You are here: Home » Content » Thiết kế chương trình theo hướng đối tượng
Content Actions

Thiết kế chương trình theo hướng đối tượng

Module by: Lê Thị Mỹ Hạnh

Summary: Tìm hiểu một ít về cách thiết kế chương trình theo hướng đối tượng, các bước cơ bản cần thiết khi bắt tay vào viết chương trình trên quan điểm thiết kế và thảo chương.

CÁC GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG
Có năm giai đoạn để phát triển hệ thống phần mềm theo hướng đối tượng:
Phân tích yêu cầu (Requirement analysis)
Phân tích (Analysis)
Thiết kế (Design)
Lập trình (Programming)
Kiểm tra (Testing)
Phân tích yêu cầu
Bằng việc tìm hiểu các trường hợp sử dụng (use case) để nắm bắt các yêu cầu của khách hàng, của vấn đề cần giải quyết. Qua trường hợp sử dụng này, các nhân tố bên ngoài có tham gia vào hệ thống cũng được mô hình hóa bằng các tác nhân. Mỗi trường hợp sử dụng được mô tả bằng văn bản, đặc tả yêu cầu của khách hàng.
Phân tích
Từ các đặc tả yêu cầu trên, hệ thống sẽ bước đầu được mô hình hóa bởi các khái niệm lớp, đối tượng và các cơ chế để diễn tả hoạt động của hệ thống.
Trong giai đoạn phân tích chúng ta chỉ mô tả các lớp trong lĩnh vực của vấn đề cần giải quyết chứ chúng ta không đi sâu vào các chi tiết kỹ thuật.
Thiết kế
Trong giai đoạn thiết kế, các kết quả của quá trình phân tích được mở rộng thành một giải pháp kỹ thuật. Một số các lớp được thêm vào để cung cấp cơ sở hạ tầng kỹ thuật như lớp giao diện, lớp cơ sở dữ liệu, lớp chức năng, …
Lập trình
Đây còn gọi là bước xây dựng, giai đoạn này sẽ đặc tả chi tiết kết quả của giai đoạn thiết kế. Các lớp của bước thiết kế sẽ được chuyển thành mã nguồn theo một ngôn ngữ lập trình theo hướng đối tượng nào đó.
Kiểm tra
Trong giai đoạn kiểm tra, có bốn hình thức kiểm tra hệ thống:
Kiểm tra từng đơn thể (unit testing) được dùng kiểm tra các lớp hoặc các nhóm đơn.
Kiểm tra tính tích hợp (integration testing), được kết hợp với các thành phần và các lớp để kiểm tra xem chúng hoạt động với nhau có đúng không.
Kiểm tra hệ thống (system testing) chỉ để kiểm tra xem hệ thống có đáp ứng được chức năng mà người dùng yêu cầu không.
Kiểm tra tính chấp nhận được(acceptance testing), việc kiểm tra này được thực hiện bởi khách hàng, việc kiểm tra cũng thực hiện giống như kiểm tra hệ thống.

CÁCH TÌM LỚP

Lớp nên được tìm từ phạm vi bài toán cần giải quyết, vì vậy tên của lớp cũng nên đặt tên các đối tượng thực mà chúng ta biểu diễn. Để tìm ra lớp cho bài toán, chúng ta cần trả lời các câu hỏi sau:
Có thông tin nào cần lưu trữ hay phân tích không? Nếu có bất kỳ thông tin nào cần phải lưu trữ, biến đổi, phân tích hoặc xử lý thì đó chính là một lớp dự định cần xây dựng.
Có hệ thống bên ngoài bên ngoài hay không? Hệ thống ngoài có thể được xem như các lớp mà hệ thống của chúng ta chứa hoặc tương tác với nó.
Có các mẫu thiết kế, thư viện lớp, thành phần, … hay không? Các thành phần này đã được xây dựng từ các project trước đó, từ các đồng nghiệp hoặc các nhà sản xuất?
Có thiết bị nào mà hệ thống phải đáp ứng? Bất cứ thiết bị nào được nối với hệ thống có thể chuyển thành lớp dự tuyển.
Tác nhân đóng vai trò như thế nào trong hệ thống? Các vai diễn này nên được xem là lớp như người sử dụng, khách hang, người điều khiển hệ thống,…

CÁC BƯỚC CẦN THIẾT ĐỂ THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH

Để thiết kế một chương trình theo hướng đối tượng, chúng ta phải trải qua bốn bước sau, từ đó chúng ta xây dựng được một cây phả hệ mang tính kế thừa và các mối quan hệ giữa các đối tượng:
Xác định các dạng đối tượng (lớp) của bài toán (định dang các đối tượng).
Tìm kiếm các đặc tính chung (dữ liệu chung) trong các dạng đối tượng này, những gì chúng cùng nhau chia xẻ.
Xác định được lớp cơ sở dựa trên cơ sở các đặc tính chung của các dạng đối tượng.
Từ lớp cơ sở, sử dụng quan hệ tổng quát hóa để đặc tả trong việc đưa ra các lớp dẫn xuất chứa các thành phần, những đặc tính không chung còn lại của dạng đối tượng. Bên cạnh đó, chúng ta còn đưa ra các lớp có quan hệ với các lớp cơ sở và lớp dẫn xuất; các quan hệ này có thể là quan hệ kết hợp, quan hệ tập hợp lại, quan hệ phụ thuộc.
Với các bước trên chúng ta có được cây phả hệ và quan hệ giữa các lớp. Đối với hệ thống phức tạp hơn, chúng ta cần phải phân tích để giải quyết được vấn đề đặt ra theo trật tự sau:
Phân tích một cách cẩn thận về các đối tượng của bài toán theo trật tự từ dưới lên (bottom up).
Tìm ra những gì tồn tại chung giữa các đối tượng, nhóm các đặc tính này lại để được các lớp cơ sơ như hình 7.1
Hình 1
Hình 7.1
Tiếp tục theo hướng từ dưới lên, chúng ta thiết kế được các đối tượng phù hợp như hình 7.2
Hình 2
Hình 7.2
Bằng cách này, chúng ta tiếp tục tìm các đặc tính chung cho đến tột cùng của các đối tượng.
Sau đó cài đặt theo hướng đối tượng từ trên xuống bằng cách cài đặt lớp cơ sở chung nhất.
Tiếp tục cài đặt các lớp dẫn xuất trên cơ sở các đặc tính chung của từng nhóm đối tượng.
Cho đến khi tất cả các dạng đối tượng của hệ thống được cài đặt xong để được cây phả hệ.

CÁC VÍ DỤ

Hình 3
Ví dụ 7.1: Tính tiền lương của các nhân viên trong cơ quan theo các dạng khác nhau. Dạng người lao động lãnh lương từ ngân sách Nhà nước được gọi là cán bộ, công chức (dạng biên chế). Dạng người lao động lãnh lương từ ngân sách của cơ quan được gọi là người làm hợp đồng. Như vậy hệ thống chúng ta có hai đối tượng: biên chế và hợp đồng.
Hình 4
  Hai loại đối tượng này có đặc tính chung đó là viên chức làm việc cho cơ quan. Từ đây có thể tạo nên lớp cơ sở để quản lý một viên chức (lớp Nguoi) bao gồm mã số, họ tên và lương.
Hình 5
  Sau đó chúng ta xây dựng các lớp còn lại kế thừa từ lớp cơ sở trên:
Hình 6
Lớp dành cho cán bộ, công chức (lớp BienChe) gồm các thuộc tính: hệ số lương, tiền phụ cấp chức vụ.
Hình 7
Lớp dành cho người làm hợp đồng (lớp HopDong) gồm các thuộc tính: tiền công lao động, số ngày làm việc trong tháng, hệ số vượt giờ.
Hình 8
Hình 7.3
File PERSON.H
1: //PERSON.H
2: Định nghĩa lớp Nguoi
3: #ifndef PERSON_H
4: #define PERSON_H
5:
6: #include <iostream.h>
7:
8: #define MAX_TEN 50
9: #define MAX_MASO 5
10: #define MUC_CO_BAN 120000
11:
12: class Nguoi
13: {
14: protected:
15: char HoTen[MAX_TEN];
16: char MaSo[MAX_MASO];
17: float Luong;
18: public:
19: Nguoi();
20: virtual void TinhLuong()=0;
21: void Xuat() const;
22: virtual void Nhap();
23: };
24:
25: #endif
File PERSON.CPP
1: //PERSON.CPP
2: Định nghĩa hàm thành viên cho lớp Nguoi
3: #include <iomanip.h>
4: #include <string.h>
5: #include "person.h"
6:
7: Nguoi::Nguoi()
8: {
9: strcpy(HoTen,"");
10: strcpy(MaSo,"");
11: Luong=0;
12: }
13:
14: void Nguoi::Xuat() const
15: {
16: cout<<"Ma so:"<<MaSo<<",Ho va ten:"<<HoTen
17:       #9; <<",Luong:"<<setiosflags(ios::fixed)<<setprecision(0)<<Luong<<endl;
18: }
19:
20: void Nguoi::Nhap()
21: {
22: cout<<"Ma so:";
23: cin>>MaSo;
24: cin.ignore();
25: cout<<"Ho va ten:";
26: cin.getline(HoTen,MAX_TEN);
27: }
File STAFF.H
1: //STAFF.H
2 Định nghĩa lớp BienChe
3: #ifndef STAFF_H
4: #define STAFF_H
5:
5: #include "person.h"
6:
7: class BienChe: public Nguoi
8: {
9: protected:
10: float HeSoLuong;
11: float HeSoPhuCap;
12: public:
13: BienChe();
14: virtual void TinhLuong();
15: virtual void Nhap();
16: };
17:
18: #endif
File STAFF.CPP
1: //STAFF.CPP
2: Định nghĩa hàm thành viên cho lớp BienChe
3: #include "staff.h"
4:
5: BienChe::BienChe()
6: {
7: HeSoLuong=HeSoPhuCap=0;
8: }
9:
10: void BienChe::Nhap()
11: {
12: Nguoi::Nhap();
13: cout<<"He so luong:";
14: cin>>HeSoLuong;
15: cout<<"He so phu cap chu vu:";
16: cin>>HeSoPhuCap;
17: }
18:
19: void BienChe::TinhLuong()
20: {
21: Luong=MUC_CO_BAN*(1.0+HeSoLuong+HeSoPhuCap);
22: }
File CONTRACT.H
1: //CONTRACT.H
2: Định nghĩa lớp HopDong
3: #ifndef CONTRACT_H
4: #define CONTRACT_H
5:
6: #include "person.h"
7:
8: class HopDong : public Nguoi
9: {
10: protected:
11: float TienCong;
12: float NgayCong;
13: float HeSoVuotGio;
14: public:
15: HopDong();
16: virtual void TinhLuong();
17: virtual void Nhap();
18: };
19:
20: #endif
File CONTRACT.CPP:
1: //CONTRACT.CPP
2: Định nghĩa hàm thành viên cho lớp HopDong
3: #include "contract.h"
4:
5: HopDong::HopDong()
6: {
7: TienCong=NgayCong=HeSoVuotGio=0;
8: }
9:
10: void HopDong::Nhap()
11: {
12: Nguoi::Nhap();
13: cout<<"Tien cong:";
14: cin>>TienCong;
15: cout<<"Ngay cong:";
16: cin>>NgayCong;
17: cout<<"He so vuot gio:";
18: cin>>HeSoVuotGio;
19: }
20:
21: void HopDong::TinhLuong()
22: {
23: Luong=TienCong*NgayCong*(1+HeSoVuotGio);
24: }
File CT7_1.CPP:
1: //CT7_1.CPP
2: //Chương trình 7.1
3: #include <iostream.h>
4: #include <ctype.h>
5: #include "person.h"
6: #include "staff.h"
7: #include "contract.h"
8:
9: int main()
10: {
11: Nguoi *Ng[100];
12: int N=0;
13: char Chon,Loai;
14: do
15: {
16: cout<<"Bien che hay Hop dong (B/H)? ";
17: cin>>Loai;
18: Loai=toupper(Loai);
19: if (Loai=='B')
20: Ng[N]=new BienChe;
21: else
22: Ng[N]=new HopDong;
23: Ng[N++]->Nhap();
24: cout<<"Tiep tuc (C/K)? ";
25: cin>>Chon;
26: Chon=toupper(Chon);
27: if ((N==100)||(Chon=='K'))
28: break;
29: }
30: while (1);
31: for(int I=0;I<N;++I)
32: {
33: Ng[I]->TinhLuong();
34: Ng[I]->Xuat();
35: }
36: return 0;
37: }
Chúng ta chạy ví dụ 7.1, kết quả ở hình 7.4
Hình 9
Hình 7.4: Kết quả của ví dụ 7.1
Hình 10
Ví dụ 7.2: Giả sử cuối năm học cần trao giải thưởng cho các sinh viên xuất sắc và các giảng viên có nhiều công trình khoa học được công bố trên tạp chí. Các lớp trong cây phả hệ như hình 7.5: lớp Nguoi để quản lý hồ sơ cá nhân, lớp SinhVien quản lý về sinh viên và lớp GiangVien quản lý giảng viên.
Hình 11
Lớp Nguoi:
Hình 12
Dữ liệu họ và tên.
Hình 13
Phương thức kiểm tra khả năng được khen thưởng. Đây là phương thức thuần ảo.
Hình 14
Phương thức xuất. Đây là phương thức thuần ảo.
Hình 15
Lớp SinhVien:
Hình 16
Dữ liệu điểm trung bình.
Hình 17
Phương thức kiểm tra khả năng được khen thưởng.
Hình 18
Phương thức xuất.
Hình 19
Lớp GiangVien:
Hình 20
Dữ liệu điểm trung bình.
Hình 21
Phương thức kiểm tra khả năng được khen thưởng.
Hình 22
Phương thức xuất.
Hình 23
Hình 7.5
File PERSON.H
1: //PERSON.H
2: Định nghĩa lớp Nguoi
3: #ifndef PERSON_H
4: #define PERSON_H
5:
6: #include <iostream.h>
7:
8: #define MAX_TEN 50
9:
10: class Nguoi
11: {
12: protected:
13: char HoTen[MAX_TEN];
14: public:
15: Nguoi(char *HT);
16: virtual int DuocKhenThuong() const=0;
17: virtual void Xuat() const=0;
18: };
19:
20: #endif
File PERSON.CPP:
1: //PERSON.CPP
2: Định nghĩa hàm thành viên cho lớp Nguoi
3: #include <string.h>
4: #include "person.h"
5:
6: Nguoi::Nguoi(char *HT)
7: {
8: strcpy(HoTen,HT);
9: }
File STUDENT.H:
1: //STUDENT.H
2: Định nghĩa lớp SinhVien
3: #ifndef STUDENT_H
4: #define STUDENT_H
5:
6: #include "person.h"
7:
8: class SinhVien : public Nguoi
9: {
10: protected:
11: float DiemTB;
12: public:
13: SinhVien(char *HT,float DTB);
14: virtual int DuocKhenThuong() const;
15: virtual void Xuat() const;
16: };
17:
18: #endif
File STUDENT.CPP:
1: //STUDENT.CPP
2: Định nghĩa hàm thành viên cho lớp SinhVien
3: #include "student.h"
4:
5: SinhVien::SinhVien(char *HT,float DTB):Nguoi(HT)
6: {
7: DiemTB=DTB;
8: }
9:
10: int SinhVien::DuocKhenThuong() const
11: {
12: return DiemTB>9.0;
13: }
14:
15: void SinhVien::Xuat() const
16: {
17: cout<<"Ho va ten cua sinh vien:"<<HoTen;
18: }
File TEACHER.H:
1: //TEACHER.H
2: Định nghĩa lớp GiangVien
3: #ifndef TEACHER_H
4: #define TEACHER_H
5:
6: #include "person.h"
7:
8: class GiangVien : public Nguoi
9: {
10: protected:
11: int SoBaiBao;
12: public:
13: GiangVien(char *HT,int SBB);
14: virtual int DuocKhenThuong() const;
15: virtual void Xuat() const;
16: };
17:
18: #endif
File TEACHER.CPP:
1: //TEACHER.CPP
2: Định nghĩa hàm thành viên cho lớp GiangVien
3: #include "teacher.h"
4:
5: GiangVien::GiangVien(char *HT,int SBB):Nguoi(HT)
6: {
7: SoBaiBao=SBB;
8: }
9:
10: int GiangVien::DuocKhenThuong() const
11: {
12: return SoBaiBao>5;
13: }
14:
15: void GiangVien::Xuat() const
16: {
17: cout<<"Ho va ten cua giang vien:"<<HoTen;
18: }
File CT7_2.CPP:
1: //CT7_2.CPP
2: //Chương trình 7.2
3: #include <ctype.h>
4: #include "person.h"
5: #include "student.h"
6: #include "teacher.h"
7:
8: int main()
9: {
10: Nguoi *Ng[100];
11: int N=0;
12: char Chon,Loai;
13: char HoTen[MAX_TEN];
14: do
15: {
16: cout<<"Ho va ten:";
17: cin.getline(HoTen,MAX_TEN);
18: cout<<"Sinh vien hay Giang vien(S/G)? ";
19: cin>>Loai;
20: Loai=toupper(Loai);
21: if (Loai=='S')
22: {
23: float DTB;
24: cout<<"Diem trung binh:";
25: cin>>DTB;
26: Ng[N++]=new SinhVien(HoTen,DTB);
27: }
28: else
29: {
30: int SoBaiBao;
31: cout<<"So bai bao:";
32: cin>>SoBaiBao;
33: Ng[N++]=new GiangVien(HoTen,SoBaiBao);
34: }
35: cout<<"Tiep tuc (C/K)? ";
36: cin>>Chon;
37: Chon=toupper(Chon);
38: cin.ignore();
39: if ((N==100)||(Chon=='K'))
40: break;
41: }
42: while (1);
43: for(int I=0;I<N;++I)
44: {
45: Ng[I]->Xuat();
46: if (Ng[I]->DuocKhenThuong())
47: cout<<". Nguoi nay duoc khen thuong";
48: cout<<endl;
49: }
50: return 0;
51: }
Chúng ta chạy ví dụ 7.2, kết quả ở hình 7.6
Hình 24
Hình 7.6: Kết quả của ví dụ 7.2
Hình 25
Ví dụ 7.3: Giả sử cần phải tạo các hình: hình tròn và hình chữ nhật được tô theo hai màu red và blue. Xây dựng một cây phả hệ để quản lý các hình này.
Trước hết chúng ta cần có lớp cơ sở Shape để lưu trữ thông tin chung cho các hình, sau đó là hai lớp dẫn xuất Rectangle về hình hình chữ nhật và Circle về hình tròn như hình 7.7
Hình 26
Hình 27
Lớp Shape:
Hình 28
Tọa độ tâm.
Hình 29
Màu đường biên.
Hình 30
Màu tô.
Hình 31
Phương thức thiết lập tô màu.
Hình 32
Phương thức vẽ hình. Đây là phương thức thuần ảo.
Hình 33
Lớp Rectangle:
Hình 34
Chiều dài và chiều rộng.
Hình 35
Phương thức vẽ hình.
Hình 36
Lớp Circle:
Hình 37
Bán kính.
Hình 38
Phương thức vẽ hình.

Comments, questions, feedback, criticisms?

Send feedback