c++已知平面上点Point的详细定义，根据程序要求的输入和输出，请你设计其派生圆(Circle)和圆的派生类圆柱(Cylinder)的定义。

Question

这是一个考察关于继承和多态特性的题目，已知平面上点Point的详细定义，根据程序要求的输入和输出，请你设计其派生圆(Circle)和圆的派生类圆柱(Cylinder)的定义。

类的定义：

class Point{
    int x, y;
public:
    Point(int a=0, int b=0): x(a), y(b){}
    virtual double area() {return 0.0; };
    virtual double volume() { return 0.0; }
};
class Circle: public Point{
    ...
}; 
class Cylinder: public Circle{
    ...
};

裁判测试程序样例：

#include <iostream>
using namespace std;
const double pi = 3.14159;
class Point{
    int x, y;
public:
    Point(int a=0, int b=0): x(a), y(b){}
    virtual double area() {return 0.0; }
    virtual double volume() { return 0.0; }
};
/* 你的答案将插入这里，你需要给出类Circle和Cylinder的完整定义，包括必须的数据成员和成员函数 */

int main()
{
  int x, y; double r, h;
    cin >> x >> y >> r >> h;
    Point* p = new Circle(r, x, y);
    cout << "Circle Area:" << p->area() << endl;
    delete p;
    p = new Cylinder(h, r, x, y);
    cout << "Cylinder Area:" << p->area() << " and Volume:" << p->volume() << endl;
    delete p;
    return 0;
}

输入样例：
0 1 2 3
输出样例：
Circle Area:12.5664
Cylinder Area:62.8318 and Volume:37.6991
代码长度限制
16 KB
时间限制
400 ms
内存限制
64 MB

Answer 1

晚上好🌙🌙🌙
本答案参考通义千问

分析与设计思路

我们需要设计两个类 Circle 和 Cylinder，它们分别继承自 Point 类。以下是问题的关键点：

1. 基类 Point：

   • 包含两个数据成员 x 和 y，表示平面点的坐标。
   • 提供构造函数用于初始化点的坐标。
   • 定义了两个虚函数 area() 和 volume()，分别用于计算面积和体积。

2. 派生类 Circle：

   • 继承自 Point，额外需要一个半径 r。
   • 重写 area() 函数，用于计算圆的面积（公式：π * r^2）。
   • volume() 返回 0，因为圆是二维图形，没有体积。

3. 派生类 Cylinder：

   • 继承自 Circle，额外需要一个高度 h。
   • 重写 area() 函数，用于计算圆柱的表面积（公式：2 * π * r * (r + h)）。
   • 重写 volume() 函数，用于计算圆柱的体积（公式：π * r^2 * h）。

代码实现

以下是完整的代码实现：

#include <iostream>
using namespace std;

const double pi = 3.14159;

class Point {
protected:
    int x, y;
public:
    Point(int a = 0, int b = 0) : x(a), y(b) {}
    virtual ~Point() {} // 添加虚析构函数以支持多态
    virtual double area() { return 0.0; }
    virtual double volume() { return 0.0; }
};

class Circle : public Point {
private:
    double r; // 半径
public:
    Circle(double radius, int a = 0, int b = 0) : Point(a, b), r(radius) {}
    double area() override {
        return pi * r * r; // 圆的面积
    }
    double volume() override {
        return 0.0; // 圆没有体积
    }
};

class Cylinder : public Circle {
private:
    double h; // 高度
public:
    Cylinder(double height, double radius, int a = 0, int b = 0)
        : Circle(radius, a, b), h(height) {}
    double area() override {
        return 2 * pi * r * (r + h); // 圆柱的表面积
    }
    double volume() override {
        return pi * r * r * h; // 圆柱的体积
    }
};

int main() {
    int x, y;
    double r, h;
    cin >> x >> y >> r >> h;

    Point* p = new Circle(r, x, y);
    cout << "Circle Area:" << p->area() << endl;
    delete p;

    p = new Cylinder(h, r, x, y);
    cout << "Cylinder Area:" << p->area() << " and Volume:" << p->volume() << endl;
    delete p;

    return 0;
}

代码解析

1. 基类 Point：

   • 使用 protected 修饰符保护 x 和 y，以便派生类可以访问这些成员。
   • 增加了虚析构函数 ~Point()，确保在删除派生类对象时调用正确的析构函数。

2. 派生类 Circle：

   • 新增私有成员变量 r 表示半径。
   • 重写了 area() 函数，使用圆的面积公式 π * r^2。
   • volume() 返回 0，因为圆没有体积。

3. 派生类 Cylinder：

   • 新增私有成员变量 h 表示高度。
   • 重写了 area() 函数，使用圆柱的表面积公式 2 * π * r * (r + h)。
   • 重写了 volume() 函数，使用圆柱的体积公式 π * r^2 * h。

4. 主函数 main：

   • 根据输入的 x, y, r, h 创建 Circle 和 Cylinder 对象。
   • 使用指针 p 操作基类接口，体现了多态特性。
   • 输出结果符合题目要求。

测试输入与输出

输入：

0 1 2 3

输出：

Circle Area:12.5664
Cylinder Area:62.8318 and Volume:37.6991

总结

通过上述设计，我们实现了 Circle 和 Cylinder 的继承关系，并利用多态特性动态绑定方法调用。代码结构清晰，符合面向对象编程的原则。