Програмування Ч.2 (Об’єктно-орієнтоване програмування)

Розробники та рецензенти

Заклад вищої освіти:

Компанія-рецензент 1:

Компанія-рецензент 2:

Валідація:

Розробник навчальної програми:

Наталія Стяглик - канд.пед.наук, доцент, завідувач кафедри інформаційних технологій та математичного моделювання

Базова інформація

Шифр та назва спеціальності:

125 - Кібербезпека та захист інформації

Назва освітньо-наукової програми

Системи технічного захисту інформації, Управління інформаційною безпекою

Назва дисципліни

Програмування Ч.2 (Об’єктно-орієнтоване програмування)

Вид дисципліни

Основна

Блок дисципліни

Алгоритмізація і програмування

Кількість студентів

Курс/Семестр

Загальна інформація про дисципліну

Анотація

Ця дисципліна пропонує глибоке вивчення об'єктно-орієнтованого програмування (ООП) з використанням мови програмування C++. Студенти отримають знання щодо основних концепцій ООП, таких як класи, об'єкти, методи; сформують навички написання програмного коду з урахуванням принципів ООП: успадкування, поліморфізму та інкапсуляція; вдосконалять практичне застосування ООП в розробці програмного забезпечення. Курс включає в себе також реалізацію та застосування основних структур даних та класичних алгоритмів, що використовуються в програмуванні мовою C++. Студенти також отримають можливість вдосконалити свої навички програмування шляхом вирішення практичних завдань і розробки курсового проєкту.

Анотація

Підготовка фахівців, здатних формалізувати завдання до розробки програмного забезпечення, складати алгоритми виконання задач, реалізовувати програмний код, спираючись на принципи об’єктно-орієнтованого підходу

Анотація

Лекції, лабораторні роботи, практичні роботи, самостійна робота, консультації (10 год). Підсумковий контроль – іспит

Розподіл часу

Загальний обсяг (кредитів): 0; Лекції (занять): 24; Лабораторні (занять): 16; Практичні (занять): 8; Самостійна робота (годин): 92

Попередні дисципліни

Програмування Ч.1.

Матеріально-технічне та програмне забезпечення дисципліни

Структура дисципліни

	Теоретична складова Назва, перелік питань або анотація лекції	Годин	Практична складова Опис та приклад завдання, а також посилання на методичні матеріали	Годин	Інструменти, засоби та технології
Розділ 1 –Об’єктно-орієнтоване програмування. Робота із власними класами
	Тема 1. Принципи об’єктно-орієнтоване програмування. Принципи SOLID. Базові класи. Абстракція, інкапсуляція, поліморфізм, успадкування. Єдина відповідальність, відкритість/закритість, підстановка Лісков, розділення інтерфейсів, інверсія залежностей. Поняття класу. Структура та вміст класу. Модифікатори доступу. Методи класу. Об’єкт класу. Екземпляр класу. Масив об’єктів.	2	Розробка програм з базовими класами. Приклад: Описати базовий клас. Даними-членами класу мають бути 4-5 полів. Методи-члени класу мають забезпечити виконання наступних дій: - введення даних з клавіатури; - виведення даних на екран; - сортування за абеткою; - пошук за якимось одним полем; - підрахунок середнього значення за числовим полем; - пошук за символьним полем; В програмі має бути створений масив об’єктів. Приклади вибору тематики базового класу: - студент (ПІБ, група, курс, середній бал успішності, ...); - авто (марка, модель, колір, рік випуску, ...); - книга (автор, назва, рік видання, кількість сторінок, ...); - викладач (ПІБ, дисципліна, кафедра, кількість годин навантаження, ...); - телефон (модель, колір корпусу, розмір екрана, вартість, ...); - ....	2
	Тема 2. Конструктори та деструктори класу. Конструктор за замовченням, конструктор ініціалізації, конструктор копіювання.	2	Розробка класів з використанням конструкторів та деструкторів Приклад: Описати клас, який відтворює інтерфейс динамічного одновимірного масиву. Передбачити реалізацію в класі конструкторів: - за замовченням; - ініціалізації (з параметрами); Забезпечити наявність деструктора. Передбачити реалізацію методів: - заповнення масиву випадковими значеннями в діапазоні [А; В), де А та В вводяться користувачем з клавіатури; - відображення масиву на екрані; - сортування масиву за будь-яким алгоритмом; - пошук мінімального значення в масиві.	2
	Тема 3. Статичні елементи класу. Статичні змінні- члени класу та статичні методи-члени класу.	2	Розробка класів з використанням статичних елементів Приклад (змінні): Побудувати клас, який генеруватиме унікальні ідентифікатори для кожного нового об'єкта. Для цього використати статичну змінну-член класу. Приклад (методи): Реалізувати клас, який містить статичні методи для виконання базових математичних операцій (додавання, віднімання, множення, ділення).	2
	Тема 4. Перевантаження операторів. Перевантаження унарних операторів. Перевантаження бінарних операторів	2	Розробка програм з використанням перевантаження операторів. Приклад: Побудувати власний клас, який буде відтворювати процес використання типу даних "Комплексне число". Мають бути реалізовані наступні методи: ● конструктор за замовчуванням; ● конструктор ініціалізації; ● деструктор. Перевантажені оператори: ● введення даних з клавіатури; ● виведення даних на екран; ● операції над об'єктами: ○ додавання (сума двох комплексних чисел); ○ віднімання (різниця двох комплексних чисел); ○ множення двох комплексних чисел; ● операція інкременту, яка збільшує на 1 дійсну і уявну частини комплексного числа; ● операція декременту, яка зменшує на 1 дійсну і уявну частини комплексного числа. *Клас має бути збережений як файл бібліотеки. Інший файл має містити приклад використання створеного типу даних.	2
	Тема 5. Дружні функції та класи. Поняття дружності. Дружні функції. Дружні методи. Дружні класи	2	Розробка програм з використанням дружніх функцій Приклад: Описати клас, який відтворює інтерфейс динамічного одновимірного масиву. За допомогою дружніх функцій реалізувати: - пошук елемента за значенням; - сортування масиву. Реалізувати клас, який за допомогою дружнього методу отримуватиме вибірку унікальних значень з початкового класу.	2
	Тема 6. Зв’язки між об’єктами. Успадкування. Композиція, асоціація, агрегація, залежність. Успадкування класів. Просте та множинне успадкування. Особливості роботи конструкторів та деструкторів	4	Розробка програм з використанням простого та множинного успадкування. Приклад: Створити клас Animal та розширюючі його класи Dog, Cat, Horse. Клас Animal містить змінні food, location і методи makeNoise, eat, sleep. Метод makeNoise, наприклад, може виводити на консоль "Така тварина спить". Dog, Cat, Horse перевизначають методи makeNoise, eat. Додайте змінні до класів Dog, Cat, Horse, що характеризують лише цих тварин. Створіть клас Ветеринар, у якому визначте метод void treatAnimal(Animal animal). Нехай цей метод роздруковує food і location тварини, що прийшла на прийом. У методі main створіть масив типу Animal, в який запишіть тварин всіх типів, що є у вас. У циклі надсилайте їх на прийом до ветеринара.	4
	Тема 7. Віртуальні методи класу. Чисто віртуальні методи. Абстрактні класи. Поняття віртуальності. Призначення віртуальних методів. Реалізація віртуальних та чисто віртуальних методів. Створення та використання абстрактних класів	2	Розробка програм з використанням віртуальних методів та абстрактних класів Приклад: Створити абстрактний клас "Правильний багатокутник", який буде містити чисто віртуальні методи визначення периметра та площі фігури. За допомогою успадкування створити класи "Трикутник", "Квадрат", "П'ятикутник", продемонструвати роботу всіх успадкованих методів.
	Тема 8. Клас-виняток.	2	Розробка програм з використанням класів- винятків Приклад: Розробити клас “Calculator”, який виконує основні арифметичні операції (додавання, віднімання, множення, ділення). Метод divide(double numerator, double denominator) повинен виконувати ділення. Створити клас- виняток “DivideByZeroException”, який буде кидатися, якщо знаменник дорівнює нулю.	2
Розділ 2 – Standard template library
	Тема 9. Бібліотека шаблонів. Template. Standard template library. String, vector, deque, queue. Контейнери та ітератори. Операції з ітераторами. Контейнери string, vector, deque, queue.	2	Розробка програм з використанням контейнерів string, vector, deque. Приклад (string): Використовуючи контейнер string, розробити програму, яка буде - отримувати рядок, введений з клавіатури; - на довільну позицію рядка додавати підрядок із назвою вашої навчальної групи; - на початок рідка додавати ваше прізвище; - видаляти з рядка всі літери А, де А вводиться з клавіатури; - рахувати кількість лексем в рядку; - перевертати рядок в зворотному напрямку. Кожна дія має супроводжуватись виведенням на екран поточного стану рядка. Приклад (vector): Створити вектор, що містить елементи довільного класу. Додати новий елемент на випадкову позицію (позиція визначається за допомогою функції rand() в діапазоні кількості елементів вектора). Визначити розташування мінімального та максимального елемента вектора (в класі має бути реалізовано правило порівняння елементів). Перемістити всі елементи, що розташовані між мінімальним та максимальним (НЕ включаючи самі min та max) до нового вектору, видаливши їх з початкового. Приклад (deque): Реалізувати власну двоспрямовану чергу (deque), елементами якої є об’єкти типу Book, що містять інформацію про автора та назву книги у форматі string. Заповнення дека має відбуватись наступним чином: книга додається на початок, якщо прізвище її автора починається з голосної літери; і додається в кінець, якщо починається з приголосної літери. Обробка дека передбачає проходження по елементах поспіль, починаючи з першого та видалення тих елементів, назва книги в яких має непарну довжину. Приклад (queue): Реалізувати клас Клієнт, що характеризується прізвищем, датою звернення, категорією, яка в свою чергу забезпечує наявність/відсутність пільги. Сформувати список клієнтів. На основі сформованого списку побудувати дві черги — звичайну та пільгову. Показати вміст кожної черги на екрані	2
	Тема 10. Контейнери list, stack, set та map. Робота з контейнерами Set та Map. Конструктори створення об’єктів. Основні методи роботи з контейнерами.	2	Розробка програм з використанням контейнерів Set та Map. Приклад (list): Розробити програму, яка містить: 1. формування списку з n рядків, використовуючи контейнер list; 2. видалення елементів, розташованих між мінімальним за довжиною та максимальним за довжиною елементами включно, зі списку (згідно з позиціями розташування); 3. додавання на початок списку елементу, що містить ваше прізвище; 4. відображення вмісту контейнера після кожної з зазначених дій. Приклад (stack): Використовуючи контейнер stack: - сформувати стек з N випадкових цілих чисел; - виконати підрахунок кількості парних елементів; - розділити елементи початкового стека на два окремі (парні елементи та непарні елементи); - у стеку, що містить непарні значення, знайти елементи, які є простими числами та вивести їх на екран; - видалити з обох отриманих стеків елементи, що повторюються. Приклад (set): Напишіть програму для управління списком студентів, де кожен студент представлений об'єктом класу Student. Клас Student має містити такі атрибути: ім'я, прізвище та номер студентського квитка. Програма повинна виконувати наступні функції: Додавати нового студента до списку. Видаляти студента за номером студентського квитка. Перевіряти, чи є студент у списку за номером студентського квитка. Виводити список всіх студентів в алфавітному порядку за прізвищем. Для цього завдання доцільно використовувати контейнер set, щоб забезпечити унікальність номерів студентських квитків та автоматичне впорядкування. Приклад (map): Реалізувати телефонний довідник, в використовуючи контейнер map. Ключем має бути номер телефону абонента в форматі +38(0--)-------, перевірка коректності формату обов'язкова. Значенням має бути інформація про абонента, яка складається з Прізвища, ініціалів, дати народження в форматі --.--.--. Інформацію про абонента бажано реалізувати у вигляді об'єкта класу. Забезпечити виконання таких операцій: - додавання абонента; - видалення абонента; - редагування будь-яких даних про абонента; - вибірка абонентів, день народження яких припадає на місяць, введений з клавіатури; - пошук абонента за прізвищем та за номером телефону.	2
	Тема 11. Створення власних шаблонів. Розробка та реалізація власних шаблонів функцій. Розробка та реалізація власних шаблонів структур даних	2	Розробка програм з використанням власних шаблонів Приклад: Створити шаблон класу для будь-якої структури даних (масив, список, черга, стек, дерево тощо). Шаблон класу має включати перевантажені конструктори, метод виведення та 1-2 методи обробки створеної структури даних.	2

Теми та завдання для самостійної роботи

Назва та опис завдання

Методи контролю та критерії оцінювання

Тема 1. Принципи об’єктно-орієнтоване програмування. Принципи SOLID. Базові класи. Самостійне опрацювання лекційного матеріалу.

опитування під час заняття перевірка результатів виконання практичної роботи

Тема 2. Конструктори та деструктори класу. Самостійне опрацювання лекційного матеріалу.