方法進階及物件導向基礎 Lecturer: 曾學文.

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1 方法進階及物件導向基礎 Lecturer: 曾學文

2 Outline Overloading 遞迴（Recursive） Your Turn 物件導向概念（OOP） 物件基礎

3 Overloading Overloading
在 Java 中有三種情況可能會造成 method 在類別中或是 superclass 中和其他的 methods 同名 覆蓋 methods（overriding methods） 遮蔽 methods（hiding methods） 名稱過載（name overloading） Overloading 為類似功能的方法統一提供一樣的名稱，但是可以根據 參數個數的不同 參數資料型態的不同 自動呼叫對應的函式。 (這樣設計員可以不用花很多心思想不同的函式名稱)

4 Overloading Overloading Java 中，以 method 的名稱與參數來決定一個 method
因此，Java 允許多個 methods 共用同一個名字，但必須擁有不同數目或型態的參數以供區分 例： static int square(int num) static double square(double num) 或 static int getMin(int a, int b) static int getMin(int a, int b, int c)

5 Overloading Example: OverloadingDemo.java
static int square(int num) { return num*num;} static double square(double num) { return num*num; } static int getMin(int a, int b) { if ( a < b ) return a; else return b; } static int getMin(int a, int b, int c) { int min; if ( a < b ) min = a; else min = b; if ( min < c ) return min; else return c;

6 想想看一個overloading的範例 float squareMeasure(int radius) //圓形面積
{ return radius* radius*3.14; } float squareMeasure(int height, int width) //長方形面積 { return height*width; float squareMeasure(int upp, int bot, float height) //梯形面積 { return (upp+bot)*height/2;

7 多型 (Polymorphism) 同一個介面(方法名稱)，多種實際運作方法 設計一個通用的介面給一組相關動作 降低程式分類的複雜性
選擇特定的動作(也就是方法)應用於各種情況是編譯器的工作 程式設計師不需要手動去選擇 只需要記住和使用通用的介面即可

8 Your Turn 設計一段Code讓以下的Overloading方法 myADD 得以實現
public static void main(String[] args) { int i = 10, j = 5; int k = myADD(i, j); System.out.println("The return value: " + k); int a = 10, b=3; int w = myADD(a, b, 8); System.out.println("The return value: " + w); double y = 10.8, z=3.3; double x = myADD(y, z); System.out.println("The return value: " + x); }

9 遞迴（Recursive） 遞迴（Recursive）
程式設計的一個重要觀念，可以使程式碼變的很簡潔，但是設計此類方法必須很小心，不然很容易掉入無窮迴圈。 定義：一個問題內涵是由本身所定義的話，稱之遞迴 特性： 遞迴方法每次呼叫後，可使問題範圍縮小 方法必須要有一個終止條件，以便結束遞迴方法的執行

10 遞迴（Recursive） 遞迴的階層函數： 4! = 4*(4-1)! = 4*3! 3! = 3*2! 2! = 2*1!
1! = 1*0! = 1 2! = 2*1! = 2*1 = 2 3! = 3*2! = 3*2 = 6 4! = 4*3! = 4*6 = 24

11 遞迴（Recursive） Example: FactorialDemo.java
static int factorial(int n) { if ( n == 1 ) return 1; else return n * factorial(n-1); }

12 遞迴（Recursive） 河內塔（Tower of Hanoi） 每次只能移動一個 且只能一棟最上面 任何盤子可以搬到任何 一根木樁
過程中，必須維持盤子的大小順序

13 遞迴（Recursive） 歸納出 3 個步驟： 終止條件：n=1 移動次數： 將最上面 n-1 個盤子從木樁 1 搬到木樁 2
將最後一個盤子從木樁 1 搬到木樁 3 將木樁 2 的 n-1 個盤子搬移到木樁 3 終止條件：n=1 移動次數： T(1)=1, T(2)=3, T(3)=7 T(n) = 2T(n-1) + 1

14 遞迴（Recursive） Example: TowerHanoi.java
static void towerofHanoi(int dishs, int peg1, int peg2, int peg3) { if ( dishs == 1 ) { // 終止條件 System.out.println("盤子從" + peg1 + "移到" + peg3); } else { // 第一步驟 towerofHanoi(dishs-1, peg1, peg3, peg2); // 第三步驟 towerofHanoi(dishs-1, peg2, peg1, peg3); }

15 Your Turn 試遞迴設計 static long fib(int num) 方法來計算某一項的費氏係數
（費氏係數：1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, …） 參數 num 為欲計算的項次 提示 fib(1)=1 fib(2)=1 fib(3)=fib(1)+fib(2)=2 fib(4)=fib(3)+fib(2)=3 輸入n，就呼叫fib(n)獲得值

16 初步檢視類別 class: 用來訂定物件的規格 物件 = 屬性(Attributes) + 動作(Actions) I am a bird.
My name is Cathy. 屬性: name, feather, claw, …. 動作: fly, sleep, eat …..

17 初步檢視類別 //產生物件Cathy void main() { bird Cathy = new bird() ;
class bird { private: // data member string name, feather ; int claws ; public: // member functions void fly() {…} void sleep() {…} void eat() {…} } ; //產生物件Cathy void main() { bird Cathy = new bird() ; Cathy.fly() ; Cathy.sleep(); Cathy.eat() ; } 屬性 動作

18 Object-Oriented Programming (OOP)
類別（Class） 是一個藍圖或是原型（prototype）其中定義了某一種類別所需的狀態（variables）、行為（method）和事件（Event） 狀態（variables）：一個物件的特性 (身高，體重，年齡)  物件的名詞 行為（method）或事件（event）：一個物件會做的動作 (跑，跳，走路)  物件的動詞

19 (Object-Oriented Programming)
物件導向程式設計概念 封裝(Encapsulation) 繼承(Inheritance) 多型(Polymorphism)

20 封裝(Encapsulation) 結合資料(data)與處理函式為一體(物件)。
使用class 使用者不必瞭解物件中的詳細資料結構與函數實作，就可使用該物件 避免外界干擾或誤用內部資料及函式 使用private、protected及public

21 (封裝) 封裝 使用者: 使用Stack的push與pop功能 Stack (功能規格): push(), pop() Stack 實作一

22 繼承(Inheritance) 繼承（Inheritance）
一個類別可以繼承他的父類別的狀態以及行為，此時稱為此子類別（subclass）繼承於父類別（superclass） human: name, age, color eat(); sleep(); (繼承) citizen: name, age, color, country, ID eat(); sleep(); payTax(); married() ;

23 繼承(Inheritance) 繼承 父類別可直接透過繼承產生子類別 子類別延續父類別的功能，並可外加新功能（method）
例如：payTax(); married() ; 子類別也可以覆蓋（override）自父類別而來的功能（method），提供一個自我詮釋方式 例如： eat(); sleep(); 所以它可以覆蓋（override）父類別的原始功能，自己設定一個新的eat(); sleep(); 。

24 多型(Polymorphism) 編譯時期多型 執行時期多型 同一個函數名稱可以有不同的詮釋 function overloading
operator overloading 執行時期多型

25 Object-Oriented Programming (OOP)
介面（Interface） 定義 一段只有常數與函式宣告，但沒有函式實作的程式碼。 作用 讓某個功能，不論由誰實作，都能夠有相同的函式名稱，傳入值，傳出值，與存取範圍 當某個 class 實作 interface，即代表該 class 會提供此 interface 中所有的 methods 的程式碼

26 物件基礎（Object Basics） 建立物件三步驟 宣告 Declaration 建構 Instantiation
語法：Class objName; 建構 Instantiation 使用 new 運算子建構新物件，此時將分配空間給此物件 初始化 Initialization 使用 new 運算子的同時，將呼叫類別建構元（constructor） 例01：String str = new String(“Hello World!”); 例02：String str; str = new String(“Hello World!”);

27 宣告暨實作一個Class的要點 分public和private部分 決定有哪些公開或私有的方法Method
決定有哪些公開或私有的屬性Property 宣告建構元(constructor)初始化類別的所有變數 class Cat { public int Age = 10; //有些屬性是公開的 private String animalType = “feline"; private String catColor; //有些屬性是私有的 Cat(String colorIn) // Cat 類別的建構元 {} public String getCatsColor() //Cat 提供的method {} public String getCatsType() {} }

28 建構函數與解構函數 建構子函數(constructor functions) 解構子函數(destructor functions)
物件生成時所自動呼叫的成員函數 解構子函數(destructor functions) 物件消滅時所自動呼叫的成員函數 垃圾收集（garbage collection)

29 物件的生成與消滅 1 int main() { 2 myclass ob1 ; 3 ob1.show() ; 4 fun() ;
5 return 0; 6 } 7 void fun() { 8 myclass ob2; 9 ob2.show() ; 10}

30 建構子 EX: 將屬於myclass的物件的初始值設為10 建構子(constructor): (1)也是成員函數 (2)與class同名
class myclass { int a ; public: myclass(); // default constructor void show() ; } ; myclass::myclass() { a= 10 ; } void myclass::show() { cout << a<<endl;} int main() { myclass ob = new myclass(); ob.show(); return 0; } 建構子(constructor): (1)也是成員函數 (2)與class同名 (3) 沒有回傳值 (4)可以有很多個 (5)允許傳參數 物件生成時，會呼叫建構子

31 使用物件 物件單獨宣告時可暫時不需要建構與初始化（未分配記憶體空間）；但在使用物件之前，一定得建構與初始化物件
使用物件的方式 -- 物件名稱後面加 . 加成員名稱 實體變數（instance variables） 語法：objName.varName 方法（methods） 語法：objName.methodName(argList) 例如：String s = new String(“Hello World!”); s.length(); // 取出 s 這個字串物件的長度 s.charAt(0); // 取出 s 這個字串物件第一個字元

32 補充: 系統對物件的清除 物件的清除 在某些物件導向程式語言中，要求當物件無用時，必須明確的將其刪除，否則將持續佔據記憶體空間
Java 程式語言中，會自動偵測無用的物件，並將之刪除，稱為垃圾收集（garbage collection），此機制由垃圾收集器（garbage collector）自動執行 無用的物件可直接指定為 null 語法：objName = null; 手動立即執行記憶體清除：System.gc(); 當物件被清除掉後，它會立刻呼叫物件的 finalize 方法，在大部分情況下，系統會自動處理

33 產生物件並使用物件 Example: ObjectDemo.java // 產生一個 testObj 物件
Test testObj = new Test(); //建構元 // testObj 提供的 methods testObj.setX(500); testObj.printX(); testObj.printMsg("Java"); testObj.sayHello(); x = testObj.getX(); System.out.println("x = " + x);

34 Your Turn class Cat { public int Age = 10;
private String animalType = “feline"; private String catColor; Cat(String colorIn) // Cat 類別的建構元 { catColor = colorIn; } public String getCatsColor() //Cat 提供的method { return catColor; public String getCatsType() { return animalType; Your Turn 製作一個 Cat 的類別—寫cat.java產生cat.calss 以先前寫程式的習慣製作 CatDisplay.java 在main()方法中存取 Cat 中的屬性以及方法—獲得貓的年齡、顏色、種類並列印出來