Lab 7-2: Coding the UML spcification
　　　ctor and dtor practicing II

請參考下面 UML 的類別圖, 製作所需要的類別與類別之間的關聯

這是一個描述類似海洋大學這樣子的組織的系統, 主要針對所有開設的課程來描述, 首先學校裡面有好幾個學院, 每一個學院裡面又有不同的系所, 每一個系所每個學期都會開設許多的課程, 系所也有許多的老師, 每個課程應該都有一個老師在負責授課。

各個研究所和學系裡有多個老師, 也開設多個課程, 所以在 Department 和 Institute 裡加上 vector<Teacher *> m_teachers; 和 vector<Course *> m_courses; 兩個資料成員, 來實作 Department (Institute) 和 Teacher 的關係以及 Department (Institute) 和 Course 的關係,

請注意目前所實作的關係都是單向的, 比方說由一個 Department 類別的物件可以循著 m_teachers 找到任何一個系上的老師物件, 如此可以傳送訊息給任何一個老師物件, 但是反向過來並無法到達, 也就是由一個老師物件無法找到他隸屬於哪一個系所, 這需要依照不同應用程式的需求來設計, 你也可以在 Teacher 類別裡增加一個 Department *m_department 指標型態的成員來實作雙向的連結, 作雙向的連結常常可以增加應用程式的反應速度, 把運算時間分散到每一次維護雙向連結的程式碼上面, 但是缺點也就在於雙向連結程式碼維護的複雜度。

在 Course 類別中會有一個任課老師的欄位, 請先用 string 類別的資料成員來實作, 這樣子實作可能會遇見姓名重複、效率不彰、或是資料維護時一致性的問題, 不過我們等到比較後面一點再來討論這些問題

在 Teacher 類別裡會有連接到多個課程的連結, 可以用 vector<Course *> m_courses; 來實作, 不過請注意在下一個步驟中課程的資料是依照系所來排列的, 並不是依照任課教師來分類排列的, 同時課程是組合成系所物件的重要物件, 也是由系所物件來產生的, 並不是由任課教師來產生的。

    海洋大學             // 學校名稱
    2                    // 學院個數
    生命與資源科學院     // 第一個學院名稱
    2                    // 此學院內學系個數
    食品科學系           // 第一個學系名稱
    2                    // 此學系內教師人數
    王大明               // 第一個教師姓名
    張三                 // 第二個教師姓名
    3                    // 此學系開設課程總數
    食品科學導論         // 第一門課程名稱
    92001                //   課程代號
    92                   //   學年度
    1                    //   學期
    王大明               //   開課教師
    食品營養             // 第二門課程名稱
    92002                // ...
    92
    1
    王大明
    水產食品
    91001
    91
    2
    張三
    ...
    1                    // 此學院內獨立研究所數目
    生物科技研究所       // 第一個研究所名稱
    ...

請設計各個類別的建構元函式, 依據資料檔案內容建構各個物件, 例如: College 類別的建構元如下:

    College::College(ifstream &infile)
    {
        char buf[50];
        getline(infile, m_name, '\n'); // string m_name; 學院名稱

        int numberOfDepartments;
        infile >> numberOfDepartments;
        infile.getline(buf, 50, '\n');

        int iDept;
        for (iDept=0; iDept<numberOfDepartments; iDept++)
            m_departments.push_back(new Department(infile)); 

        int numberOfInstitutes;
        infile >> numberOfInstitutes;
        infile.getline(buf, 50, '\n');

        int iInst;
        for (iInst=0; iInst<numberOfInstitutes; iInst++)
            m_institutes.push_back(new Institute(infile)); 
    }

    void University::unitTest()
    {
        ifstream infile("ntou2.txt");
        if (!infile)
            std::cout << "Cannot open ntou2.txt!!\n";
        else
        {
            University ntou(infile);
            ntou.print(std::cout);
        }
    }

    bool University::query()
    {
        using namespace std;
        int option;
        char buf[50];
    
        cout << "   1. 結束本程式\n";
        cout << "   2. 查詢教師基本資料\n";
        cout << "   3. 查詢課程基本資料\n";
        cout << "   4. 查詢教師開授課程\n";
        cout << "   5. 查詢系所課程\n";
        cout << "   6. 查詢系所教師\n";
        cout << "   7. 新增課程\n";
        cout << "   8. 新增教師\n";
        cout << "請選擇功能 : ";
        cin >> option;
        cin.getline(buf, 50, '\n');
    
        switch (option)
        {
        case 1:
            return false;
        case 2: /* 列印教師基本資料 */
            cout << "請輸入教師姓名: ";
            cin.getline(buf, 50, '\n');
            queryTeacherBasicsByName(string(buf), cout);
            break;
        ...
        }
    }

    void University::queryTeacherBasicsByName(string name, ostream &os)
    {
        std::vector<College *>::iterator iter;
        for (iter=m_colleges.begin();
             iter<m_colleges.end();
             iter++)
            (*iter)->queryTeacherBasicsByName(name, os);
    }

在上面的設計裡你會發現我盡量將輸出的串流以參數的方式傳遞, 而不用全域的方式, 這樣子有助於控管程式輸出的管道, 如果你有機會將輸出改為圖形化視窗介面或是檔案串流的話, 你就會看到這樣子做的好處。

建議你在定義各個類別界面的過程中時常地編譯你的程式, 一步一步地完成程式的需求, 不要一次加入很多程式以後才開始編譯, 更重要的是最好隨時思考怎樣一步一步地測試你剛加入的程式碼, 你所花費的功夫最後都會證明是值得的, 你剛剛寫完的程式碼照理說印象最深刻, 為了測試功能, 你也會儘量把介面定義清楚, 如此才能確保加進去的程式都能夠正確運作, 否則常常會欲速而不達

在各種物件導向的方法論中, 其實各個類別的界面應該先要藉由一些圖形輔助在紙上或是透過輔助工具 (CASE tool, 例如 IBM Rose, EA Enterprise) 來設計, 這個初步練習裡, 我們先把類別設計和物件合作還有程式實作合併在一起, 如此你可以由實作面得知類別設計的一些基本限制, 對於類別界面的設計能夠有更深刻的體會。

範例執行程式 campusCourse3.exe (請下載後執行)

1. 各項查詢功能: 教師基本資料, 課程基本資料, 教師開課資料, 學期課程列表

2. 新增, 修改, 刪除資料功能

3. 存檔

4. 學生資料

5. 學生選課資料