Объектно-ориентированное программирование

Программа учебного курса ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ I. Организационно-методический раздел. Курс реализуется в рамках специальности 220400 «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем», относится к циклу специальных дисциплин. 1.1.Цели и задачи курса Цель курса - изучение объектно-ориентированного программирования на примере языка C++ и получение навыков разработки программ в среде Microsoft Visual C++. Задачи курса - Изучение концепций объектно-ориентированного программирования - Изучение объектно-ориентированного языка программирования C++ - Обучение разработке программ в среде Microsoft Visual C++ 1.2.Требования к уровню освоения содержания курса По окончании изучения указанной дисциплины студент должен иметь представление - о концепциях и идеях объектно-ориентированного программирования знать - о правилах составления программ на языке программирования C++ - об основных возможностях среды программирования Microsoft Visual C++ уметь - составлять программы на языке программирования C++ - использовать среду программирования Microsoft Visual C++ для разработки и отладки программ на языке C++ 1.3.Формы контроля Итоговый контроль. Для контроля усвоения дисциплины учебным планом предусмотрен зачет по практической работе и экзамен по теоретическому материалу. Текущий контроль. В течение семестра выполняется контрольная лабораторная работа, которая является обязательной для всех студентов, а ее результаты служат основанием для выставления оценок в ведомость контрольной недели на факультете.

2. Содержание дисциплины.

2.1.Новизна и актуальность курса Учебный курс концентрирует внимание на практическом применении популярной концепции объектно-ориентированного программирования и основанного на ней языка программирования C++ для решения практических задач. 2.2.Тематический план курса (распределение часов).

Наименование разделов и тем Лекции Раздел 1. Основные концепции объектно-ориентированного программирования и основы языка C++. Раздел 2. Объектно-ориентированные средства языка C++. Объекты, классы, методы, средства ограничения доступа. Раздел 3. Наследование и полиморфизм классов. Виртуальные и статические методы. Раздел 4. Совместное использование функций, перегрузка операторов, специальные методы классов, конструкторы и деструкторы. Раздел 5. Средства вводавывода и работа с потоками. Раздел 6. Механизм исключительных ситуаций и обработка ошибок. Раздел 7. Поддержка модульности, пространства имен, внешнее связывание. Директивы препроцессора. Раздел 8. Шаблонные классы и шаблонные функции. Стандартные контейнерные классы. Итого по курсу:

1

Количество ЛабораторСеминаные работы ры 2

часов Самостоятельная работа

Всего часов

3

6

2

3

5

10

2

3

5

10

2

3

5

10

2

3

5

10

2

2

4

8

2

2

4

8

2

3

5

10

15

21

36

72

2.3.Содержание отдельных разделов и тем. А) Теоретическая часть 1. Основные концепции объектно-ориентированного программирования. Инкапсуляция, наследование, полиморфизм. Объектно-ориентированный подход к разработке программ. История и основы языка С++. Примеры простых программ на языке C++. 2. Объектно-ориентированные средства языка С++. Объекты, классы. Инкапсуляция данных и методы доступа. Средства ограничения доступа. Интерфейс и реализация. Примеры простых программ с использованием классов. 3. Наследование классов. Переопределение методов. Виртуальные и статические методы. Примеры простых программ с иерархией классов. 4. Совместное использование функций и методов. Сигнатуры и правила отождествления вызова. Перегрузка операторов. Специальные методы классов, конструкторы и деструкторы. Автоматическая и динамическая память. Примеры простых программ с перегрузкой операторов. 5. Потоки ввода-вывода. Иерархия потоковых классов. Операции ввода-вывода для стандартных типов. Организация ввода-вывода для пользовательских типов. Работа с файлами и буферами в памяти. Средства форматирование вывода, манипуляторы. Примеры простых программ с организацией ввода-вывода. 6. Механизм исключительных ситуаций. Возбуждение и обработка ситуаций. Свертка стека, исполнение конструкторов и деструкторов. Поддержка иерархии классов. Стандартные классы исключительных ситуаций. Примеры простых программ с использованием исключительных ситуаций. 7. Поддержка модульности. Единицы компиляции. Разделение на файлы заголовков и реализации. Подключение заголовков. Директивы предпроцессора, макросы и условная компиляция. Внешнее связывание. Пространства имен. 8. Шаблонные функции. Шаблонные классы. Методы шаблонных классов. Явное и неявное отождествление. Объявление и реализация методов шаблонных классов. Стандартные шаблонные контейнерные классы. Основные методы контейнерных классов. Итераторы. Б) Практические занятия 1. Основные средства языка С++. Программы для решения квадратного уравнения, сортировки массива, работы со строками. Знакомство со средой Microsoft Visual C++. 2. Объектно-ориентированные средства. Программа для описания класса Person с возможностью ввода-вывода данных и сортировки списка по имени человека. 3. Наследование и полиморфизм. Программа для описания иерархии классов Person, Student, Teacher и переопределения их методов.

4. Совместное использование функций и перегрузка операторов. Программа для описания класса Date, перегрузки операторов для этого класса и использования его в классе Person. 5. Использование динамической памяти. Программа для описания класса динамически расширяемого списка List и использование его для хранения информации о людях. 6. Потоки ввода-вывода. Организация операций ввода-вывода для описанных классов, сохранение и восстановление в файлах, средства форматирования вывода. 7. Механизм исключительных ситуаций. Организация и использование исключительных ситуаций при выполнении операций над описанными классами. 9. Поддержка модульности. Разбиение программы на единицы компиляции, использование файлов заголовков и условной компиляции. 10. Шаблонные классы и стандартные контейнеры. Организация шаблонного класса List для хранения объектов любых типов и использование его для хранения информации о людях. Использование стандартных контейнерных классов для той же цели. 11. Организация интерфейса. Программа для организации базы данных о людях с интерфейсом командной строки и использованием всех описанных классов. 2.4. Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы – см. раздел 3.2 (вопросы для подготовки к экзамену). 3. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 3.1. 3.2. Образцы вопросов для подготовки к экзамену Раздел 1. 1) Основные концепции объектно-ориентированного программирования. 2) Основные методы объектно-ориентированной разработки программ. 3) Основные понятия языка C++. Типы данных, операции, указатели. 4) Основные конструкции языка С++. Раздел 2 1) Описание классов. Компоненты классов. 2) Создание объектов. Доступ к данным и вызов методов. 3) Средства ограничения доступа к компонентам классов. Раздел 3. 1) Наследование классов, полей и методов. Поведение производных классов. 2) Виртуальные и статические методы класса.

3) Доступ к компонентам базового класса. Раздел 4. 1) Совместное использование функций и методов класса. Отождествление сигнатуры. 2) Перегрузка операторов. 3) Работа конструкторов и деструкторов. Конструкторы по умолчанию. 4) Работа динамической памятью. Особенности работы конструкторов и деструкторов. Раздел 5. 1) Стандартные классы потоков ввода-вывода. 2) Организация ввода-вывода для пользовательских классов. 3) Использование файлов и буферов в памяти для ввода-вывода. 4) Средства форматного вывода, манипуляторы. Раздел 6. 1) Средства возбуждения и обработки исключительных ситуаций. 2) Обработка иерархии классов исключительных ситуаций. Раздел 7. 1) Единицы компиляции программы, файлы заголовков и реализации. 2) Директивы препроцессора, макросы и условная компиляция. 3) Организация пространств имен. Пространство имен для стандартной библиотеки. Раздел 8. 1) Шаблонные функции. Описание и использование. Отождествление сигнатур. 2) Шаблонные классы. Описание и использование. Реализация методов. 3) Стандартные шаблонные контейнерные классы. Основные методы. Итераторы. 3.3.Список основной и дополнительной литературы 1. А.В. Замулин. Курс лекций: Объектно-ориентированное программирование (С++) http://www.iis.nsk.su/persons/zamulin/C++.zip 2. А.В. Замулин. Курс лекций: Объектно-ориентированное программирование (С++, Ява, C#) - http://www.iis.nsk.su/persons/zamulin/OOPCourse.zip 3. Бьерн Страуструп. Язык программирования С++. Третье издание. - М.: Изд. Бином, Невский Диалект, 1999. 4. Г. Шилдт. Самоучитель C++. - Санкт-Петербург, Изд. BHV, 2004. 5. Гради Буч. Объектно - ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++. - М.: Изд. Бином, Невский Диалект, 1998. Программу подготовил:

Попов И.Г.

Программа утверждена на заседании Ученого совета факультета информационных технологий Новосибирского государственного университета 18 декабря 2003 г., протокол заседания №16. Декан ФИТ НГУ, д.ф.-м.н.

М.М.Лаврентьев