13005 软件工程 第三章 面向对象的软件开发方法

喵喵的小白
2 阅读13分钟

hello 大家好，由于作者25年10月份考期去参加习思想考试了，所以没有更新现在已经通过了《习思想》开始13005 软件工程的资料更新，献给每一位拥有梦想的"带专人"，

每一章节中的练习部分中的标有 2504 的题是25年4月考期的真题希望可以帮到大家~

ps：有不正确的地方麻烦更新在评论区，我会一一修复 😅

第三章 面向对象的软件开发方法

面向对象的基本概念

  1. 对象：

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    1. 构成：封装 “属性（数据）+ 操作（方法 / 成员函数）” 的统一体；
    2. 规则：属性仅能通过对象自身的操作修改；
    3. 操作作用：描述对象能实现的功能（C++ 中称成员函数）

  2. 类：同数据结构 + 同操作的对象集合，含属性 + 合法操作，对象是类的实例；

  3. 封装：属性 + 服务封装为独立单元（信息隐藏），外部可见特征、隐蔽内部细节。

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  4. 继承：子类由父类派生，自动继承父类全部属性和服务

  5. 多态性：子类可当父类用（C++ 靠虚函数实现），即 “一种方法，多种实现”。

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  6. 重载：函数重载与运算符重载。C++中，函数重载通过静态联编实现

    1. 函数重载：

      // 模拟 add 函数重载（通过判断参数类型/数量分支执行）
function add(...args) { // ...args 接收所有传入的参数（数组形式）
  const [a, b, c] = args; // 解构参数

  // 1. 2个参数：区分整数/小数
  if (args.length === 2) {
    // 判断是否为整数（C++ 中的 int 类型）
    if (Number.isInteger(a) && Number.isInteger(b)) {
      console.log(`整数相加：${a} + ${b} = ${a + b}`);
      return a + b;
    }
    // 判断是否为小数（C++ 中的 double 类型）
    else if (typeof a === 'number' && typeof b === 'number') {
      const result = (a + b).toFixed(2); // 保留 2 位小数
      console.log(`小数相加：${a} + ${b} = ${result}`);
      return Number(result);
    }
  }

  // 2. 1个参数：自加 10
  else if (args.length === 1 && typeof a === 'number') {
    console.log(`单参数自加 10：${a} + 10 = ${a + 10}`);
    return a + 10;
  }

  // 3. 3个参数：三数求和
  else if (args.length === 3 && args.every(x => typeof x === 'number')) {
    console.log(`三数求和：${a} + ${b} + ${c} = ${a + b + c}`);
    return a + b + c;
  }

  // 不匹配的情况
  else {
    throw new Error('参数类型/数量不匹配，无对应重载逻辑');
  }
}

// 测试不同「重载」场景
add(1, 2);          // 整数相加：1 + 2 = 3（匹配 int 类型重载）
add(1.5, 2.3);      // 小数相加：1.5 + 2.3 = 3.80（匹配 double 类型重载）
add(5);             // 单参数自加 10：5 + 10 = 15（匹配 1 个参数重载）
add(10, 20, 30);    // 三数求和：10 + 20 + 30 = 60（匹配 3 个参数重载）
// add('a', 1);      // 报错：参数类型不匹配（无对应重载）

    2. 运算符重载：

      // 定义一个「坐标类」（类似 C++ 的 class）
class Point {
  constructor(x, y) {
    this.x = x; // 坐标 x 属性
    this.y = y; // 坐标 y 属性
  }

  // 模拟「+ 运算符重载」：用函数代替运算符，实现自定义相加逻辑
  // 对应 C++ 中的 operator+(const Point& other)
  add(other) {
    // 自定义逻辑：两个 Point 对象的 x、y 分别相加，返回新 Point
    return new Point(this.x + other.x, this.y + other.y);
  }

  // 辅助方法：打印坐标（方便查看结果）
  toString() {
    return `Point(${this.x}, ${this.y})`;
  }
}

// 测试「运算符重载」效果
const p1 = new Point(1, 2); // 第一个坐标对象
const p2 = new Point(3, 4); // 第二个坐标对象

// 模拟「p1 + p2」的效果（C++ 可直接写 p1 + p2，JS 用 p1.add(p2) 模拟）
const p3 = p1.add(p2);
console.log(`p1 "加" p2 的结果：${p3}`); // 输出：p1 "加" p2 的结果：Point(4, 6)

// 再扩展：模拟「- 运算符重载」（坐标相减）
Point.prototype.subtract = function(other) {
  return new Point(this.x - other.x, this.y - other.y);
};
const p4 = p2.subtract(p1);
console.log(`p2 "减" p1 的结果：${p4}`); // 输出：p2 "减" p1 的结果：Point(2, 2)

统一建模语言UML

UML（统一建模语言）是通用可视化建模语言，用于软件系统的描述、可视化、构造与文档化，覆盖需求分析、设计、维护等全生命周期，适用于计算机软件、固件或数字逻辑构成的离散系统建模。

用例图

用于表示系统的功能

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时序图

用于表示业务过程的细节

只显示对象不显示类

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协作图

用于显示对象间处理过程的分布

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类图

显示系统中类与类之间的相互关系。提供了类及其相互关系的静态图形

每个类用方框表示，分成三部分

  1. 类名
  2. 类包含的属性
  3. 类的操作

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状态图

显示对象的功能

为对象的各种状态提供了建模方式

对系统的动态功能进行建模

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组件图

显示模型的物理视图

显示系统中的软件组件及其相互关系

有两种组件： 执行组件、代码库

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部署图

显示网络的物理布局和各种组件的位置

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上下文模型

表示目标系统与其他外部系统的关系，外部系统可能产生数据供目标系统使用，同时也使用该系统产生的数据

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面向对象的需求分析

面向对象分析与设计中，通过抽取、整理用户需求建立多维度问题域精确模型，常用 UML 作为建模语言。主要使用以下五种图

  1. 活动图
  2. 用例图
  3. 时序图
  4. 类图
  5. 状态图

面向对象的建模步骤

基于用例实现的面向对象的建模由以下几个步骤组成：

  1. 沟通用户，明确核心需求
  2. 界定系统边界与外部交互，建立上下文模型；
  3. 梳理业务流程，构建活动图；
  4. 从用户交互视角提炼功能，建立用例模型；
  5. 识别实体对象 / 类（属性、方法、层次关系），搭建静态结构模型；
  6. 基于用例，用时序图描述对象交互关系；
  7. 分析对象行为与状态变化（状态图），完善类图；
  8. 迭代上述步骤，直至模型闭环

基于业务流程的活动图

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用例图与系统功能

每一个信息系统的用例代表着一个完整的功能

用例图规范：

  1. 用例：椭圆形表示
  2. 执行者：棒状小人图形
  3. 关联：执行者和用例之间带箭头的线 【实线】
  4. 用例间的包含关系：用例与用例之间带箭头的线 【虚线】

从业务流程到用例图建模

  1. 利用与用户的对话找出系统的用例
  2. 画用例图
  3. 完成用例的描述

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类图与静态结构

类图用于描述系统的静态结构，可以自动转换为程序代码

对象模型的类包括

  1. 实体类：问题域中的核心类
  2. 边界类
  3. 控制类

类图规范

  1. 类（Class）

    1. 类名

    2. 属性

    3. 操作

      image.png

  2. 关联：类与类之间最基本的关系

    image.png

  3. 泛化：两个类之间一般与特殊的关系（子类与父类的关系）

    Saler 与 Customer 是一般

    sysUser 是特殊

    image.png

  4. 整体-部分关系

    1. 聚合：类可以独立存在

      image.png

    2. 组合：类之间只能共存，不可以相互独立

      image.png

  5. 依赖关系：没有结构上的关联，一般称为弱相关

    提交页面管收集用户输入，订单管业务数据和规则，俩是各干各的，就提交时传个数据，内部怎么变互相不影响，所以是弱相关。

    image.png

  6. 多重性：通常在关联或整体-部分关系中会加以使用，代表着对象关系结构中，彼此能够允许的最少及最多的数量

    一辆汽车最少要有4个论讨，最多可以有8个轮胎，汽车与轮胎间的多重性就是4~8

    image.png

类图与静态结构

类图建模基本步骤：

  1. 识别类与对象
  2. 识别属性
  3. 识别操作
  4. 识别关联

时序图与交互模型

时序图的主要任务：

  1. 画清程序运行时，各个对象怎么配合干活；
  2. 检查类图设计对不对（时序图里的东西都得在类图里有）；
  3. 给程序员铺路，按时间顺序写代码就行

时序图规范：

  1. 对象
  2. 消息
  3. 生命线

每个对象生命线上的狭长矩形是活动棒，在活动棒内的所有消息之间存在清晰时序关系

image.png

状态图与事件驱动模型

事件驱动模型表示系统内对外部事件的响应方式，事件引起一种状态向另一种状态的转变

状态图规范：

  1. 起始状态：用实心黑色圆形表示

  2. 结束状态：用空心黑色圆形表示

  3. 状态：圆角矩形

  4. 迁移：箭头

  5. 事件触发器：箭头上的文字

    image.png 识别对象状态空间的步骤：

  6. 明确对象从创建到消亡的完整生命周期；

  7. 确定按什么规则划分生命周期；

  8. 按规则拆分阶段，得到初步候选状态；

  9. 梳理各状态下的对象动作，调整状态（合并 / 拆分）；

  10. 明确是什么数据属性决定了对象处于该状态；

  11. 校验：每个状态都能明确判定，且状态之间互不冲突。

面向对象软件设计概述

面向对象软件设计需要完成的工作：

  1. 数据/类设计
  2. 体系结构设计
  3. 接口设计
  4. 构件设计

面向对象软件设计的基本步骤：

  1. 建模系统 / 产品的整体体系结构
  2. 设计各类接口（连接用户、外部系统、内部构件）；
  3. 详细设计软件构件的实现细节。

面向对象的设计准则

  1. 模块化
  2. 抽象
  3. 信息隐蔽
  4. 低耦合
  5. 高内聚
  6. 可复用

体系结构设计

  1. 分层体系结构：局部修改不影响整体系统，低耦合；

  2. 三层架构：界面层、业务逻辑层、数据访问层

  3. 采用MVC模式的Web体系结构

    核心：按业务逻辑、数据、界面显示分离组织代码，核心部件为视图（界面）、控制器（交互调度）、模型（数据 / 业务逻辑）；

    MVC优点：耦合低、重用性高、开发效率高、可维护性强。

体系结构设计

系统逻辑结构与类包图：

包图规范：

  1. 包

  2. 依赖关系

    image.png

系统物理体系结构与构件图：

image.png

物理体系结构与部署图：

部署图规范：

  1. 节点：运行时，计算机物理元素

  2. 构件

    image.png

构件级设计

数据、体系结构和接口设计构成了构建级设计的基础

  1. 从分析类到设计类

  2. 从用例场景到设计类

    分析类 + 设计模式 = 设计类

  3. 构件详细类图建模

用户界面设计

界面设计的规则：

  1. 控制权交给用户
  2. 减轻用户记忆负担
  3. 保持界面一致

练习

  1. 下列关于对象与类的关系的描述中，正确的是

    1. 对象是类的一种实例 ✅
    2. 对象是类中的操作
    3. 对象是类的封装
    4. 对象是类中的属性

  2. 下列选项中，适合作为类的属性的是

    1. 学生
    2. 计算机
    3. 服装
    4. 手机型号 ✅

  3. 下列选项中，适合作为类或对象的是

    1. 员工 ✅
    2. 员工姓名
    3. 员工所属部门
    4. 员工身份证号

  4. 下列关于用例图的叙述中，正确的是

    1. 用例图用于描述系统的业务
    2. 用例图用于表示系统中类的构成
    3. 用例图用于描述系统的功能 ✅
    4. 用例图用于表示系统的状态变化

  5. 下列选项中，用于显示对象间处理过程分布的图是

    1. 协作图 ✅
    2. 部署图
    3. 时序图
    4. 状态图

  6. 在需求分析阶段表示目标系统与其他外部系统的关系的模型是

    1. 系统的静态模型
    2. 上下文模型 ✅
    3. 系统的组件模型
    4. MVC模型

  7. 下列关于MVC模式的叙述中，正确的是

    1. MVC 用视图、数据、操作三个部分组织程序
    2. MVC 模型将系统分为界面层、业务逻辑层和数据访问层
    3. MVC 将应用程序划分为视图、控制器、模型三个核心部件 ✅
    4. MVC 应用程序被分成用户界面、计算程序、输出程序三个核心部分

  8. 类图中每个类用方框表示，分成三部分，分别是 202504 ✅

    1. 类名、属性和操作
    2. 类名、对象和操作 ✅
    3. 类名、属性和对象
    4. 对象、属性和操作

  9. 下列哪项不属于时序图的元素 202504 ✅

    1. 对象
    2. 生命线
    3. 对象的属性 ✅
    4. 消息

  10. 在一个状态机或状态机图中，下列说法正确的是 202504 ✅

  11. 只能有一个起始状态 ✅

  12. 可以有多个起始状态

  13. 只能有一个结束状态

  14. 不需要结束状态

  15. 在 C++ 中，对象的操作称作成员函数 202504

  16. 在 C++ 语言中，多态性是通过虚函数函数来实现的 202504

  17. UML 中的部署图是显示网路的物理布局和各种组件的位置 202504

  18. 通常意义上的三层架构就是将整个业务应用划分为界面层、业务逻辑层和数据访问层 202504

  19. 继承是指一个类的定义中可以派生出另一个类的定义，派生出的类被称作子类 202504

  20. 封装 202504

    封装是将对象的属性与服务绑定为独立单元的信息隐藏技术，外部可访问其特征，内部细节则完全隐蔽。

  21. 简述类图中组合关系的含义 202504

    组合关系是类之间整体与部分的强依赖关联关系，部分类的实例完全隶属于整体类的实例，二者共存亡：当整体类的实例被销毁时，其包含的部分类实例也会随之消失，失去存在意义。

  22. 简述面向对象设计准则 202504

  23. 客户的网上购物用例图如题 33 图，请根据用例图完成下列任务。 202504

    image.png

    1. 图中有几个用例

      椭圆：8个用例

    2. 请给出网上购物系统的需求描述

      1. 允许用户添加商品到购物车
      2. 允许客户从购物车中移除商品
      3. 当添加商品到购物车或者从购物车中移除商品时要保存购物车
      4. 允许客户浏览购物车
      5. 允许客户生成订单
      6. 生成订单的同时需要填写收货地址、需要提交订单、需要选择支付方式

    3. 包含关系发生在哪些用例之间

      添加购物车与保存购物车

      从购物车中移除到保存购物车

      生成订单与填写收货地址

      生成订单与提交订单

      生成订单与选择支付方式

笔者观看的课程是 B 站博主小飞学长Pro的 课程，前四章是免费的如果需要看后面的建议大家去购买正版课程 😊😊

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