工厂方法模式

一、工厂方法模式简介(Brief Introduction

工厂方法模式(Factory Method Pattern),定义一个用于创建对象的接口,让子类决定实例化哪一个类,工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类中。

二、解决的问题(What To Solve

       工厂方法模式较简单工厂模式,修改时关闭的,扩展时开放的,完全符合开放-封闭原则。工厂方法使一个类的实例化延迟到其子类中。

三、工厂方法模式分析(Analysis

1、工厂方法模式结构

Product抽象类,定义工厂方法所创建的对象接口。
ConcreteProduct实现类,具体的产品,实现Product接口。
Factory抽象类,声明工厂方法,该方法返回一个Product类型的对象。
ConcreteFactory,抽象工厂类Factory的具体实现,返回一个ConcreteProduct实例

四.实例分析(Example

1、场景

一个简单计算器,具有简单的加操作和减操作。结构如下图所示
 
Factory:抽象工厂方法类.
AddFactory:加法工厂
SubFactory,减法工厂.
Operation:抽象操作类
AddOperation:加法操作
SubOperation:减法操作

2、代码

1抽象操作类Operation及其具体实现类AddOperationSubOperation
/// <summary>
/// 抽象操作类
/// </summary>
public abstract class Operation
{
    public int numberA;
    public int numberB;
    public abstract int GetResult();
}
/// <summary>
/// 加法操作
/// </summary>
public class AddOperation : Operation
{
    public override int GetResult()
    {
       return (this.numberA + this.numberB);
    }
}
/// <summary>
/// 减法操作
/// </summary>
public class SubOperation : Operation
{
    public override int GetResult()
    {
        return (this.numberA - this.numberB);
    }
}
 
2、抽象工厂类Factory及其具体工厂类AddFactorySubFactory
public abstract class Factory
{
    public abstract Operation CreateOperation();
}
 
public class AddFactory : Factory
{
    public override Operation CreateOperation()
    {
        return new AddOperation();
    }
}
 
public class SubFactory:Factory
{
    public override Operation CreateOperation()
    {
        return new SubOperation();
    }
}
 
3、客户端代码
static void Main(string[] args)
{
    Console.WriteLine("使用工厂方法进行计算");
    Factory factory1 = new AddFactory();
    Operation operation1= factory1.CreateOperation();
    operation1.numberA = 10;
    operation1.numberB = 20;
    Console.WriteLine("{0}+{1}={2}", operation1.numberA, operation1.numberB, operation1.GetResult());
 
    Factory factory2 = new SubFactory();
    Operation operation2 = factory2.CreateOperation();
    operation2.numberA = 10;
    operation2.numberB = 20;
    Console.WriteLine("{0}+{1}={2}", operation2.numberA, operation2.numberB, operation2.GetResult());
    Console.Read();
}

3、实例运行结果

五、总结(Summary

本文对工厂方法模式(Factory Method Pattern)的概念及其设计结构图简单地进行了描述,同样也以一个计算器的实例进行了说明,工厂方法模式较简单工厂模式,修改时关闭的,扩展时开放的,完全符合开放-封闭原则.
内容概要:本文介绍了一个基于冠豪猪优化算法(CPO)的无人机三维路径规划项目,利用Python实现了在复杂三维环境中为无人机规划安全、高效、低能耗飞行路径的完整解决方案。项目涵盖空间环境建模、无人机动力学约束、路径编码、多目标代价函数设计以及CPO算法的核心实现。通过体素网格建模、动态障碍物处理、路径平滑技术和多约束融合机制,系统能够在高维、密集障碍环境下快速搜索出满足飞行可行性、安全性与能效最优的路径,并支持在线重规划以适应动态环境变化。文中还提供了关键模块的代码示例,包括环境建模、路径评估和CPO优化流程。; 适合人群:具备一定Python编程基础和优化算法基础知识,从事无人机、智能机器人、路径规划或智能优化算法研究的相关科研人员与工程技术人员,尤其适合研究生及有一定工作经验的研发工程师。; 使用场景及目标:①应用于复杂三维环境下的无人机自主导航与避障;②研究智能优化算法(如CPO)在路径规划中的实际部署与性能优化;③实现多目标(路径最短、能耗最低、安全性最高)耦合条件下的工程化路径求解;④构建可扩展的智能无人系统决策框架。; 阅读建议:建议结合文中模型架构与代码示例进行实践运行,重点关注目标函数设计、CPO算法改进策略与约束处理机制,宜在仿真环境中测试不同场景以深入理解算法行为与系统鲁棒性。
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