C++ Point 类和 Circle 类结构详解：实现坐标点和圆形对象

C++ Point 类和 Circle 类结构详解

本教程将深入解析 C++ 中的 Point 类和 Circle 类，涵盖构造函数、坐标设置、数据成员、重载运算符等关键内容，并提供详细代码示例。

Point 类结构说明

Point 类表示二维平面上的一个点，其数据成员包括：

• 私有数据成员：
  • x (double 型)：X 坐标。
  • y (double 型)：Y 坐标。

Point 类的成员函数包括：

• 有参构造函数： Point(double, double)，其中参数分别为 X 坐标和 Y 坐标，默认值均为 0。
• 公有函数成员：
  • void setX(double)：设置 X 坐标。
  • double getX() const：返回 X 坐标。
  • void setY(double)：设置 Y 坐标。
  • double getY() const：返回 Y 坐标。
• 重载运算符：
  • <<：实现 Point 对象的格式输出，输出格式要求为：

  (<X坐标>,<Y坐标>)
  

  例如：(1.0,2.0) 等。
  • >>：实现 Point 对象的格式输入，输入格式要求为：

  (<X坐标>,<Y坐标>)
  

  例如：(1.0,2.0) 等。

Plane 类结构说明

Plane 类是平面图形的抽象基类，其成员函数包括：

• 纯虚函数：
  • virtual double length() const：用于计算平面图形的周长。
  • virtual double area() const：用于计算平面图形的面积。

Circle 类结构说明

Circle 类表示一个圆形，公有派生自 Point 类和 Plane 类，其结构说明如下：

• 数据成员：

  • 圆心坐标： 继承自 Point 类。
  • 保护静态数据常量： PI (double 型)，其值为 3.14159。
  • 私有数据成员： radius (double 型)：半径。

• 成员函数：

  • 有参构造函数： Circle(double, double, double)，其中函数参数包括圆心坐标和半径，圆心调用 Point 类构造函数进行构造，各参数默认值为 0。
  • 公有函数成员：
    • void setR(double)：设置 radius。
    • double getR() const：返回 radius。
  • 重载函数：
    • double area() const：计算圆的面积。
    • double length() const：计算圆的周长。
  • 重载运算符：
    • <<：实现 Circle 对象的格式输出，输出格式要求为：

    ((<X坐标>,<Y坐标>),<半径>)
    

    例如：((1.0,2.0),3.0) 等。
    • >>：实现 Circle 对象的格式输入，输入格式要求为：

    ((<X坐标>,<Y坐标>),<半径>)
    

    例如：((1.0,2.0),3.0) 等。

main(void) 说明

main(void) 函数的操作顺序描述如下：

1. 读入 Point 对象： 已输入的 d1、d2 来构造 Point 对象 p，并将 p 用 << 写入文本文件 s3.txt 中。
2. 从文本文件读入 Point 对象： 将文本文件 s3.txt 打开，应用 >> 操作将里面的数据读入到 Point 对象 p 中。
3. 构造 Circle 对象： 利用 Point 对象 p 的数据设置 Circle 对象 c，设置要求：
   • 将 c 的圆心 X 坐标设置为 p 的 Y 坐标。
   • 将 c 的圆心 Y 坐标设置为 p 的 X 坐标。
   • 将 c 的半径设置为 p 的 Y 坐标与 X 坐标的和。 并将设置好的 c 写入二进制文件 b3.dat 中。
4. 从二进制文件读入 Circle 对象： 将二进制文件 b3.dat 打开，将里面的数据读入到 Circle 对象 c 中。
5. 调用计算函数： 最后以 c 对象为参数调用 f 函数（假设 f 函数用于计算圆的面积或周长）。

输入样例：

1.0 2.1

输出样例：

30.1907
19.4779

分析

• Point 类的实现比较简单，只需要实现构造函数和设置、获取坐标的函数即可。重载输入输出运算符也比较简单，只需要按照格式读入或输出即可。

• 对于 Circle 类，需要实现构造函数、获取和设置半径的函数、面积和周长的计算函数。由于圆心坐标继承自 Point 类，因此可以直接使用 Point 类的函数进行操作。在圆的面积和周长的计算函数中，需要用到圆的半径，因此需要实现获取和设置半径的函数。

• 在 main 函数中，需要读入 Point 类型的对象，并将其输出到文本文件。然后从文本文件中读入 Point 类型的对象，根据其坐标计算出圆的半径并构造 Circle 类型的对象，将其输出到二进制文件。最后从二进制文件中读入 Circle 类型的对象，并调用其周长和面积的计算函数。

代码示例：

#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

class Point {
private:
    double x;
    double y;
public:
    Point(double x = 0, double y = 0) : x(x), y(y) {}
    void setX(double x) { this->x = x; }
    double getX() const { return x; }
    void setY(double y) { this->y = y; }
    double getY() const { return y; }
    friend ostream& operator<<(ostream& out, const Point& p) {
        out << '(' << p.x << ',' << p.y << ')';
        return out;
    }
    friend istream& operator>>(istream& in, Point& p) {
        char c;
        in >> c >> p.x >> c >> p.y >> c;
        return in;
    }
};

class Plane {
public:
    virtual double length() const = 0;
    virtual double area() const = 0;
};

class Circle : public Point, public Plane {
protected:
    static const double PI = 3.14159;
private:
    double radius;
public:
    Circle(double x = 0, double y = 0, double radius = 0) : Point(x, y), radius(radius) {}
    void setR(double radius) { this->radius = radius; }
    double getR() const { return radius; }
    double area() const override { return PI * radius * radius; }
    double length() const override { return 2 * PI * radius; }
    friend ostream& operator<<(ostream& out, const Circle& c) {
        out << '(' << c.getX() << ',' << c.getY() << ')' << ',' << c.radius << ')';
        return out;
    }
    friend istream& operator>>(istream& in, Circle& c) {
        char ch;
        in >> ch >> c.x >> ch >> c.y >> ch >> c.radius >> ch;
        return in;
    }
};

int main() {
    double d1, d2;
    cout << "请输入 X 坐标和 Y 坐标：";
    cin >> d1 >> d2;

    Point p(d1, d2);
    ofstream ofs("s3.txt");
    ofs << p << endl;
    ofs.close();

    ifstream ifs("s3.txt");
    ifs >> p;
    ifs.close();

    Circle c(p.getY(), p.getX(), p.getY() + p.getX());
    ofstream bofs("b3.dat", ios::binary);
    bofs << c << endl;
    bofs.close();

    ifstream bifs("b3.dat", ios::binary);
    bifs >> c;
    bifs.close();

    cout << "圆的周长：" << c.length() << endl;
    cout << "圆的面积：" << c.area() << endl;

    return 0;
}

注意：

• 以上代码仅供参考，实际应用中可能需要根据具体需求进行调整。
• 为了方便理解，代码中包含了详细的注释。
• 代码中的 f 函数需要根据具体需求进行定义。

通过学习 Point 类和 Circle 类的实现，可以更好地理解面向对象编程的概念，并掌握如何使用 C++ 来实现各种几何图形。