智能医学工程-计算机程序设计-2025版-实验06：继承与多态

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一、实验目的

  1. 掌握继承的基本概念，理解父类与子类的关系，学会在 Java 中实现继承。
  2. 理解多态性的实现方式，包括方法的重载和覆盖。
  3. 熟悉 Object 类和 Class 类的使用，掌握对象引用转换和访问继承成员的方法。
  4. 理解访问控制符（public、protected、private）和 final 修饰符的作用。
  5. 综合运用继承与多态的知识，设计并实现一个较为复杂的医院患者管理系统。

二、实验学时

2学时

三、实验类型

验证性

四、实验需求

1、硬件

每人配备计算机1台，建议优先使用个人计算机开展实验。

2、软件

Windows 10/11操作系统

IntelliJ IDEA 版本号：2024.03

安装IntelliJ IDEA，以及Java运行所需要的相关基础环境。

3、网络

本地主机能够访问互联网和实验中心网络。

4、工具

无。

五、实验任务

5.1 继承的实现：设计一个 Person 类作为父类，Patient 和 Doctor 类作为子类。

5.2 方法的重载与覆盖：在 Doctor 类中实现方法的重载和覆盖。

5.3 对象引用转换：实现父类与子类之间的对象引用转换，并使用 instanceof 检查对象类型。

5.4 访问控制与 final 修饰符：使用访问控制符和 final 修饰符限制类的成员访问。

5.5 综合任务：设计一个 Hospital 类，管理患者和医生，并实现多态性的诊疗过程。

六、实验内容及步骤

6.1、任务 1：继承的实现

步骤：

  1. 设计一个 Person 类作为父类，包含姓名和年龄属性。
  2. 设计 Patient 类和 Doctor 类作为子类，分别扩展患者和医生的特有属性。

示例代码：

// Person.java
public class Person {
    // 属性
    private String name;
    private int age;

    // 构造函数
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    // Getter 方法
    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    // 打印信息
    public void printInfo() {
        System.out.println("姓名: " + name);
        System.out.println("年龄: " + age);
    }
}

// Patient.java
public class Patient extends Person {
    // 特有属性
    private String symptom;

    // 构造函数
    public Patient(String name, int age, String symptom) {
        super(name, age);
        this.symptom = symptom;
    }

    // Getter 方法
    public String getSymptom() {
        return symptom;
    }

    // 覆盖父类方法
    @Override
    public void printInfo() {
        super.printInfo();
        System.out.println("症状: " + symptom);
    }
}

// Doctor.java
public class Doctor extends Person {
    // 特有属性
    private String department;

    // 构造函数
    public Doctor(String name, int age, String department) {
        super(name, age);
        this.department = department;
    }

    // Getter 方法
    public String getDepartment() {
        return department;
    }

    // 覆盖父类方法
    @Override
    public void printInfo() {
        super.printInfo();
        System.out.println("科室: " + department);
    }
}

6.2、任务 2：方法的重载与覆盖

步骤：

  1. 在 Doctor 类中实现方法的重载（diagnose 方法）。
  2. 在 Doctor 类中覆盖父类的 printInfo 方法。

示例代码：

// 在 Doctor 类中添加以下方法
// 方法重载
public void diagnose(Patient patient) {
    System.out.println("医生 " + getName() + " 正在为患者 " + patient.getName() + " 进行诊疗。");
    System.out.println("患者症状: " + patient.getSymptom());
    System.out.println("建议前往 " + department + " 进一步检查。");
}

public void diagnose(Patient patient, String prescription) {
    System.out.println("医生 " + getName() + " 正在为患者 " + patient.getName() + " 进行诊疗。");
    System.out.println("患者症状: " + patient.getSymptom());
    System.out.println("开具处方: " + prescription);
}

// 测试类
public class DoctorTest {
    public static void main(String[] args) {
        Patient patient = new Patient("张三", 35, "发热");
        Doctor doctor = new Doctor("王医生", 40, "发热门诊");

        doctor.diagnose(patient);
        doctor.diagnose(patient, "退烧药");
    }
}

6.3、任务 3：对象引用转换

步骤：

  1. 实现父类与子类之间的对象引用转换。
  2. 使用 instanceof 关键字检查对象类型。

示例代码：

public class ObjectConversion {
    public static void main(String[] args) {
        // 父类引用指向子类对象
        Person person = new Patient("李四", 28, "咳嗽");

        // 向下转型
        if (person instanceof Patient) {
            Patient patient = (Patient) person;
            patient.printInfo();
        }

        // 父类引用指向另一个子类对象
        person = new Doctor("张医生", 45, "呼吸科");

        // 向下转型
        if (person instanceof Doctor) {
            Doctor doctor = (Doctor) person;
            doctor.printInfo();
        }
    }
}

6.4、任务 4：访问控制与 final 修饰符

步骤：

  1. 使用访问控制符（private、protected）限制类的成员访问。
  2. 使用 final 修饰符定义不可继承的类和方法。
// 使用 final 修饰符定义不可继承的类
public final class MedicalRecord {
    private String recordId;
    protected String diagnosis;

    public MedicalRecord(String recordId, String diagnosis) {
        this.recordId = recordId;
        this.diagnosis = diagnosis;
    }

    // final 方法，不可覆盖
    public final void printRecord() {
        System.out.println("病历号: " + recordId);
        System.out.println("诊断结果: " + diagnosis);
    }
}

// 测试类
public class AccessControlTest {
    public static void main(String[] args) {
        MedicalRecord record = new MedicalRecord("12345", "感冒");
        record.printRecord();
    }
}

6.5、任务 5：综合任务 - 医院管理系统

步骤：

  1. 设计一个 Hospital 类，管理患者和医生。
  2. 实现多态性的诊疗过程，通过父类引用调用子类方法。

示例代码：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// Hospital.java
public class Hospital {
    private List<Person> people;

    // 构造函数
    public Hospital() {
        people = new ArrayList<>();
    }

    // 添加人员
    public void addPerson(Person person) {
        people.add(person);
        System.out.println("添加人员: " + person.getName());
    }

    // 多态性诊疗过程
    public void processDiagnosis() {
        for (Person person : people) {
            if (person instanceof Doctor) {
                Doctor doctor = (Doctor) person;
                for (Person p : people) {
                    if (p instanceof Patient) {
                        Patient patient = (Patient) p;
                        doctor.diagnose(patient);
                    }
                }
            }
        }
    }

    // 测试类
    public static void main(String[] args) {
        Hospital hospital = new Hospital();

        // 添加患者和医生
        hospital.addPerson(new Patient("张三", 35, "发热"));
        hospital.addPerson(new Patient("李四", 28, "咳嗽"));
        hospital.addPerson(new Doctor("王医生", 40, "发热门诊"));
        hospital.addPerson(new Doctor("张医生", 45, "呼吸科"));

        // 诊疗过程
        hospital.processDiagnosis();
    }
}

七、实验考核

本实验考核采用【实验随堂查】方式开展。

每个实验完成后，在实验课上通过现场演示的方式向实验指导教师进行汇报，并完成现场问答交流。

每个实验考核满分100分，其中实验成果汇报60分，现场提问交流40分。

实验考核流程：

（1）学生演示汇报实验内容的完成情况，实验指导老师现场打分。

（2）指导老师结合实验内容进行提问，每位学生提问2-3个问题，根据回答的情况现场打分。

（3）实验考核结束后，进行公布成绩。

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