞（passbyvalue），即在調(diào)用方法時(shí)將實(shí)際參數(shù)的值的一個(gè)拷貝傳遞給方法中的形式參數(shù)，方法調(diào)用結(jié)束后實(shí)際參數(shù)的值并不改變。形式參數(shù)是局部變量，其作用域只在方法內(nèi)部，離開方法后自動(dòng)釋放。盡管參數(shù)傳遞是按值傳遞的，但對(duì)于基本數(shù)據(jù)類型的參數(shù)和引用數(shù)據(jù)類型的參數(shù)的傳遞還是不同的。對(duì)于基本數(shù)據(jù)類型的參數(shù)，是將實(shí)際參數(shù)值的一個(gè)拷貝傳遞給方法，方法調(diào)用結(jié)束后，對(duì)原來的值沒有影響。當(dāng)參數(shù)是引用類型時(shí)，實(shí)際傳遞的是引用值，因此在方法的內(nèi)部有可能改變?cè)瓉淼膶?duì)象。【案例4-7】?jī)煞N參數(shù)傳遞，按值傳遞和按引用傳遞?！境绦?-7】PassByValue.java4.6案例學(xué)習(xí)：分?jǐn)?shù)類Fraction的設(shè)計(jì)1.問題描述分?jǐn)?shù)（fraction），也稱為有理數(shù)（rationalnumber），是兩個(gè)整數(shù)的比值，如3/4、1/2和7/5等。Java語言沒有定義表示分?jǐn)?shù)的類型，但我們可以定義一個(gè)類，通過指定兩個(gè)整型成員實(shí)現(xiàn)一個(gè)分?jǐn)?shù)類，并且定義分?jǐn)?shù)的運(yùn)算（操作）方法。這兩個(gè)成員一個(gè)是numer，表示分子（numerator），一個(gè)是denom，表示分母（denominator）。定義一個(gè)類，我們通常還需要考慮各種約束條件，比如對(duì)于分?jǐn)?shù)有如下三個(gè)條件：分母不能為0。類似于2/0的分?jǐn)?shù)沒有定義。分?jǐn)?shù)的符號(hào)由分子符號(hào)和分母符號(hào)共同決定，并且應(yīng)設(shè)置為分子的符號(hào)。分子和分母不應(yīng)該具有公因數(shù)。例如，6/9應(yīng)該化簡(jiǎn)為2/3。下圖給出了分?jǐn)?shù)類Fraction的UML圖，該類包含兩個(gè)int型成員numer和denom，分別表示分子和分母，定義該類的構(gòu)造方法以及成員的getter和setter方法。定義該類的化簡(jiǎn)方法，如分?jǐn)?shù)4/8應(yīng)該化簡(jiǎn)為1/2。定義該類的toString()方法，輸出化簡(jiǎn)后的結(jié)果（如果是整數(shù)，只輸出整數(shù)）。編寫實(shí)例方法和類方法實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)的加、減、乘、除運(yùn)算。FractionFraction-numer:int-denom:int+Fraction()+Fraction(numer:int)+Fraction(numer:int，denomint)+getNumer():int+geDenom():int+add(Fractionfr):Fraction+subtract(Fractionfr):Fraction+multiply(Fractionfr):Fraction+divide(Fractionfr):Fraction-gcd():int+normalize()：void+toString()：String分子分母默認(rèn)構(gòu)造方法，創(chuàng)建0/1分?jǐn)?shù)創(chuàng)建分母是1，分子是numer的分?jǐn)?shù)創(chuàng)建給定分子和分母的分?jǐn)?shù)返回分?jǐn)?shù)的分子返回分?jǐn)?shù)的分母分?jǐn)?shù)對(duì)象與分?jǐn)?shù)對(duì)象相加分?jǐn)?shù)對(duì)象與分?jǐn)?shù)對(duì)象相減分?jǐn)?shù)對(duì)象與分?jǐn)?shù)對(duì)象相乘分?jǐn)?shù)對(duì)象與分?jǐn)?shù)對(duì)象相除返回分子和分母的最大公約數(shù)規(guī)范化方法，實(shí)現(xiàn)約束條件以numer/denom的形式返回分?jǐn)?shù)圖4-9Fraction類的UML圖2.設(shè)計(jì)思路根據(jù)給定分?jǐn)?shù)的運(yùn)算公式和UML類圖的要求，按照下列步驟設(shè)計(jì)分?jǐn)?shù)類。（1）為Fraction類定義兩個(gè)private成員變量numer和denom，分別表示分?jǐn)?shù)的分子和分母。（2）為Fraction類定義三個(gè)構(gòu)造方法，默認(rèn)構(gòu)造方法、帶一個(gè)int型參數(shù)numer的構(gòu)造方法和帶分子numer和分母denom的構(gòu)造方法。（3）為兩個(gè)成員變量定義訪問方法getNumer和getDenom方法，分別用于訪問分?jǐn)?shù)的分子和分母。不定義修改方法，表示分?jǐn)?shù)對(duì)象創(chuàng)建后用戶不能修改。（4）定義add、subtract、multiply、divide方法，實(shí)現(xiàn)當(dāng)前分?jǐn)?shù)對(duì)象和參數(shù)分?jǐn)?shù)對(duì)象的運(yùn)算。gcd()方法用于返回分子和分母的最大公約數(shù)。normalize()方法用于對(duì)分?jǐn)?shù)對(duì)象規(guī)范化，也就是實(shí)現(xiàn)約束條件。（5）覆蓋toString方法，該方法是Object類中定義的方法。它根據(jù)分?jǐn)?shù)的不同情況構(gòu)建分?jǐn)?shù)的輸出格式。3.代碼實(shí)現(xiàn)【程序4-8】Fraction類是分?jǐn)?shù)的實(shí)現(xiàn)類【程序4-9】FractionDemo類是分?jǐn)?shù)的測(cè)試類?！揪幊萄菥殹慷xCalculator類表示計(jì)算器。該類有兩個(gè)double型成員a和b，為該類定義加（add）、減（minus）、乘（multiply）、除（divide）四個(gè)方法，它們均返回執(zhí)行兩個(gè)成員各種運(yùn)算的結(jié)果。Calculator類的UML如圖所示。 采用機(jī)房授課，講練結(jié)合，同時(shí)用啟發(fā)式、討論式、案例教學(xué)等教學(xué)方法。布置課外學(xué)習(xí)任務(wù)定義Rectangle類表示矩形，其中含有l(wèi)ength、width兩個(gè)double型的成員變量表示矩形的長(zhǎng)和寬。要求為每個(gè)變量定義訪問方法和修改方法，定義求矩形周長(zhǎng)的方法getPerimeter()和求面積的方法getArea()。定義一個(gè)帶參數(shù)構(gòu)造方法，通過給出的長(zhǎng)和寬創(chuàng)建矩形對(duì)象。定義默認(rèn)構(gòu)造方法，在該方法中調(diào)用有參數(shù)構(gòu)造方法，將矩形長(zhǎng)寬都設(shè)置為1.0。畫出該類的UML圖。編寫程序測(cè)試這個(gè)矩形類的所有方法。定義一個(gè)名為Account的類實(shí)現(xiàn)賬戶管理，它的UML圖如圖4-16所示。編寫一個(gè)應(yīng)用程序測(cè)試Account類的使用。AccountAccount-id:int-balance:double-annulRate:double-dateCreated:LocalDate+Account()+Account(id:int,balance:double)+getId():int+setId(intid)：void+getBalance()：double+setBalance(doublebalance):void+getAnnualRate():double+setAnnualRate(annualRate:double):void+getDateCreated():LocalDate+getMonthlyInterestRate():double+withdraw(amount:double):void+deposit(amount:double):void賬戶的id賬戶的余額存款的年利率開戶日期默認(rèn)構(gòu)造方法帶參數(shù)構(gòu)造方法返回id的方法修改id的方法返回balance的方法修改balance的方法返回annualInterestRate的方法修改annualInterestRate的方法返回賬戶創(chuàng)建日期的方法返回月利率的方法取款的方法存款的方法圖4-16Account類的UML圖教學(xué)反思《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)》教案第10講教學(xué)對(duì)象計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)專業(yè)授課內(nèi)容4.7靜態(tài)變量與靜態(tài)方法4.8遞歸4.9案例學(xué)習(xí)課程標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)目標(biāo)1.重點(diǎn)掌握靜態(tài)成員的定義和使用2.掌握方法的遞歸調(diào)用（二）能力目標(biāo)1.能夠應(yīng)用類、對(duì)象、封裝、繼承、多態(tài)等知識(shí)編寫應(yīng)用程序。2.能夠掌握面向?qū)ο罄碚撆c方法，進(jìn)行創(chuàng)新性的編程設(shè)計(jì)教學(xué)方法課前預(yù)習(xí)、課堂講授、課堂和課后練習(xí)。學(xué)時(shí)及分配（第1學(xué)時(shí)50分鐘）課堂講授30分鐘課堂練習(xí)20分鐘4.7.1靜態(tài)變量4.7.2靜態(tài)方法4.8遞歸學(xué)時(shí)及分配（第2學(xué)時(shí)50分鐘）課堂講授30分鐘課堂練習(xí)20分鐘4.9案例學(xué)習(xí)課堂演練知識(shí)點(diǎn)分析重點(diǎn)：靜態(tài)成員的定義和使用。方法的遞歸調(diào)用難點(diǎn)：方法的遞歸調(diào)用教學(xué)過程設(shè)計(jì)內(nèi)容方式問題導(dǎo)入前面學(xué)習(xí)了實(shí)例變量和實(shí)例方法的定義和使用，這節(jié)來學(xué)習(xí)靜態(tài)變量和靜態(tài)方法的使用。另外還將學(xué)習(xí)方法的遞歸調(diào)用以及對(duì)象初始化等內(nèi)容。內(nèi)容要點(diǎn)4.7靜態(tài)變量和靜態(tài)方法如果成員變量用static修飾，則該變量稱為靜態(tài)變量或類變量（classvariable），否則稱為實(shí)例變量（instancevariable）。如果成員方法用static修飾，則該方法稱為靜態(tài)方法或類方法（classmethod），否則稱為實(shí)例方法（instancemethod）。4.7.1靜態(tài)變量實(shí)例變量和靜態(tài)變量的區(qū)別是：在創(chuàng)建類的對(duì)象時(shí)，Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)為每個(gè)對(duì)象的實(shí)例變量分配一塊內(nèi)存，然后通過該對(duì)象來訪問該實(shí)例變量。不同對(duì)象的實(shí)例變量占用不同的存儲(chǔ)空間，因此它們是不同的。而對(duì)于靜態(tài)變量，Java運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)在類裝載時(shí)為這個(gè)類的每個(gè)靜態(tài)變量分配一塊內(nèi)存，以后再生成該類的對(duì)象時(shí)，這些對(duì)象將共享同名的靜態(tài)變量，每個(gè)對(duì)象對(duì)靜態(tài)變量的改變都會(huì)影響到其他對(duì)象?！境绦?-10】類的實(shí)例變量和靜態(tài)變量區(qū)別。Counter類定義了一個(gè)實(shí)例變量x和一個(gè)靜態(tài)變量y。Counter.javapackagecom.boda.xy;publicclassCounter{publicintx;//實(shí)例變量publicstaticinty=0;//靜態(tài)變量publicCounter(){x=100;}}對(duì)于靜態(tài)變量通常使用類名訪問，如下所示：Counter.y=100;Counter.y=200;System.out.println(Counter.y);//輸出200可以通過實(shí)例名訪問靜態(tài)變量，但這種方法可能產(chǎn)生混亂的代碼，不推薦通過實(shí)例訪問靜態(tài)變量。Countera=newCounter();Counterb=newCounter();a.y=100;b.y=200;System.out.println(a.y);//輸出結(jié)果為200上述語句執(zhí)行后的效果如圖4-14所示。a和b兩個(gè)對(duì)象共享一個(gè)y存儲(chǔ)空間。4.7.2靜態(tài)方法靜態(tài)方法和實(shí)例方法的區(qū)別是：靜態(tài)方法屬于類，它只能訪問靜態(tài)變量。實(shí)例方法可以對(duì)當(dāng)前的實(shí)例變量進(jìn)行操作，也可以對(duì)靜態(tài)變量進(jìn)行操作。靜態(tài)方法通常用類名調(diào)用，也可以用實(shí)例變量調(diào)用，實(shí)例方法必須由實(shí)例來調(diào)用。注意，在靜態(tài)方法中不能使用this和super關(guān)鍵字?！境绦?-11】類的靜態(tài)方法。靜態(tài)方法屬于類，可以訪問類的靜態(tài)成員，但不能方法實(shí)例成員。SomeClass.javapackagecom.boda.xy;publicclassSomeClass{intx=5;staticinty=48;//靜態(tài)方法的定義publicstaticvoiddisplay(){可以訪問靜態(tài)變量y=y+100;可以訪問靜態(tài)變量System.out.println("y="+y);編譯錯(cuò)誤，不能訪問實(shí)例成員x=x*5;編譯錯(cuò)誤，不能訪問實(shí)例成員System.out.println("x="+x);}}關(guān)于類的靜態(tài)成員和實(shí)例成員總結(jié)如下：實(shí)例方法可以調(diào)用實(shí)例方法和靜態(tài)方法，以及訪問實(shí)例變量和靜態(tài)變量。靜態(tài)方法可以調(diào)用靜態(tài)方法以及訪問靜態(tài)變量。靜態(tài)方法不能調(diào)用實(shí)例方法或訪問實(shí)例變量，因?yàn)殪o態(tài)方法和靜態(tài)變量不屬于某個(gè)特定對(duì)象。靜態(tài)成員和實(shí)例成員的關(guān)系如圖4-16所示。4.8方法遞歸調(diào)用遞歸（recursion）是解決復(fù)雜問題的一種常見方法。其基本思想就是把問題逐漸簡(jiǎn)單化，最后實(shí)現(xiàn)問題的求解。例如，求正整數(shù)n的階乘n!，就可以通過遞歸實(shí)現(xiàn)。n!可按遞歸定義如下：0!=1;n!=n×（n-1）!;n>0Java語言支持方法的遞歸調(diào)用。所謂方法的遞歸調(diào)用就是方法自己調(diào)用自己。設(shè)計(jì)算n!的方法為factor(n)，則該算法的簡(jiǎn)單描述如下：if(n==0)return1;elsereturnfactor(n-1)*n;【程序4-12】用遞歸方法計(jì)算整數(shù)的階乘RecursionDemo.javapackagecom.boda.xy;publicclassRecursionDemo{publicstaticlongfactor(intn){計(jì)算n階乘的遞歸方法if(n==0)計(jì)算n階乘的遞歸方法 return1;else調(diào)用方法自己，但參數(shù)不同 returnn*factor(n-1);調(diào)用方法自己，但參數(shù)不同}publicstaticvoidmain(String[]args){intk=