1042 C++ 程式設計作業二

繳交時間 105/04/14 星期四 21:00

範例執行程式

上一次作業中最主要練習的是運用 C 語法完成個別的抽象資料型態的撰寫， 以及運用這些ADT輔助設計原來的 Prim 演算法。本次作業中你要應用 C++ 語法設計基本的類別與物件， 加上建構元、 解構元、 new/delete、 以及類別界面的設計， 來製作一個基本的成績資料庫以存放某一科目一學期內學生的所有成績， 並提供操作者進行查詢、增加、修改、刪除、存檔等功能。 你在這一次作業中應該要練習

• 建構並維護整個程式執行時的物件架構
  
• 基於上述物件架構， 以及各個不同類別或是相同類別的物件之間的互動， 來完成指定的程式功能
  
• 熟悉運用 C++ 製作物件導向程式的工具， 包括 Visual Studio 提供的一些輔助， 分檔案編譯連結的基本形式

• 了解設計物件導向程式的基本流程

• 嘗試將系統中的類別/物件描述出來，建立軟體的靜態模型

• 嘗試以 UML 描述類別及類別之間的關係 (可以用手畫, 用 Powerpoint, Visio, StarUML, 或是 VC2010 的類別圖表 等等)

• 嘗試設計類別/物件的介面

• 小心地封裝所有的實作細節

• 建構元與解構元的製作

• 檔案串流的使用

• 請特別注意識別字(identifier) (包括變數名稱，類別名稱與函式名稱) 的命名, 每一個變數的名稱都必須要是有意義的英文字, 實在不知道怎樣用英文命名的話可以查詢漢英字典或是同義字 (thesaurus) 辭典也許可以給你一些幫助

• 請撰寫各個類別獨立測試的函式, 你有寫的成員函式或是界面就應該要設計它可以派上用場的環境來呼叫看看

• 請注意記憶體的配置 new/new[] 與釋放 delete/delete[], 請以 memory_leak 功能檢查自己的程式是不是有記憶體遺失的問題

這是一個文字介面的程式，以下是範例程式執行時的輸出結果， 請仔細閱讀，可以說明大部分程式的功能

請注意：

請依照下列提示製作你的類別：

1. 請製作 Grade 類別以存放同一個學生該科目本學期的所有成績， 本作業中限定最多可輸入 6 個成績， 如果使用者打算存入第七個成績時系統會列印出下列錯誤訊息：
   >>超過個人最多成績筆數無法加入資料庫內
2. 請製作 Student 類別以存放某一學生之個人資料， 在此類別中需動態配置陣列存放學生之姓名與學號， 此外你必須假設學生姓名不超過 10 個字元 (合理的中文姓名)，學號為 4 個字元，如此你可以將鍵盤輸入的字元暫時存放在一個固定長度的記憶體陣列內， 另外此類別內需以一個 Grade 類別的私有物件來存放此學生的成績。
3. 製作一 Class 的類別來存放所有學生的資料， 並且處理輸入命令的解譯工作， 此類別內要用一個 Student *[100] 指標陣列來存放動態配置的學生物件， 系統最多可存放 100 個學生的資料， 如果使用者要求存入第 101 個學生， 系統會印出如下的錯誤訊息：
   >>本資料庫只能容納 100 名學生，目前人數已滿
   輸入命令解譯工作由 Class 類別的成員函式 query() 來負責， 此函式為一無窮迴圈， 一直執行到使用者選擇 "結束操作" 為止， 程式的主函式 main 的內容應該如下
   void main()
   {
   
   Class myClass;
   myClass.query();
   }
   此函式為本程式中唯一不屬於任何物件的函式。
4. 讀檔/寫檔請運用二進位 (Binary) 的方法完成 (例如記憶體裡面的一個 int 型態資料存放到檔案裡就是用 sizeof(int) 個位元組來存放, 不需要轉換為十進位之文字格式, 請參考 C++ File I/O page 7 或是 C 檔案輸入與輸出:如何將變數內資料以二進位格式寫入檔案, istream::read, ostream::write)， 請特別注意在資料存檔時不要破壞了每一個物件的封裝特性。
   
   
5. 程式請由一開始就撰寫測試程式開始測試, 請以單元測試/assert 的方式來作基礎的測試

請注意: 如果沒有頭緒的話可以參考實習中 3Bags 程式的設計 以及 學校課程資料庫 的設計

除了以上要求與說明外， 你必須自己設計其它需要的資料成員與成員函式 (例如在設計 Class 類別的 addGrade() 函式時，需要 Student 類別也提供 addGrade() 介面，需要在 Class 類別中設計記錄所有班級中學生的指標陣列資料成員，...)， 程式撰寫時請注意下列各項 C++ 程式設計的一般要點：

1. 如果成員函式不會更改物件狀態與內容的話，請使用 const
   
2. 儘量運用初始化串列 (initialization list) 來撰寫類別的建構元
   
3. 不要讓你的資料成員成為 public，也不要讓不需要公開的輔助成員函式成為 public
   
4. 物件所有成員的初始值要在建構元中一併設定完成
   
5. 請替有動態配置記憶體的類別撰寫解構元，拷貝建構元，與設定運算子
   
6. 變數及函式名稱請務必使用有意義的英文或是縮寫
   
7. 每一個成員函式內請務必只放相關的程式碼，不要把不相干的東西都擠在同一個函式內

額外功能：

1. 老師在某一次考試之後輸入成績時，會依照學號逐一輸入學生的成績，但是如果輸入時需要不斷地輸入學生姓名，會非常地不方便，請新增一個功能 9，老師可以選擇 "輸入全班成績"，程式會把所有的學生依照學號排序後一一提示學生的姓名並要求輸入其成績
   
2. 老師在考試之後除了記錄成績之外，也會希望記錄考試相關的資料，例如第一個成績是小考的成績，第二次是期中考的成績...，這些資訊希望能夠記錄在一個物件裡面，也希望能夠有一個介面讓老師可以增修這些資訊，也希望能夠在查詢或是列印時將這些資訊一起印出。如果你有製作這個功能的話，請特別說明你的設計 (類別的設計還有與其它類別關係的設計)

程式繳交說明：

1. 請於時限內 (105/04/14 星期四 21:00) 上傳程式檔案以及文件檔案 (逾時無法上傳), 上傳網頁
   
2. 請編輯一個 report.docx (report.doc) 檔案, 說明你的演算法高階的模型, 概念上的作法, 資料結構, 你所完成的功能, 測試結果,... 以及對於此次作業各個部份的問題? (提出問題時請盡量整理你所知道的, 與你所懷疑的, 你所不認同的..., 如此會比空洞的 "我不懂 xxx?", "yyy 是什麼?" 要容易回答, 相對的你也比較容易得到你想要的答案)
   
3. 請運用 VC2010 類別圖表 或是 StarUML 繪製 類別圖 將圖片匯入 report.docx (或是 report.doc) 報告檔中, 並且繳交 .cd 或是 .uml 檔案
   
4. report.docx 中請說明你的心得 (心得可以包括你覺得你獲得的觀念, 你 debug 時發現的問題, 你 debug 的心得, 作業的感想, 你自己覺得比較好或是比較特別的設計...)

程式 Demo 說明：

1. 程式 demo 時以所上傳的檔案為基準, 必須能夠現場編譯沒有錯誤
   
2. 請說明你的測試方法與測試資料，並操作測試， 請將你要測試的資料先打好，例如 GradeDB2Input.dat， 利用 DOS 的重新導向來測試，例如 GradeDB2.exe < GradeDB2Input.dat > result.log
   
3. 執行助教指定的測試資料
   
4. 請回答你的程式在設計上的相關問題