跟着AI学java第4天：面向对象编程巩固

日期：2026-04-02（周四）

学习目标：通过实战编码巩固Day3所学的面向对象编程核心概念，内化以下技能：

1. 类设计与对象创建
2. 封装原则与实践
3. 继承机制与super关键字使用
4. 多态实现与动态绑定
5. 接口编程与抽象类应用

建议时长：3-4小时（根据个人熟练度调整）

前置知识：已完成Day3学习，熟悉类与对象、封装、继承、多态、抽象类与接口等概念。

任务一：基础任务 - 银行账户类设计

需求描述

设计一个银行账户类 BankAccount，实现以下功能：

1. 封装属性 ：
   • 账户编号 accountId（String，私有）
   • 户主姓名 ownerName（String，私有）
   • 账户余额 balance（double，私有）
2. 构造方法 ：
   • 提供两个构造方法：无参构造（设置默认值）和全参构造（初始化所有属性）
3. 公开方法 ：
   • 存款 deposit(double amount)：增加余额，需验证金额为正数
   • 取款 withdraw(double amount)：减少余额，需验证金额为正数且不超过余额
   • 查询余额 getBalance()：返回当前余额
   • 显示账户信息 displayAccountInfo()：打印账户完整信息
4. 业务规则 ：
   • 余额不能为负数（取款时检查）
   • 存款/取款金额必须大于0

类图示意（可选）

┌─────────────────────┐
│     BankAccount     │
├─────────────────────┤
│ - accountId: String │
│ - ownerName: String │
│ - balance: double   │
├─────────────────────┤
│ + BankAccount()     │
│ + BankAccount(...)  │
│ + deposit(double)   │
│ + withdraw(double)  │
│ + getBalance():double│
│ + displayAccountInfo()│
└─────────────────────┘

输入输出示例

=== 银行账户操作演示 ===
账户创建：张三，账号：ACC001，初始余额：1000.0
存款500.0后余额：1500.0
取款200.0后余额：1300.0
取款2000.0（失败）：余额不足！
账户信息：
账户编号：ACC001
户主姓名：张三
账户余额：1300.0

验收标准

1. 类定义完整，包含私有属性和公共方法
2. 构造方法能正确初始化对象
3. 存款、取款方法包含必要的验证逻辑
4. 能正确处理边界情况（如取款金额超过余额）
5. 编译运行无错误，输出符合预期

参考答案（设计思路）

1. 类结构 ：使用private修饰所有属性，提供对应的getter/setter（可选）
2. 构造方法：无参构造可设置默认值（如空字符串和0.0），全参构造直接赋值
3. 存款方法 ：先验证amount > 0，然后balance += amount
4. 取款方法 ：验证amount > 0 && amount <= balance，然后balance -= amount
5. 信息显示 ：使用System.out.println格式化输出各属性

任务二：进阶任务 - 图形继承体系

需求描述

构建一个图形（Shape）继承体系，体现面向对象三大特性：

1. 抽象基类 ：创建抽象类 Shape
   • 属性：颜色 color（String）
   • 构造方法：初始化颜色
   • 抽象方法：calculateArea()（计算面积）、calculatePerimeter()（计算周长）
   • 具体方法：displayInfo() 显示图形基本信息
2. 具体子类 ：
   • Circle 类（圆）：属性半径 radius（double）
   • Rectangle 类（矩形）：属性长度 length、宽度 width（double）
3. 接口扩展 ：创建接口 Drawable
   • 抽象方法：draw()（绘制图形）
   • 默认方法：default void printDrawingInfo() 输出绘制提示
4. 多态应用：编写测试类，使用父类引用操作不同子类对象

类图示意（可选）

            <<抽象类>>
           ┌──────────┐
           │  Shape   │
           ├──────────┤
           │ - color  │
           ├──────────┤
           │ + calculateArea() 抽象│
           │ + calculatePerimeter()抽象│
           │ + displayInfo()    │
           └──────────┘
               ↑ 继承
    ┌──────────┴──────────┐
    │                     │
┌───────┐           ┌──────────┐
│ Circle│           │ Rectangle│
├───────┤           ├──────────┤
│ -radius│          │ -length  │
└───────┘           │ -width   │
                    └──────────┘
                        ↑ 实现
                <<接口>> Drawable
                 ├────────────┤
                 │ + draw()   │
                 │ + printDrawingInfo()默认│
                 └────────────┘

输入输出示例

=== 图形体系测试 ===
圆形：颜色=红色，半径=5.0
面积=78.54，周长=31.42
绘制图形：绘制一个红色圆形

矩形：颜色=蓝色，长度=4.0，宽度=3.0
面积=12.0，周长=14.0
绘制图形：绘制一个蓝色矩形

验收标准

1. 抽象类Shape正确定义，包含抽象方法和具体方法
2. Circle和Rectangle正确继承Shape，实现所有抽象方法
3. Drawable接口被Rectangle实现，体现接口多态
4. 测试类中能使用Shape数组存储不同图形对象，循环调用面积计算
5. 体现多态特性：Shape s = new Circle(...); s.calculateArea(); 调用子类实现

参考答案（设计思路）

1. 抽象类设计 ：Shape用abstract修饰，抽象方法用abstract修饰，无方法体
2. 子类实现 ：Circle中面积公式Math.PI * radius * radius，周长2 * Math.PI * radius
3. 接口实现 ：Rectangle implements Drawable，实现draw()方法
4. 多态数组 ：Shape[] shapes = {new Circle(...), new Rectangle(...)}
5. 默认方法 ：接口中default void printDrawingInfo()可直接使用

任务三：挑战任务 - 学生选课管理系统（片段）

需求描述

设计一个简化的学生选课管理系统片段，涉及多个类之间的关联关系：

1. 核心类 ：
   • Student（学生）：学号、姓名、已选课程列表（使用ArrayList<Course>）
   • Course（课程）：课程编号、课程名称、学分、授课教师
   • Teacher（教师）：工号、姓名、职称
2. 关联关系 ：
   • 学生与课程：一对多（一个学生可选多门课）
   • 课程与教师：多对一（多门课可由同一教师授课）
3. 功能要求 ：
   • 学生能选课（addCourse(Course course)）：检查是否重复选课
   • 学生能退课（removeCourse(String courseId)）：根据课程编号移除
   • 学生能显示已选课程信息（displaySelectedCourses()）
   • 课程能显示授课教师信息（displayTeacherInfo()）
4. 集合应用 ：使用ArrayList管理课程列表，使用for-each循环遍历

类图示意（可选）

┌──────────┐       ┌──────────┐       ┌──────────┐
│ Student  │       │  Course  │       │ Teacher  │
├──────────┤       ├──────────┤       ├──────────┤
│ - stuId  │       │ - courseId│      │ - teacherId│
│ - name   │       │ - name   │       │ - name   │
│ - courses │─────→│ - credit │       │ - title  │
│ (List<Course>)│  │ - teacher│─────→│          │
├──────────┤       ├──────────┤       └──────────┘
│ + addCourse()   │  │ + displayTeacherInfo()│
│ + removeCourse()│  └──────────┘
│ + displaySelectedCourses()│
└──────────┘

输入输出示例

=== 学生选课系统 ===
学生：张三（S001）选课情况：
已选课程：
1. Java程序设计（C001，3学分，教师：李老师）
2. 数据结构（C002，4学分，教师：王老师）

退课：数据结构（C002）
剩余课程：
1. Java程序设计（C001，3学分，教师：李老师）

课程信息：
Java程序设计（C001）由李老师（副教授）授课

验收标准

1. 三个类定义完整，属性私有，方法公开
2. 正确使用ArrayList<Course>作为学生类的课程列表
3. addCourse方法能检查重复选课（比较课程编号）
4. removeCourse方法能根据课程编号查找并移除
5. 关联关系正确：Course持有Teacher引用，Student持有Course列表
6. 能创建完整对象链并测试功能

参考答案（设计思路）

1. 类关联 ：Course类包含Teacher teacher属性，构造方法传入Teacher对象
2. 集合管理 ：Student中private List<Course> courses = new ArrayList<>();
3. 添加课程 ：addCourse中检查courses.stream().anyMatch(c -> c.getCourseId().equals(course.getCourseId()))
4. 移除课程 ：使用迭代器或removeIf根据课程编号删除
5. 信息显示 ：遍历courses列表，调用各课程显示方法