Chương 1 Lập trình hướng đối tượng

LẬP TRÌNH HƯỚNG ðỐI TƯỢNG Chương 1 9/30/2009 1 Nội dung • Lập trình thông thường. • Lập trình hướng ñối tượng. • Unified Modeling Language - UML. 2 Lập trình thông thường • Lập trình tuyến tính – Tư duy theo lối tuần tự, ñơn giản. – ðơn luồng và các công việc ñược thực hiện tuần tự trong luồng ñó. – Tồn tại trong modul nhỏ của phương pháp lập trình khác. – Không giải quyết ñược các yêu cầu phức tạp. 3 Lập trình thông thường (tt) • Lập trình cấu trúc – Cấu trúc dữ liệu: cách tổ chức dữ liệu, mô tả bài Cấu trúc dữ liệu + Giải thuật = Chương trình toán dưới dạng ngôn ngữ lập trình. – Giải thuật: một quy trình ñể thực hiện một công việc xác ñịnh. 4 Lập trình thông thường (tt) • Lập trình cấu trúc (tt) – Phân chia chương trình chính thành các chương trình con cho phù hợp với yêu cầu, chức năng và mục ñích của mỗi bài toán – Giải thuật luôn phụ thuộc chặt chẽ vào cấu trúc dữ liệu 5 Lập trình hướng ñối tượng • Một số khái niệm cơ bản • Lập trình hướng ñối tượng Object Oriented Programming – OOP • Các ñặc ñiểm của OOP 6 Một số khái niệm cơ bản • ðối tượng (Object) – Trong thế giới thực: • ñối tượng là một th
c th (entity) cụ thể mà thông thường ta có thể sờ, nhìn thấy hay cảm nhận ñược. – Trong lập trình: • Dùng ñể mô tả 1 người, sự vật hay khái niệm. • ðối tượng là cái mà ứng dụng muốn ñề cập ñến. • Trong hệ thống hướng ñối tượng, mọi thứ ñều là ñối tượng. 7 Một số khái niệm cơ bản (tt) • ðối tượng trong thế giới thực Trạng thái: • màu • hãng sản xuất • model • giá • … Hành ñộng: • Dừng • Chạy • Tăng tốc •Thắng •… xe hơi 8 Một số khái niệm cơ bản (tt) • ðối tượng trong thế giới thực (tt) – Mọi ñối tượng ñều có trạng thái (state) và hành ñộng (behavior) 9 Một số khái niệm cơ bản (tt) • ðối tượng trong lập trình – Thuộc tính, ñặc tính, dữ liệu (attribute, property, data): • Trình bày, mô tả các ñặc ñiểm của ñối tượng. – Phương thức, ứng xử, hàm (method, behavior, function): • Liên quan ñến những thứ ñối tượng làm. • Tác ñộng lên dữ liệu của ñối tượng. 10 Một số khái niệm cơ bản (tt) Thuộc tính: •tiêu ñề •nội dung •kích thước •màu… Phương thức: •vẽ •di chuyển •ñổi kích thước •ñóng, … 11 12 Một số khái niệm cơ bản (tt) Thuộc tính: •Màu lá •Màu thân •Chiều cao •Tọa ñộ Phương thức: •vẽ 13 Một số khái niệm cơ bản (tt) • Thể hiện (instance) – Thuộc tính ñược xác ñịnh giá trị cụ thể. – ðối tượng cụ thể gọi là một thể hiện. ðối tượng (object) là một thực thể phần mềm bao bọc các thuộc tính bởi các phương thức liên quan. ðối tượng Xe ñạp (là 1 thể hiện) 14 Một số khái niệm cơ bản (tt) • Lớp (class) – Là mẫu (prototype) của các ñối tượng cùng kiểu. – Là khuôn ñể ñổ ra các ñối tượng. – ðịnh nghĩa các thuộc tính và phương thức chung cho các ñối tượng có cùng loại. VD: Lớp XeDap là thiết kế chung cho các ñối tượng xe mini, xe ñòn, xe ñầm, xe ñua, xe leo núi, … 15 Một số khái niệm cơ bản (tt) • Lớp (class) – Lớp tạo ra ñối tượng: bằng cách gán giá trị cụ thể cho các thuộc tính. • Lớp ñược tạo ra khi biên dịch • ðối tượng tạo ra khi thực thi chương trình. ðối tượng là một thể hiện (instance) của 1 lớp 16 NhanVien – Mã nhân viên – Họ và tên – Năm sinh – Nghề nghiệp – ðịa chỉ – Hệ số lương – Chức vụ + Làm việc () + Nghỉ phép () + Lãnh lương () Ông NVA Bà TTB Ông LVC 17 Một số khái niệm cơ bản (tt) • Truyền thông báo – Thông báo (message): là 1 lời yêu cầu 1 hoạt ñộng. – Thông báo bao gồm: • ðối tượng nhận thông ñiệp. • Hoạt ñộng (tên của phương thức thực hiện). • Chi tiết thực hiện (giá trị các tham số). – Truyền thông báo: kích hoạt hàm cùng tên trên 1 ñối tượng ñể yêu cầu thông tin. 18 NhanVien – Mã nhân viên – Họ và tên – Năm sinh – Nghề nghiệp NhanVien – 8494 – NVA – 1970 – Ths Tin học – ðịa chỉ – Hệ số lương – Chức vụ + Làm việc () + Nghỉ phép () + Lãnh lương () Ông NVA – ðH Tây ðô – 3.04 – Giảng viên NVA.nghỉ phép (22/9/2009) 19 Lập trình hướng ñối tượng • Một số khái niệm cơ bản
Lập trình hướng ñối tượng (Object Oriented Programming – OOP) • Các ñặc ñiểm của OOP 20 Lập trình hướng ñối tượng (OOP) Thuộc tính + Hàm = Đối tượng Các thể hiện, đặc tính, trạng thái của đối tượng Các hoạt động, thao tác của đối tượng Mục tiêu chính  Phân tích bài toán thành nhiều ñối tượng.  Quan tâm ñến dữ liệu hơn thủ tục.  Dữ liệu ñược bảo vệ (che giấu) và không thể truy xuất từ bên ngoài ñối tượng. 21 Lập trình hướng ñối tượng (tt) ðối tượng 1 Dữ liệu Hàm  Dữ liệu và thủ tục ñược xử lý chặc chẽ với nhau.  Quan tâm ñến mối liên hệ giữa thủ tục và dữ liệu. Dữ liệu Hàm Dữ liệu Hàm ðối tượng 3 ðối tượng 2  Dễ chỉnh sửa, thêm mới dữ liệu và hàm trong 1 ñối tượng.  Mục tiêu là tăng cường khả năng sử dụng lại. 22 Lập trình hướng ñối tượng (tt) • Sự trừu tượng hóa (abstraction) 23 Lập trình hướng ñối tượng (tt) • Sự trừu tượng hóa (abstraction) – Là bước tiến hóa tiếp theo từ lập trình cấu trúc. – Chỉ quan tâm ñến những ñặc ñiểm cần thiết (phớt lờ ñi những chi tiết) tùy vào ngữ cảnh: VD: Phân tích thông tin của 1 người: - Trong ngữ cảnh làm việc trong trường. - Trong ngữ cảnh học tại trường? NhanVien – Mã nhân viên – Họ và tên – Năm sinh –… 24 OOP 25 Các ñặc ñiểm của OOP • Tính bao gói • Tính thừa kế • Ảo hóa • ða hình 26 Tính bao gói • Là ñặc ñiểm chủ yếu của OOP. • Che giấu việc thực thi chi tiết của 1 ñối tượng. • Ngăn sự tác ñộng từ ñối tượng khác ñến dữ liệu. 27 Ẩn thông tin là 1 tính chất của bao gói 28 Tính bao gói (tt) – Thể hiện sự kết hợp chặc chẽ giữa thuộc tính và phương thức. – ðịnh nghĩa lớp: là việc ñóng gói nhiều thành phần lại với nhau. – Xác ñịnh và giới hạn các ñường truy cập ñến lớp. 29 Tính bao gói (tt) – Các thuộc tính truy cập: – Dùng chung (public): có quyền ñược truy xuất từ bất kỳ vị trí nào. – Dùng riêng (private): chỉ truy xuất ñược từ bên trong lớp (trong các phương thức của lớp ñó). –ðược bảo vệ (protected): chỉ truy xuất ñược từ bên trong lớp và các lớp thừa kế từ nó. 30 Các ñặc ñiểm của OOP • Tính thừa kế (inheritance) – Nhóm các ñặc tính chung lại với nhau. – Sử dụng lại (kế thừa) các ñặc trưng chung (thuộc tính + phương thức) của 1 lớp cho trước. – Ích lợi: • Chia sẻ và sử dụng lại những lớp ñã có: – Tận dụng lại các thuộc tính chung. – Tận dụng lại các thao tác tương tự. • Thiết kế lớp gọn nhẹ, ñơn giản hơn. 31 Các ñặc ñiểm của OOP • Tính thừa kế (tt) – Chú ý: tránh thiết kế sai về mặt ý nghĩa. VD: Lớp XeHơi thừa kế từ lớp BánhXe là SAI. – Lớp con phải chính là lớp cha, ngoài ra còn phải có thêm những ñặc trưng riêng của nó: • Thêm hàm hoặc thêm thuộc tính • Tái ñịnh nghĩa hàm của lớp cha, ñổi kiểu thuộc tính • Dùng hàm ảo 32 Con người – Tên – Giới tính Sinh viên – Lớp học – ðiểm thi Toán + Tính ñiểm TB() Nhân viên – Nghề nghiệp – Hệ số lương + Nghỉ phép() 33 Các ñặc ñiểm của OOP • Tính thừa kế (tt) – Lớp con sẽ có tất cả các thành phần của lớp cha nhưng chỉ ñược quyền truy xuất thành phần mà lớp cha cho phép (public + protected). – Lớp cha không thể truy xuất ñược thành phần của lớp con. 34 Các ñặc ñiểm của OOP • Tính thừa kế (tt) – Các thành phần của lớp con sẽ che ñi các thành phần trùng tên trong lớp cha. • Khi truy xuất thành phần trùng tên ñó sẽ truy xuất thành phần của lớp con. • Muốn truy xuất thành phần của lớp cha, phải chỉ rõ. – Trong C++: :: – Trong Java: super. 35 Các ñặc ñiểm của OOP • Tính thừa kế – Thừa kế ñơn: thừa kế từ 1 lớp – Thừa kế bội: thừa kế từ 2 lớp trở lên. • Tận dụng ñược nhiều thành phần có sẵn. • Dễ gây ra xung ñột, cạnh tranh. 36 Các ñặc ñiểm của OOP • Tính thừa kế (tt) – Thừa kế bội 37 Các ñặc ñiểm của OOP • Ảo hóa (virtualization) – Kể tên trong lớp cha một ứng xử chung (hàm ảo – virtual, abstract) cho tập hợp các lớp con. – Khi nhận yêu cầu, tùy vào ñối tượng thuộc lớp nào sẽ có ứng xử riêng (thực thi hàm tương ứng của lớp ñó). 38 Các ñặc ñiểm của OOP • Ảo hóa Vd: 1. “V”: cho tập hợp các ñối tượng hình học (ñiểm, ñường thẳng, hình tròn, hình vuông, …) 2. “Kêu”: cho tập hợp các con vật (chó, mèo, gà, vịt, …) 3. “V nhà”: cho tập hợp các học sinh (ñi bộ, ñi xe ñạp, ñi xe gắn máy, ñi xe buýt, …) 39 Các ñặc ñiểm của OOP • Ảo hóa – Hàm ảo: • Không nhất thiết phải cần ñịnh nghĩa ở lớp cha. • Phải ñược ñịnh nghĩa lại trong lớp con. – Lớp ảo: • Chỉ dùng khai báo các hàm ảo bên trong. • Không ñược dùng ñể tạo ra ñối tượng. 40 Các ñặc ñiểm của OOP • Tính ña hình (polymorphism) – Các ñối tượng khác nhau khi nhận chung 1 yêu cầu vẫn có thể có những ứng xử khác nhau. – Kỹ thuật sử dụng: hàm ảo ðường Thẳng Hình Trònðiểm Hình Vuông “Vẽ” 41 Các ñặc ñiểm của OOP • Tính ña hình – Các hành ñộng cùng tên thực thi trên cùng 1 ñối tượng vẫn có thể thực hiện khác nhau (có kết quả khác nhau) tùy thuộc vào ngữ cảnh. – Kỹ thuật sử dụng: tái ñịnh nghĩa hàm • Hàm trùng tên • Khác tham số (số lượng, thứ tự, kiểu) 42 43 UML - Unified Modeling Language 44 UML • Giới thiệu về UML • Các loại biểu ñồ trong UML • Biểu ñồ lớp 45 Giới thiệu UML – Tạm dịch là ngôn ngữ mô hình hóa thống nhất. – Ra ñời vào năm 1997 và hiện nay ñang ñược sử dụng rất phổ biến. – Bao gồm một hệ thống các ký hiệu ñồ họa, biểu ñồ (sơ ñồ) thống nhất dùng ñể thiết kế các hệ thống thông tin (IS) theo hướng ñối tượng. – ðược sử dụng cho các giai ñoạn phân tích, thiết kế, triển khai và kiểm thử phần mềm. – Các CaseTool (Rational Rose, System Architect, Argo UML, Visual Paradigm for UML, Umbrello…) hỗ trợ UML trong việc phát sinh chương trình tự ñộng cho các ngôn ngữ OOP. 46 Các loại biểu ñồ trong UML • UML Diagram – Use Cases Diagram (biểu ñồ tình huống sử dụng) – Class Diagram (biểu ñồ lớp) – Sequence Diagram (biểu ñồ trình tự) – Collaboration Diagram (biểu ñồ cộng tác) – State Diagram (biểu ñồ trạng thái) – Component Diagram (biểu ñồ thành phần) – Deployment Diagram (biểu ñồ triển khai) 47 Sơ ñồ lớp (Class Diagram) • Lớp 48 Sơ ñồ lớp (Class Diagram) • Quan hệ kết hợp (Association) 49 Sơ ñồ lớp (Class Diagram) • Quan hệ kết hợp (Association) 50 Sơ ñồ lớp (Class Diagram) • Quan hệ kết hợp 51 Sơ ñồ lớp (Class Diagram) • Quan hệ tập hợp (Aggregation) 52 Sơ ñồ lớp (Class Diagram) • Quan hệ tổng hợp (Composition) Composition là 1 dạng Aggregation ñặc biệt trong ñó cái tổng thể sẽ ñược cấu thành hoặc hủy bỏ từ những thành phần của nó. 53 Sơ ñồ lớp (Class Diagram) • Thừa kế (inheritance) 54 Bài tập • Mô hình hóa việc bán vé tại rạp chiếu phim theo góc nhìn của người mua vé / người quản lý • Tiệm tạp hóa: Chủ tiệm cần quản lý việc mua bán hàng hóa (viết, tập) trong cửa hàng ñể biết – Hàng nào mua vào giá bao nhiêu? – Hàng nào bán ra và giá bao nhiêu? Áp dụng kỹ thuật lập trình hướng ñối tượng và tính thừa kế của nó ñể dựng khung ñối tượng cho người phụ trách mua bán ñiền thông tin vào và sử dụng phương thức cho việc mua bán 55 Bài tập về nhà • Chọn các ñối tượng ngoài thực tế có liên quan với nhau ñể xây dựng khung (thuộc tính, phương thức) các ñối tượng với ñầy ñủ các ñặc ñiểm: – Tính thừa kế. – Ảo hóa. – ða hình. • Cho 3 ví dụ cụ thể cho từng ñối tượng • Hạn nộp: 12:00 PM 06/10/2009 (mail hoặc giấy) 56 Bài nộp • Mail: – Subject: C++ Bai 1 – – File word hoặc pdf • Giấy – C++ Bai 1 – 57