Классы в C#.

Цель работы

Ознакомиться с основными концепциями объектно-ориентированного программирования (ООП) в C#, изучить принципы работы с классами, конструкторами, методами, свойствами, инкапсуляцией и наследованием. Научиться создавать и использовать классы на практике.

Теоретическая часть

1. Основные понятия и структура класса

Класс — это один из ключевых понятий объектно-ориентированного программирования (ООП). Он представляет собой шаблон для создания объектов, определяющий свойства (данные) и методы (функции), которые может иметь объект.

Пример 1: Простейший класс

public class Person
{
    // Поля
    public string Name;
    public int Age;

    // Метод
    public void SayHello()
    {
        Console.WriteLine($"Hello, my name is {Name} and I am {Age} years old.");
    }
}

Этот пример демонстрирует создание класса Person, который содержит два поля Name и Age, а также метод SayHello(), который выводит приветствие.

2. Инкапсуляция

Инкапсуляция — это принцип ООП, заключающийся в ограничении доступа к данным и методам внутри класса. Обычно поля класса делаются приватными (private), а доступ к ним осуществляется через публичные свойства (public properties) или методы.

Пример 2: Инкапсуляция с использованием свойств

public class Person
{
    // Приватные поля
    private string name;
    private int age;

    // Публичные свойства
    public string Name
    {
        get { return name; }
        set { name = value; }
    }

    public int Age
    {
        get { return age; }
        set
        {
            if (value >= 0)
                age = value;
        }
    }

    // Метод
    public void SayHello()
    {
        Console.WriteLine($"Hello, my name is {Name} and I am {Age} years old.");
    }
}

В этом примере поле age доступно только внутри класса, и его значение может быть установлено через свойство Age, которое проверяет, что возраст не отрицательный.

3. Конструкторы

Конструктор — это специальный метод, который вызывается при создании объекта класса. Конструкторы обычно используются для инициализации полей объекта.

Пример 3: Использование конструктора

public class Person
{
    private string name;
    private int age;

    // Конструктор
    public Person(string name, int age)
    {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public void SayHello()
    {
        Console.WriteLine($"Hello, my name is {name} and I am {age} years old.");
    }
}

// Создание объекта класса
Person person = new Person("John", 30);
person.SayHello();

В этом примере создается объект класса Person с помощью конструктора, который инициализирует поля name и age.

4. Наследование

Наследование позволяет создавать новый класс на основе существующего, добавляя новые поля и методы или изменяя существующие. Это один из ключевых принципов ООП, который способствует повторному использованию кода.

Пример 4: Наследование

public class Employee : Person
{
    private string position;

    // Конструктор
    public Employee(string name, int age, string position) : base(name, age)
    {
        this.position = position;
    }

    // Новый метод
    public void Work()
    {
        Console.WriteLine($"{Name} is working as a {position}.");
    }
}

В этом примере класс Employee наследует класс Person, добавляя новое поле position и метод Work(). Конструктор Employee использует базовый конструктор Person для инициализации общих полей.

5. Полиморфизм

Полиморфизм позволяет использовать один и тот же интерфейс для работы с разными типами объектов. В C# полиморфизм обычно достигается через виртуальные методы и их переопределение в производных классах.

Пример 5: Полиморфизм

public class Person
{
    public string Name { get; set; }

    // Виртуальный метод
    public virtual void Greet()
    {
        Console.WriteLine("Hello!");
    }
}

public class Student : Person
{
    // Переопределение метода
    public override void Greet()
    {
        Console.WriteLine("Hello, I am a student.");
    }
}

public class Teacher : Person
{
    // Переопределение метода
    public override void Greet()
    {
        Console.WriteLine("Hello, I am a teacher.");
    }
}

В этом примере Student и Teacher — это классы, наследующие Person и переопределяющие метод Greet(). Вызов метода Greet() на объекте типа Person приведет к вызову соответствующей версии метода, в зависимости от фактического типа объекта.

6. Абстракция

Абстракция — это принцип ООП, который позволяет скрыть сложные детали реализации и показывать только важные для использования аспекты. В C# абстракция может быть реализована с помощью абстрактных классов и интерфейсов.

Пример 6: Абстрактный класс

public abstract class Animal
{
    // Абстрактный метод (должен быть реализован в производных классах)
    public abstract void MakeSound();

    public void Sleep()
    {
        Console.WriteLine("Sleeping...");
    }
}

public class Dog : Animal
{
    // Реализация абстрактного метода
    public override void MakeSound()
    {
        Console.WriteLine("Woof!");
    }
}

public class Cat : Animal
{
    // Реализация абстрактного метода
    public override void MakeSound()
    {
        Console.WriteLine("Meow!");
    }
}

В этом примере Animal — это абстрактный класс, который содержит абстрактный метод MakeSound(). Классы Dog и Cat реализуют этот метод по-разному, предоставляя конкретные звуки для разных животных.

7. Интерфейсы

Интерфейсы определяют набор методов и свойств, которые класс должен реализовать. В отличие от абстрактных классов, интерфейсы не могут содержать реализацию методов.

Пример 7: Интерфейс

public interface IMovable
{
    void Move();
}

public class Car : IMovable
{
    public void Move()
    {
        Console.WriteLine("The car is moving.");
    }
}

public class Bicycle : IMovable
{
    public void Move()
    {
        Console.WriteLine("The bicycle is moving.");
    }
}

В этом примере интерфейс IMovable определяет метод Move(), который должен быть реализован в классах Car и Bicycle. Эти классы реализуют интерфейс по-своему.

Практическая часть

Задание 1: Создание базового класса

1. Создайте класс Product, который будет содержать следующие поля:
   • name (название продукта);
   • price (цена продукта).
2. Добавьте конструктор для инициализации полей.
3. Создайте свойства для доступа к полям.
4. Добавьте метод PrintInfo, который будет выводить информацию о продукте.

Задание 2: Наследование и полиморфизм

1. Создайте класс ElectronicProduct, который будет наследовать класс Product.
2. Добавьте поле warrantyPeriod (гарантийный период) и свойство для него.
3. Переопределите метод PrintInfo, чтобы он выводил информацию о гарантии.

Задание 3: Работа с объектами и коллекциями

1. Создайте массив объектов класса ElectronicProduct.
2. Заполните массив данными о нескольких электронных продуктах (например, телефон, ноутбук, телевизор).
3. Выведите информацию обо всех продуктах из массива, используя метод PrintInfo.

Индивидуальное задание №1: Работа с классами

Каждое задание предусматривает реализацию дополнения к основной части лабораторной работы с применением различных аспектов ООП.

Вариант 1: Создайте класс ClothingProduct, наследующий Product. Добавьте поле size (размер) и метод GetDiscountedPrice, который возвращает цену с учетом скидки (например, 10%). Реализуйте вывод информации о продукте с учетом скидки.

Вариант 2: Создайте класс BookProduct, наследующий Product. Добавьте поле author (автор) и метод GetAge, который рассчитывает возраст книги (например, по году издания). Реализуйте вывод информации о продукте с указанием возраста книги.

Вариант 3: Создайте класс FoodProduct, наследующий Product. Добавьте поле expirationDate (срок годности) и метод IsExpired, который возвращает true, если продукт просрочен. Реализуйте вывод информации о продукте с проверкой на срок годности.

Вариант 4: Создайте класс FurnitureProduct, наследующий Product. Добавьте поле material (материал) и метод CalculateShippingCost, который рассчитывает стоимость доставки в зависимости от веса (например, 10 долларов за кг). Реализуйте вывод информации о продукте с расчетом стоимости доставки.

Вариант 5: Создайте класс SoftwareProduct, наследующий Product. Добавьте поле licenseKey (лицензионный ключ) и метод ValidateLicense, который проверяет правильность лицензионного ключа (например, должен состоять из 16 символов). Реализуйте вывод информации о продукте с проверкой лицензии.

Индивидуальное задание №2: Работа с абстрактными классами и наследованием

Вариант 1: Создайте абстрактный класс Shape, представляющий геометрическую фигуру, с абстрактными методами CalculateArea() и CalculatePerimeter(). Реализуйте два класса, наследующих Shape: Circle и Rectangle. В классе Circle реализуйте методы для расчета площади и периметра круга, а в классе Rectangle — для прямоугольника. Реализуйте метод, который будет выводить информацию о фигуре, её площади и периметре.

Вариант 2: Создайте абстрактный класс Animal, представляющий животное, с абстрактными методами MakeSound() и Move(). Реализуйте два класса, наследующих Animal: Dog и Bird. В классе Dog реализуйте методы, которые будут выводить звук собаки и описание её передвижения, а в классе Bird — звук птицы и описание её полета. Реализуйте метод для вывода информации о каждом животном.

Вариант 3: Создайте абстрактный класс Appliance, представляющий бытовой прибор, с абстрактным методом TurnOn(). Реализуйте два класса, наследующих Appliance: WashingMachine и Refrigerator. В классе WashingMachine реализуйте метод, имитирующий включение стиральной машины, а в классе Refrigerator — включение холодильника. Реализуйте метод, который будет выводить информацию о включении каждого прибора.

Вариант 4: Создайте абстрактный класс Payment, представляющий платеж, с абстрактным методом ProcessPayment(). Реализуйте два класса, наследующих Payment: CreditCardPayment и PayPalPayment. В классе CreditCardPayment реализуйте метод, имитирующий обработку платежа через кредитную карту, а в классе PayPalPayment — обработку платежа через PayPal. Реализуйте метод для вывода информации о процессе каждого платежа.

Вариант 5: Создайте абстрактный класс Employee, представляющий сотрудника, с абстрактными методами CalculateSalary() и GetPosition(). Реализуйте два класса, наследующих Employee: Manager и Developer. В классе Manager реализуйте методы для расчета зарплаты менеджера и получения его должности, а в классе Developer — методы для расчета зарплаты разработчика и получения его должности. Реализуйте метод для вывода информации о зарплате и должности каждого сотрудника.

Индивидуальное задание №3: Использование интерфейсов и реализации различных классов

Вариант 1: Создайте интерфейс IDriveable, представляющий транспортное средство, с методами Start() и Stop(). Реализуйте два класса: Car и Bike, которые будут реализовывать интерфейс IDriveable. В классе Car реализуйте методы для запуска и остановки автомобиля, а в классе Bike — для запуска и остановки велосипеда. Реализуйте метод, который будет выводить информацию о запуске и остановке каждого транспортного средства.

Вариант 2: Создайте интерфейс IPayable, представляющий объект, за который можно заплатить, с методом Pay(). Реализуйте два класса: Invoice и Subscription, которые будут реализовывать интерфейс IPayable. В классе Invoice реализуйте метод для оплаты счета, а в классе Subscription — метод для оплаты подписки. Реализуйте метод для вывода информации об оплате каждого объекта.

Вариант 3: Создайте интерфейс IPlayable, представляющий играемый объект, с методами Play() и Pause(). Реализуйте два класса: Song и Video, которые будут реализовывать интерфейс IPlayable. В классе Song реализуйте методы для воспроизведения и паузы песни, а в классе Video — для воспроизведения и паузы видео. Реализуйте метод для вывода информации о воспроизведении и паузе каждого объекта.

Вариант 4: Создайте интерфейс ICookable, представляющий объект, который можно приготовить, с методами Prepare() и Cook(). Реализуйте два класса: Pizza и Soup, которые будут реализовывать интерфейс ICookable. В классе Pizza реализуйте методы для подготовки и приготовления пиццы, а в классе Soup — для подготовки и приготовления супа. Реализуйте метод для вывода информации о подготовке и приготовлении каждого блюда.

Вариант 5: Создайте интерфейс IBookable, представляющий объект, который можно забронировать, с методами Book() и CancelBooking(). Реализуйте два класса: HotelRoom и Flight, которые будут реализовывать интерфейс IBookable. В классе HotelRoom реализуйте методы для бронирования и отмены бронирования гостиничного номера, а в классе Flight — для бронирования и отмены бронирования авиарейса. Реализуйте метод для вывода информации о бронировании и отмене бронирования каждого объекта.

Оформление отчета

1. Титульный лист: название лабораторной работы, фамилия, имя, отчество, группа студента, дата выполнения.
2. Ход работы: описание выполнения каждого задания с исходным кодом.
3. Выводы: что было изучено и выполнено в ходе работы, какие сложности возникли и как они были решены.

Критерии оценки

1. Полнота выполнения: правильное выполнение всех заданий.
2. Качество кода: читаемость, структурированность, использование комментариев.
3. Отчет: правильное и полное оформление всех разделов отчета.
4. Тестирование: правильность работы программы на примерах, отсутствие ошибок.