设计圆和圆柱体

本文介绍了一个使用Java实现的几何图形类设计案例,包括Circle和Cylinder类的定义及其属性和方法。通过Main类实现了根据用户输入创建相应图形对象,并计算输出其相关属性。

编写一个完整的Java Application 程序。包含类Circle、Cylinder、Main,具体要求如下。

(1)编写类Circle,表示圆形对象,包含以下成员
①属性:
1)  radius:私有,double型,圆形半径;
②方法:
1)  Circle(double radius), 构造方法,用参数设置圆的半径
2)  Circle(),构造方法,将圆形初始化为半径为0。
3)  void setRadius(double r):用参数r设置radius的值
4)  double getRadius():返回radius的值
5)  double getArea(),返回圆形的面积
6)  double getPerimeter(),返回圆形的周长
7)  public String toString( ),将把当前圆对象的转换成字符串形式,例如圆半径为10.0,返回字符串"Circle(r:10.0)"。
(2)编写一个类Cylinder,表示圆柱形对象,包含以下成员
①属性:
1)  height:私有,double型,圆柱体高度;
2)  circle:私有,Circle类型,圆柱体底面的圆形;
②方法:
1)  Cylinder(double height,Circle circle), 构造方法,用参数设置圆柱体的高度和底面的圆形
2)  Cylinder(),构造方法,将圆柱体的高度初始化为0,底面圆形初始化为一个半径为0的圆形。
3)  void setHeight(double height):用参数height设置圆柱体的高度
4)  double getHeight():返回圆柱体的高度
5)  void setCircle(Circle circle):用参数circle设置圆柱体底面的圆形
6)  Circle getCircle():返回圆柱体底面的圆形
7)  double getArea(),重写Circle类中的area方法,返回圆柱体的表面积
8)  double getVolume(),返回圆柱体的体积
9)  public String toString( ),将把当前圆柱体对象的转换成字符串形式,例如半径为10.0,高为5.0,返回字符串"Cylinder(h:5.0,Circle(r:10.0))"。
(3)编写公共类Main,在main()方法中实现如下功能
输入一个整数n,表示有n个几何图形。
对于每一个几何图形,先输入一个字符串,“Circle”表示圆形,“Cylinder”表示圆柱体。
如果是圆形,输入一个浮点数表示其半径。要求计算其面积和周长并输出。
如果是圆柱体,输入两个浮点数分别表示其半径和高度。要求计算其面积和体积并输出。

将以下代码附在自己的代码后面:

public class Main{
    public static void main(String args[]) {
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        int n = input.nextInt();
        for(int i = 0; i < n; i++) {
            String str = input.next();
            if(str.equals("Circle")) {
                Circle c = new Circle(input.nextDouble());
                System.out.println("The area of " + c.toString() + " is " + String.format("%.2f",c.getArea()));
                System.out.println("The perimeterof " + c.toString() + " is "+ String.format("%.2f",c.getPerimeter()));
            } else if(str.equals("Cylinder")) {
                Cylinder r = new Cylinder(input.nextDouble(), new Circle(input.nextDouble()));
                System.out.println("The area of " + r.toString() + " is " + String.format("%.2f",r.getArea()));
                System.out.println("The volume of " + r.toString() + " is " + String.format("%.2f",r.getVolume()));
            }
        }
    }
}

输入格式:

第一行输入一个整数n,表示有n个几何图形。
以下有n行,每行输入一个几何图形的数据。
每行先输入一个字符串表示几何图形的类型,“Circle”表示圆形,“Cylinder”表示圆柱体。
如果是圆形,输入一个浮点数表示其半径。
如果是圆柱体,输入两个浮点数分别表示其半径和高度。

输出格式:

如果是圆形,要求计算其面积和周长并输出。
如果是圆柱体,要求计算其面积和体积并输出。
注意,圆周率用Math.PI

输入样例:

在这里给出一组输入。例如:

4
Circle 10.0
Cylinder 10.0 10.0
Circle 1.1
Cylinder 1.1 3.4

输出样例:

在这里给出相应的输出。例如:

The area of Circle(r:10.0) is 314.16
The perimeterof Circle(r:10.0) is 62.83
The area of Cylinder(h:10.0,Circle(r:10.0)) is 1256.64
The volume of Cylinder(h:10.0,Circle(r:10.0)) is 3141.59
The area of Circle(r:1.1) is 3.80
The perimeterof Circle(r:1.1) is 6.91
The area of Cylinder(h:1.1,Circle(r:3.4)) is 96.13
The volume of Cylinder(h:1.1,Circle(r:3.4)) is 39.95


答案

import java.util.Scanner;

public class Main{
    public static void main(String args[]) {
        Scanner input = new Scanner(System.in);
        int n = input.nextInt();
        for(int i = 0; i < n; i++) {
            String str = input.next();
            if(str.equals("Circle")) {
                Circle c = new Circle(input.nextDouble());
                System.out.println("The area of " + c.toString() + " is " + String.format("%.2f",c.getArea()));
                System.out.println("The perimeterof " + c.toString() + " is "+ String.format("%.2f",c.getPerimeter()));
            } else if(str.equals("Cylinder")) {
                Cylinder r = new Cylinder(input.nextDouble(), new Circle(input.nextDouble()));
                System.out.println("The area of " + r.toString() + " is " + String.format("%.2f",r.getArea()));
                System.out.println("The volume of " + r.toString() + " is " + String.format("%.2f",r.getVolume()));
            }
        }
    }
}

class Circle{
    private double radius;

    public Circle(double radius){
        this.radius = radius;
    }
    public Circle(){
        radius = 0;
    }
    public void setRadius(double r){
        radius = r;
    }
    public double getRadius(){
        return this.radius;
    }
    public double getArea(){
        return Math.PI * radius * radius;
    }
    public double getPerimeter(){
        return 2 * Math.PI * radius;
    }
    @Override
    public String toString(){
        return "Circle(r:" + radius + ")";
    }
}

class Cylinder{
    private double height;
    private Circle circle;

    public Cylinder(double height, Circle circle){
        this.height = height;
        this.circle = circle;
    }
    public Cylinder(){
        height = 0;
        circle = new Circle(0);
    }
    public void setHeight(double height){
        this.height = height;
    }
    public double getHeight(){
        return height;
    }
    public void setCircle(Circle circle){
        this.circle = circle;
    }
    public Circle getCircle(){
        return circle;
    }
    public double getArea(){
        return 2 * Math.PI * circle.getRadius() * circle.getRadius() + 2 * Math.PI * circle.getRadius() * height;
    }
    public double getVolume(){
        return Math.PI * circle.getRadius() * circle.getRadius() * height;
    }
    @Override
    public String toString(){
        return "Cylinder(h:" + height + "," + circle.toString() + ")";
    }
}
### 设计圆柱体 为了满足需求,在编程中可以创建两个 `Circle` `Cylinder` 来表示平面几何中的柱形对象。以下是具体设计思路: #### (Circle) 定义一个名为 `Circle` 的,该应具有私有成员变量来存储半径,并提供公有的方法用于设置半径以及计算并返回面积周长。 ```cpp class Circle { private: double radius; // 半径作为私有属性 public: // 构造函数初始化列表方式实现无参构造与带参数构造 Circle() : radius(0.0) {} explicit Circle(double r) : radius(r) {} // 设置半径的方法 void setRadius(double new_radius); // 计算面积的方法 double getArea(); // 计算周长的方法 double getCircumference(); }; ``` 对于上述提到的功能,具体的实现在这里给出: ```cpp void Circle::setRadius(double new_radius) { if(new_radius >= 0){ this->radius = new_radius; } } double Circle::getArea(){ return M_PI * pow(this->radius, 2); // 使用π乘以半径平方得到面积[^1] } double Circle::getCircumference(){ return 2 * M_PI * this->radius; // 周长等于直径乘以π } ``` #### 圆柱体 (Cylinder) 基于已有的 `Circle` 型,进一步扩展成三维空间内的柱形状——即增加高度这一维度的信息处理能力。因此还需要额外引入一个新的公共接口用来获取/修改这个新增加的高度值,并且能够根据底面的数据加上新的尺寸信息完成体积其他特性的运算逻辑。 ```cpp #include <iostream> using namespace std; // 继承自 Circle 以便共享相同的基元操作 class Cylinder : public Circle{ protected: double height; // 新增保护级成员变量代表高度 public: // 默认构造器设定初始状态下的零值 Cylinder():height(0){}; // 参数化构造允许直接传入完整的描述信息 Cylinder(double rad,double h):Circle(rad),height(h){}; // 复制构造函数确保深复制行为正确执行 Cylinder(const Cylinder &cyl):Circle(cyl.radius),height(cyl.height){} // 提供访问器变异器管理内部字段 void setHeight(double); double getHeight() const {return height;} // 添加新特性:表面总面积(侧面积+上下两底) double getTotalSurfaceArea(); // 实现体积计算公式 V=πr²h double getVolume(); }; ``` 下面是这些附加功能的具体实现细节: ```cpp void Cylinder::setHeight(double new_height){ if(new_height>=0){ this->height=new_height; }else{ cout<<"Invalid input for cylinder's height."<<endl; } } double Cylinder::getTotalSurfaceArea(){ return 2*M_PI*this->radius*(this->radius + this->height); // 总表面积包括侧面顶部底部[^2] } double Cylinder::getVolume(){ return M_PI*pow(this->radius,2)*this->height; // 应用给定的体积公式 } ``` 通过这种方式构建出来的 `Circle` 及其派生 `Cylinder` 不仅实现了基本的要求,还考虑到了面向对象设计原则中的继承关系,使得代码更加模块化易于维护发展。
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