【期末不挂科-C++考前速过系列P5】大二C++实验作业-多态性（3道代码题）【解析，注释】

前言

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程序1：

• 写一个程序，定义抽象基类Container，由它派生出3个派生类：Sphere（球体）、Cylinder（圆柱体）、Cube（正方体）。用虚函数分别计算几种图形的表面积和体积。

以下是一个使用虚函数计算不同图形表面积和体积的示例程序：

#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;

// 抽象基类：Container
class Container {
public:
    virtual double calculateSurfaceArea() = 0;
    virtual double calculateVolume() = 0;
};

// 派生类：Sphere（球体）
class Sphere : public Container {
private:
    double radius;

public:
    Sphere(double r) : radius(r) {}

    double calculateSurfaceArea() override {
        return 4 * M_PI * radius * radius;
    }

    double calculateVolume() override {
        return (4.0 / 3.0) * M_PI * radius * radius * radius;
    }
};

// 派生类：Cylinder（圆柱体）
class Cylinder : public Container {
private:
    double radius;
    double height;

public:
    Cylinder(double r, double h) : radius(r), height(h) {}

    double calculateSurfaceArea() override {
        return 2 * M_PI * radius * radius + 2 * M_PI * radius * height;
    }

    double calculateVolume() override {
        return M_PI * radius * radius * height;
    }
};

// 派生类：Cube（正方体）
class Cube : public Container {
private:
    double sideLength;

public:
    Cube(double s) : sideLength(s) {}

    double calculateSurfaceArea() override {
        return 6 * sideLength * sideLength;
    }

    double calculateVolume() override {
        return sideLength * sideLength * sideLength;
    }
};

int main() {
    Sphere s(5);
    Cylinder c(3, 7);
    Cube cu(4);

    cout << "Sphere Surface Area: " << s.calculateSurfaceArea() << endl;
    cout << "Sphere Volume: " << s.calculateVolume() << endl;

    cout << "Cylinder Surface Area: " << c.calculateSurfaceArea() << endl;
    cout << "Cylinder Volume: " << c.calculateVolume() << endl;

    cout << "Cube Surface Area: " << cu.calculateSurfaceArea() << endl;
    cout << "Cube Volume: " << cu.calculateVolume() << endl;

    return 0;
}

在这个示例中，我们定义了抽象基类 Container，并派生出了 Sphere（球体）、Cylinder（圆柱体）和
Cube（正方体）三个派生类。每个派生类都实现了 calculateSurfaceArea 和 calculateVolume
虚函数来计算不同图形的表面积和体积。在 main 函数中，我们创建了每种图形的实例，并输出了它们的表面积和体积。

程序2：

• 编写程序：定义抽象基类Shape，area( )为求图形面积的虚成员函数。由它派生出三个派生类：Circle（圆形）、Rectangle（长方形）、和Triangle （三角形），用虚函数area分别计算各种图形的面积。在主函数中，分别创建派生类的对象并计算其面积，求出它们的面积的和。要求用基类指针数组，使它的每一个元素指向一个派生类的对象，以体现多态性。

以下是一个使用多态性的示例程序，根据要求定义了抽象基类 Shape 和三个派生类 Circle（圆形）、Rectangle（长方形）和 Triangle（三角形）：

#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;

// 抽象基类：Shape
class Shape {
public:
    virtual double area() = 0;
};

// 派生类：Circle（圆形）
class Circle : public Shape {
private:
    double radius;

public:
    Circle(double r) : radius(r) {}

    double area() override {
        return M_PI * radius * radius;
    }
};

// 派生类：Rectangle（长方形）
class Rectangle : public Shape {
private:
    double length;
    double width;

public:
    Rectangle(double l, double w) : length(l), width(w) {}

    double area() override {
        return length * width;
    }
};

// 派生类：Triangle（三角形）
class Triangle : public Shape {
private:
    double base;
    double height;

public:
    Triangle(double b, double h) : base(b), height(h) {}

    double area() override {
        return 0.5 * base * height;
    }
};

int main() {
    Shape* shapes[3];
    shapes[0] = new Circle(5);
    shapes[1] = new Rectangle(4, 6);
    shapes[2] = new Triangle(3, 8);

    double totalArea = 0;
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        totalArea += shapes[i]->area();
    }

    cout << "Total area of all shapes: " << totalArea << endl;

    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        delete shapes[i];
    }

    return 0;
}

在这个示例中，我们定义了抽象基类 Shape，并派生出了 Circle（圆形）、Rectangle（长方形）和
Triangle（三角形）三个派生类。每个派生类都实现了虚函数 area 来计算不同图形的面积。在 main
函数中，我们创建了一个基类指针数组，使其每个元素指向一个派生类的对象，以体现多态性。然后我们计算了每个图形的面积，并求出它们的面积的和。最后，记得释放动态分配的内存。

程序3：

• 计算正方体、球体、圆柱体的体积。要求：定义基类shape，在其中定义求体积的纯虚函数volume，并定义一个数据成员r，它可作为球体的半径、正方体的边长以及圆柱体的底面圆半径。由shape类派生出3个类，分别是正方体类、球体类和圆柱体类，在这3个类中都具有求体积的重定义版本。在主函数中统一求3种对象的体积，实现多态性。

以下是符合您要求的C++程序，其中定义了一个抽象基类 Shape，并派生出了 Cube（正方体）、Sphere（球体）和 Cylinder（圆柱体）三个派生类：

#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;

// 抽象基类：Shape
class Shape {
public:
    virtual double volume() = 0;
};

// 派生类：Cube（正方体）
class Cube : public Shape {
private:
    double sideLength;

public:
    Cube(double s) : sideLength(s) {}

    double volume() override {
        return sideLength * sideLength * sideLength;
    }
};

// 派生类：Sphere（球体）
class Sphere : public Shape {
private:
    double radius;

public:
    Sphere(double r) : radius(r) {}

    double volume() override {
        return (4.0 / 3.0) * M_PI * pow(radius, 3);
    }
};

// 派生类：Cylinder（圆柱体）
class Cylinder : public Shape {
private:
    double radius;
    double height;

public:
    Cylinder(double r, double h) : radius(r), height(h) {}

    double volume() override {
        return M_PI * pow(radius, 2) * height;
    }
};

int main() {
    Shape* shapes[3];
    shapes[0] = new Cube(5); // 正方体边长为5
    shapes[1] = new Sphere(3); // 球体半径为3
    shapes[2] = new Cylinder(4, 6); // 圆柱体底面圆半径为4，高度为6

    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        cout << "Volume of shape " << i+1 << ": " << shapes[i]->volume() << endl;
    }

    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        delete shapes[i];
    }

    return 0;
}

在这个示例中，我们定义了抽象基类 Shape，并派生出了 Cube（正方体）、Sphere（球体）和
Cylinder（圆柱体）三个派生类。每个派生类都实现了虚函数 volume 来计算不同图形的体积。在 main
函数中，我们创建了一个基类指针数组，使其每个元素指向一个派生类的对象，以体现多态性。然后我们计算了每个图形的体积，并输出结果。最后，记得释放动态分配的内存。