軟件設(shè)計(jì)與體系結(jié)構(gòu)練習(xí)題

1、軟件設(shè)計(jì)與體系結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)一、 填空題(一) Chapter 11.軟件設(shè)計(jì)模式通常包含4個(gè)基本要素：模式名稱、問題、解決方案以及效果。2.軟件設(shè)計(jì)模式可以分為三個(gè)層次：架構(gòu)模式、設(shè)計(jì)模式、習(xí)慣用法。3.軟件設(shè)計(jì)模式是對(duì)軟件設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，是對(duì)軟件設(shè)計(jì)中特定環(huán)境下反復(fù)出現(xiàn)的設(shè)計(jì)問題的、經(jīng)過驗(yàn)證的、成功解決方案的描述。(二) chapter 51.早在1968年，計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的大師Dijstra指出：項(xiàng)目規(guī)模越大，其整體架構(gòu)就越重要。2. 軟件體系結(jié)構(gòu)的三個(gè)基本要素是：構(gòu)件、連接件、約束3. 對(duì)軟件質(zhì)量的關(guān)注正是軟件架構(gòu)師與一般的軟件設(shè)計(jì)師的不同之處，一般的軟件設(shè)計(jì)師主要關(guān)注軟件功能的設(shè)計(jì)，并要遵循架

2、構(gòu)師給出的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。4. IEEE 1471-2000標(biāo)準(zhǔn)定義軟件體系結(jié)構(gòu)是“系統(tǒng)的基本組織結(jié)構(gòu)，包括系統(tǒng)構(gòu)成要素、這些構(gòu)成要素相互之間以及運(yùn)行環(huán)境之間的關(guān)系，還包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)及演化時(shí)應(yīng)遵循的原則”。(三) chapter 21.創(chuàng)建型軟件設(shè)計(jì)模式是解決_對(duì)象創(chuàng)建機(jī)制_的設(shè)計(jì)模式。2.創(chuàng)建型軟件設(shè)計(jì)模式的兩個(gè)主導(dǎo)思想：封裝了系統(tǒng)使用的具體類的知識(shí)，隱藏這些具體類的實(shí)例被創(chuàng)建與結(jié)合的細(xì)節(jié)。3.簡單工廠方法模式的特點(diǎn)是僅僅有一個(gè)具體的創(chuàng)建者類，并且在此類中包含一個(gè)_靜態(tài)工廠_方法。4.生成器模式是一步一步創(chuàng)建一個(gè)復(fù)雜的對(duì)象，允許用戶通過制定復(fù)雜對(duì)象的類型和內(nèi)容就可以構(gòu)建它們，用戶不知道內(nèi)部的具體構(gòu)建

3、細(xì)節(jié)5. 單例模式是指確保一個(gè)僅有一個(gè)唯一的實(shí)例，并提供一個(gè)全局的訪問點(diǎn)。6. 在單例模式中，為了防止客戶程序利用構(gòu)造方法創(chuàng)建多個(gè)對(duì)象，要將構(gòu)造方法聲明為private(或私有)類型。(四) chapter 31. 結(jié)構(gòu)型軟件設(shè)計(jì)模式的主要目的是將不同的類和對(duì)象組合在一起，形成更大或者更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體。2. 組合模式指將對(duì)象組合成樹形結(jié)構(gòu)，以表示“部分-整體”的層次結(jié)構(gòu)。該模式使得對(duì)單個(gè)對(duì)象和組合對(duì)象的使用具有一致性。3.適配器模式可以分為兩種：類適配器和對(duì)象適配器4. 類適配器模式通過繼承的方式改變已經(jīng)存在的接口而形成新的接口，使之適合客戶類調(diào)用的需要；對(duì)象適配器模式使用調(diào)用或者聚合的方式選擇

4、調(diào)用多個(gè)類中的方法，形成新的接口。5. 適配器模式與外觀模式都是為了設(shè)計(jì)新的接口而存在。它們的區(qū)別在于：適配器模式是轉(zhuǎn)換接口，外觀模式是簡化接口。(五) chapter 41. 行為型軟件設(shè)計(jì)模式解釋對(duì)象之間是怎樣進(jìn)行交互的。2. 迭代器模式能夠提供一種方法按照順序訪問一個(gè)聚合對(duì)象中的所有元素，而又不需要暴露該對(duì)象的內(nèi)部表示。3. 中介者模式的要點(diǎn)是將所有對(duì)象之間的交互細(xì)節(jié)抽象到一個(gè)獨(dú)立的類中，這個(gè)類叫做中介者類。4. 訪問者模式封裝了分布于多個(gè)類之間的行為。(六) Chapter 61. 利用調(diào)用-返回風(fēng)格軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)使用的是_分而治之_策略，其主要思想是將一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)分解

5、為一些子系統(tǒng)，以便降低復(fù)雜度，并且增加可修改性。2. 在管道-過濾器軟件體系結(jié)構(gòu)中，每個(gè)組件都有一組輸入和輸出，組件讀入數(shù)據(jù)流，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，然后產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)流。3. 順序批處理軟件體系結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)流風(fēng)格體系結(jié)構(gòu)的一個(gè)子類型。在該系統(tǒng)種，組件為獨(dú)立的程序，并且這些組件按照先后順序處理，即只有當(dāng)一個(gè)組件運(yùn)行徹底結(jié)束以后，下一個(gè)組件才能開始執(zhí)行。4. 主程序-子程序軟件體系結(jié)構(gòu)特別關(guān)注功能的實(shí)現(xiàn)。面向?qū)ο筌浖w系結(jié)構(gòu)特別關(guān)注數(shù)據(jù)與功能的封裝。二、 簡答題(一) Chapter11. 軟件體系結(jié)構(gòu)為什么重要？答：軟件體系結(jié)構(gòu): 是軟件相關(guān)人員進(jìn)行交流的手段;(2分) 是一種高層次的設(shè)計(jì)復(fù)用手段;（2分

6、） 是早期關(guān)鍵設(shè)計(jì)決策的體現(xiàn)。（1分）2. 軟件體系結(jié)構(gòu)與軟件框架的區(qū)別？答：呈現(xiàn)形式不同：體系結(jié)構(gòu)的呈現(xiàn)形式是一個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)約，而框架則是程序代碼 。（2分）目的不同：體系結(jié)構(gòu)的首要目的大多是指導(dǎo)一個(gè)軟件系統(tǒng)的實(shí)施與開發(fā)；而框架的首要目的是為復(fù)用因此，一個(gè)框架可有其體系結(jié)構(gòu)，用于指導(dǎo)該框架的開發(fā)，反之不然（3分）3. 解釋開閉原則、Liskov替換原則、依賴倒置原則答：開閉原則：構(gòu)件應(yīng)該對(duì)擴(kuò)展具有開放性，對(duì)修改具有封閉性。(2分)Liskov替換原則：子類可以替換它們的父類。(2分)依賴倒置原則：依賴于抽象，而非具體實(shí)現(xiàn)。(1分)(二) chapter24. 說明工廠方法、簡單工廠模式

7、、抽象工廠模式三個(gè)模式的主要區(qū)別。答：簡單工廠模式只有一個(gè)工廠類，該工廠類的靜態(tài)工廠方法負(fù)責(zé)所有產(chǎn)品的創(chuàng)建。(1分)工廠方法模式中，一個(gè)產(chǎn)品類層次對(duì)應(yīng)一個(gè)工廠類層次，每個(gè)具體工廠負(fù)責(zé)創(chuàng)建一個(gè)具體的產(chǎn)品。（2分）抽象工廠模式中，一個(gè)工廠類層次對(duì)應(yīng)多個(gè)產(chǎn)品類層次，每個(gè)具體工廠負(fù)責(zé)一個(gè)產(chǎn)品簇中產(chǎn)品的創(chuàng)建。（2分）5. 實(shí)現(xiàn)單例模式的三個(gè)關(guān)鍵要點(diǎn)是什么？答：將構(gòu)造方法私有化；(1分)定義一個(gè)靜態(tài)實(shí)例；（2分）提供一個(gè)可以返回靜態(tài)實(shí)例的靜態(tài)方法。（2分）6. 簡述生成器模式與抽象工廠模式的區(qū)別。答：前者按照步驟創(chuàng)建一個(gè)復(fù)雜的對(duì)象，而后者強(qiáng)調(diào)一類產(chǎn)品對(duì)象，創(chuàng)建一個(gè)產(chǎn)品族中的某個(gè)產(chǎn)品對(duì)象（簡單或復(fù)雜）。（3

8、分）前者將所建造的產(chǎn)品（通常建造一個(gè)復(fù)合體）最后一次性返回，而不是一點(diǎn)一點(diǎn)返回，而抽象工廠所創(chuàng)建的產(chǎn)品對(duì)象立即被返回。（2分）(三) Chapter37. 簡述外觀模式與適配器模式的區(qū)別？答：外觀模式簡化接口是為了更好地使用某個(gè)類庫適配器模式轉(zhuǎn)換接口的目的是將一個(gè)不適合使用的接口轉(zhuǎn)換為可以被使用的接口，或者將一些接口不同但功能相同或相近的接口加以轉(zhuǎn)換，以便統(tǒng)一使用。8. 簡述結(jié)構(gòu)型模式的分類。答：分為兩類：結(jié)構(gòu)型類模式：關(guān)心類的組合，使用繼承來組合接口或類，提供了類之間的關(guān)聯(lián)方式。(2分)結(jié)構(gòu)型對(duì)象模式：關(guān)心類和對(duì)象的組合，描述了如何對(duì)一些對(duì)象進(jìn)行組合，從而實(shí)現(xiàn)新功能的一些方法。具體來說，通過

9、關(guān)聯(lián)關(guān)系，可以在一個(gè)類中定義另一個(gè)類的對(duì)象，然后通過該對(duì)象調(diào)用其方法。（3分）(四) Chapter 49. 簡述迭代器模式的主要功能？答：提供對(duì)聚合對(duì)象的迭代訪問：以不同的方式遍歷聚合對(duì)象，如向前、向后對(duì)同一聚合同時(shí)進(jìn)行多個(gè)遍歷以不同的遍歷策略遍歷聚合多態(tài)迭代：為不同的聚合結(jié)構(gòu)提供統(tǒng)一的迭代接口，即，通過一個(gè)迭代接口訪問不同的聚合結(jié)構(gòu)。10. 簡述訪問者模式中形成的回調(diào)訪問通路？答：visit()與accept()方法構(gòu)成一個(gè)調(diào)用通路。（1分）visit(X)：訪問者類告知具體元素X類，我要訪問你，即調(diào)用它的方法。（2分）accept(Visitor)：具體元素X類告知Visitor，我接受

10、你的訪問。Visitor訪問具體元素X類的目的是什么，具體元素X類不管。（2分）11. 策略模式和狀態(tài)模式的區(qū)別。答：策略模式用來處理一組具有相同目的但是實(shí)現(xiàn)方法不同的算法，這些算法方案之間一般來說沒有狀態(tài)變遷。（2分）狀態(tài)模式則有所不同，它實(shí)現(xiàn)的一個(gè)概念可以叫做動(dòng)態(tài)繼承，也就是繼承的子類都可以發(fā)生變化。狀態(tài)的變化可以由一個(gè)狀態(tài)遷移圖表示。（2分）一般來說，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)模式更復(fù)雜一點(diǎn)，用戶需要仔細(xì)考慮由誰來負(fù)責(zé)狀態(tài)轉(zhuǎn)換問題，是由Context類負(fù)責(zé)還是由狀態(tài)類的超類負(fù)責(zé)，還是由狀態(tài)類的子類負(fù)責(zé)。(2分)(五) Chapter 612. 簡述面向?qū)ο篌w系結(jié)構(gòu)，并畫出面向?qū)ο篌w系結(jié)構(gòu)圖？答：面向?qū)ο篌w

11、系結(jié)構(gòu)中，把系統(tǒng)看作是由一些對(duì)象的集合組成（而不是由函數(shù)或方法組成），消息從一個(gè)對(duì)象發(fā)送到另外一個(gè)對(duì)象。每個(gè)對(duì)象都有其相關(guān)功能。一個(gè)對(duì)象是數(shù)據(jù)以對(duì)數(shù)據(jù)操作的封裝體，外界通過接口與其進(jìn)行交互。（3分）面向?qū)ο篌w系結(jié)構(gòu)圖如下：（2分，下面這幅圖不需要一模一樣，表達(dá)清楚意思即可）13. 簡述主程序-子程序軟件體系結(jié)構(gòu)與面向?qū)ο篌w系結(jié)構(gòu)的不同之處。答：在設(shè)計(jì)思想上的區(qū)別：主程序-子程序關(guān)注功能的實(shí)現(xiàn)，即系統(tǒng)是由一個(gè)個(gè)過程構(gòu)成。面向?qū)ο篌w系結(jié)構(gòu)關(guān)注數(shù)據(jù)與功能的封裝（對(duì)象）。系統(tǒng)是由一系列對(duì)象構(gòu)成，這些對(duì)象按一定規(guī)則通信，完成具體功能。（3分）在系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)方面的區(qū)別。前者采用結(jié)構(gòu)化分析設(shè)計(jì)方法（如數(shù)據(jù)流

12、圖、面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)），后者采用面向?qū)ο蠓治鲈O(shè)計(jì)，使用用例圖、類圖、時(shí)序圖等模型。（2分）14. 畫出MVC體系結(jié)構(gòu)的一般形式的結(jié)構(gòu)類圖。15. 畫出應(yīng)用了觀察者機(jī)制的MVC體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類圖。三、 設(shè)計(jì)題(一) chapter 2創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式1. 一個(gè)房屋銷售查詢系統(tǒng)，以便查詢不同類型的房屋的介紹、價(jià)格和地址等。為簡單起見，只考慮兩種類型的房屋：別墅(House)和公寓(Condo)，并假設(shè)每種房屋類型都包含：豪華(Super)、中等(Medium)兩個(gè)等級(jí)。要求能夠查看房屋信息和房屋價(jià)格，請(qǐng)使用創(chuàng)建型設(shè)計(jì)模式解決該問題，畫出設(shè)計(jì)類圖。答：參考圖 1圖 1 抽象工廠模式參考圖2. 假設(shè)有一個(gè)

13、web托管公司，該公司在Windows和UNIX平臺(tái)上托管服務(wù)。該Web托管公司在這兩種平臺(tái)上提供三種不同類型的托管包：基本（Basic）、高級(jí)（Senior）和更高級(jí)（Super）。使用“抽象工廠”模式設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用，查詢?cè)撏泄芄咎峁┑牟煌愋偷耐泄馨δ?，畫出設(shè)計(jì)類圖。答：參考Error! Reference source not found.Error! Reference source not found.圖 2 抽象工廠模式解決win、Unix服務(wù)創(chuàng)建問題3. 生成器模式可以用于描述肯德基KFC如何創(chuàng)建套餐：套餐是一個(gè)復(fù)雜對(duì)象，它一般包含主食（如漢堡、牛肉飯等）、配餐（如新奧爾良烤翅

14、、香辣雞翅、吮指原味雞等）和飲料（如果汁、可樂等）等三個(gè)組成部分，不同的套餐有不同的組成部分，而KFC的服務(wù)員可以根據(jù)顧客的要求，一步一步裝配這些組成部分，構(gòu)造一份完整的套餐，然后返回給顧客。套餐假設(shè)目前有如下幾個(gè)套餐：午餐套餐(Lunch Suit)、晚餐套餐(Supper Suit)、豪華套餐(Luxury Suit)。請(qǐng)用生成器模式設(shè)計(jì)該應(yīng)用，畫出其設(shè)計(jì)類圖。答：參見圖 3圖 3 生成器模式KFC套餐構(gòu)造4. 下圖所示設(shè)計(jì)類圖是關(guān)于游戲軟件的設(shè)計(jì)。在該設(shè)計(jì)中，SlowGameFactory類負(fù)責(zé)創(chuàng)建SlowFighter對(duì)象與SlowMonster對(duì)象，并且將創(chuàng)建完的對(duì)象以其超類類型返回

15、給ClientGUI對(duì)象。然后，ClientGUI對(duì)象將操縱SlowFighter對(duì)象與SlowMonster對(duì)象，使得它們互相打斗。(1) 上述設(shè)計(jì)使用了什么設(shè)計(jì)模式？抽象工廠(2) 請(qǐng)?jiān)谝陨显O(shè)計(jì)中添加SuperFighter和SuperMonster，SuperFighter與SuperMonster是對(duì)應(yīng)的，請(qǐng)繪制新的設(shè)計(jì)類圖。修正一下該答案5. 某公司要設(shè)計(jì)一個(gè)房屋選購系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)的房屋分為三種類型：經(jīng)濟(jì)型（Economic House）、普通型（Normal House）與豪華型（Luxury House）。不同房型的區(qū)別體現(xiàn)在面積大?。ˋrea）以及臥室（Bedroom）、衛(wèi)生間（

16、Bathroom）、車庫（Garage）、花園（Garden）、游泳池（Swimming Pool）的數(shù)量上。請(qǐng)用生成器模式設(shè)計(jì)該選購系統(tǒng)，畫出設(shè)計(jì)類圖。(二) chapter 3 結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式6. 使用組合模式設(shè)計(jì)一款使用不同國家的語言做為問候語的軟件，需要一個(gè)用于用戶輸入的用戶圖形界面。在該用戶圖形界面上，有各個(gè)主要國家的列表。用戶可以選擇一個(gè)國家，然后，單擊產(chǎn)生問候語的按鈕，程序?qū)@示該國家見面時(shí)所使用的問候語。使用安全形式設(shè)計(jì)，畫出設(shè)計(jì)類圖。使用透明形式設(shè)計(jì)，畫出設(shè)計(jì)類圖。答：參見圖 4 參見圖 5圖 4 組合模式設(shè)計(jì)-安全形式圖 5 組合模式設(shè)計(jì)-透明模式7. 下圖所示為一個(gè)整數(shù)排

17、序的Java程序設(shè)計(jì)類圖。該設(shè)計(jì)使用類適配器模式。問題：（1） 請(qǐng)說明使用該設(shè)計(jì)有什么問題？Java是單繼承語言，不支持多繼承（2） 畫出新的設(shè)計(jì)類圖。答：參見圖 6圖 6 對(duì)象適配器解決多繼承問題8. 考察一個(gè)電源總開關(guān)的例子。為了使用方便，一個(gè)電源總開關(guān)可以控制四盞燈、一個(gè)風(fēng)扇、一臺(tái)空調(diào)和一臺(tái)電視機(jī)的啟動(dòng)和關(guān)閉。通過該電源總開關(guān)可以同時(shí)控制上述所有電器設(shè)備。請(qǐng)使用外觀模式設(shè)計(jì)該系統(tǒng)，畫出設(shè)計(jì)類圖。答：參見圖 7圖 7 電源開關(guān)的例子9. 美國和加拿大的郵政編碼有不同的格式，美國的郵政編碼由5位阿拉伯?dāng)?shù)字組成加破折號(hào)，再加4位阿拉伯?dāng)?shù)字組成，即美國的郵政編碼形狀為ddddd-dddd，其中d

18、是介于0與9之間的整數(shù)。加拿大的郵政編碼是由6位字母與數(shù)字混合組成，格式為：cdc dcd，其中第1，3，5位是英語字母，第2，4，6位是阿拉伯?dāng)?shù)字，如：M4B 1G5。假設(shè)有一個(gè)網(wǎng)上貿(mào)易軟件，原來的客戶是美國公民，但是，隨著業(yè)務(wù)的擴(kuò)展，將要允許加拿大公民使用該系統(tǒng)。假如已經(jīng)有兩個(gè)經(jīng)過充分測試的類，一個(gè)是USZipCode，另外一個(gè)是CAPostalCode。這兩個(gè)類中分別有一個(gè)方法，isValidZipCode(zip:String), 和isValidCaPostalCode(pcode: String)，用于確認(rèn)用戶輸入的郵政編碼是否正確。雖然這兩個(gè)接口（方法）的參數(shù)都是String類型

19、的，但是方法名字是不同的，而且，它們的具體的確認(rèn)算法是不同的?，F(xiàn)在要寫一個(gè)網(wǎng)上郵政編碼確認(rèn)程序，該程序使用一個(gè)統(tǒng)一的接口，允許客戶程序使用該接口的時(shí)候，既可以使用美國的郵政編碼又可以使用加拿大的郵政編碼。請(qǐng)使用適配器模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，畫出設(shè)計(jì)類圖。10. 假如公司需要設(shè)計(jì)一個(gè)特工信息系統(tǒng)。特工的信息被加密并且被存入文本文檔或者數(shù)據(jù)庫。有三種方法加密特工的名字和代碼，該加密名字和代碼的任務(wù)由三個(gè)類完成，這三個(gè)類是EncryptedInfo1，EncryptedInfo2，EncryptedInfo3。請(qǐng)使用橋接模式設(shè)計(jì)該特工信息保密系統(tǒng)，畫出設(shè)計(jì)類圖。11. 現(xiàn)需要設(shè)計(jì)一個(gè)可以模擬各種動(dòng)物行為的機(jī)器

20、人。目前，在機(jī)器人中已定義了一系列方法：叫喊方法cry()、移動(dòng)方法move()。如果希望在不修改已有代碼的基礎(chǔ)上使得機(jī)器人能夠像狗一樣叫wang()，像狗一樣跑run()，使用適配器模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，繪制設(shè)計(jì)類圖。12. 設(shè)計(jì)一個(gè)飛行員信息管理系統(tǒng)。假設(shè)飛行員分為戰(zhàn)斗機(jī)飛行員和轟炸機(jī)飛行員；在性別上又分為男飛行員和女飛行員。請(qǐng)使用橋接模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，畫出設(shè)計(jì)類圖。13. 假設(shè)有一個(gè)設(shè)計(jì)類圖如下所示。此類圖中包含了幾個(gè)動(dòng)物類，Tiger、Dog和Cat，它們都包含各自的功能，三個(gè)類相互協(xié)作并緊密耦合，以便完成類似于動(dòng)物世界的游戲功能。請(qǐng)用中介者模式重新設(shè)計(jì)，保持功能不變，畫出設(shè)計(jì)類圖?？蓪pdat

21、eAll()方法修改為doGame(),在doGame()定義游戲規(guī)則。14. 針對(duì)如下已經(jīng)存在的某程序設(shè)計(jì)圖，使用橋接模式重新設(shè)計(jì)該程序，并畫出設(shè)計(jì)類圖15. 文件系統(tǒng)中的文件有不同類型，不同類型的文件其瀏覽方式有所區(qū)別，如文本文件和圖片文件、視頻文件的瀏覽方式就不相同。對(duì)文件夾的瀏覽實(shí)際上就是對(duì)其中所包含文件的瀏覽，而客戶端可以一致地對(duì)文件和文件夾進(jìn)行操作，無須關(guān)心它們的區(qū)別。請(qǐng)使用組合模式來模擬文件的瀏覽操作(display)，畫出設(shè)計(jì)類圖。 (三) chapter 4 行為型設(shè)計(jì)模式16. 一個(gè)計(jì)算手機(jī)繳費(fèi)的軟件設(shè)計(jì)如下圖所示：類中的type變量代表不同的客戶群體，因此有不同的繳費(fèi)率。

22、因?yàn)閷?duì)應(yīng)于不同的客戶群體，有不同的優(yōu)惠收費(fèi)包，例如FamilyPackage、FriendPackage和FamerPackage。方法computeFare(String num, String type)需要經(jīng)常改變，原因是每個(gè)包都有不同的打折率，并且對(duì)于每個(gè)包計(jì)算費(fèi)用的算法是不同的。這說明在方法computeFare(String num, String type)中，存在許多條件語句。很明顯，本設(shè)計(jì)不符合開閉原則，請(qǐng)利用策略模式對(duì)以上的類進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，畫出設(shè)計(jì)類圖。答：17. 使用狀態(tài)模式設(shè)計(jì)軟件。在一個(gè)面向兒童的人/機(jī)對(duì)抗游戲中有兩個(gè)角色，mood_guy代表計(jì)算機(jī)游戲軟件，玩家為兒

23、童。玩家可以容易地影響mood_guy。mood_guy有三個(gè)狀態(tài)：愉快、惱怒和瘋狂。當(dāng)它在愉快的狀態(tài)時(shí)，它將唱歌；當(dāng)它在惱怒的狀態(tài)時(shí)，它將告訴它的朋友，抱怨某事；當(dāng)它在瘋狂的狀態(tài)時(shí)，它將故意損壞一些東西。mood_guy可以自動(dòng)改變心情狀態(tài)：如果玩家忽略它超過20秒，無論處于何種狀態(tài)，mood_guy將自動(dòng)進(jìn)入愉快狀態(tài)。mood_guy的狀態(tài)也可以由玩家的行為而改變：如果它處于愉快狀態(tài)，玩家給它一個(gè)酸梨，則它進(jìn)入惱怒狀態(tài)；如果它處于惱怒狀態(tài)，玩家給它一個(gè)辣椒，它將進(jìn)入瘋狂狀態(tài)；如果它處于瘋狂狀態(tài)，玩家給它一個(gè)香蕉，它將進(jìn)入愉快狀態(tài)。要求使用狀態(tài)模式設(shè)計(jì)該問題，并且：（1）畫出狀態(tài)圖；（2）畫

24、出設(shè)計(jì)類圖，該類圖中應(yīng)該包含兩個(gè)方法：act( )和changeMood( )。18. 設(shè)計(jì)一個(gè)使用幾種排序算法對(duì)整數(shù)進(jìn)行排序的程序。該程序可以計(jì)算出每種排序算法的執(zhí)行時(shí)間，以便比較各種排序算法的速度。該程序可以支持插入排序（InsertionSort）、快速排序（QuickSort）、冒泡排序（BubbleSort）、堆排序（HeapSort）。請(qǐng)使用策略模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，畫出設(shè)計(jì)類圖。19. 利用狀態(tài)模式設(shè)計(jì)的Weather State的實(shí)例。在本例中，考慮天氣狀態(tài)。天氣狀態(tài)可以分為：晴天狀態(tài)(Sunny State)，下雨?duì)顟B(tài)(Rainy State)，刮風(fēng)狀態(tài)(Windy State)，下

25、雪（Snowing State）。在晴天狀態(tài)，陽光普照；在雨天狀態(tài)烏云密布，下雨不停；在刮風(fēng)狀態(tài)，大風(fēng)刮得天昏地暗；在下雪狀態(tài)，大雪紛飛。用狀態(tài)模式封裝天氣狀態(tài)。為了表達(dá)天有不測風(fēng)云的思想，假設(shè)天氣狀態(tài)是隨機(jī)改變的，即在四種狀態(tài)之間的切換是根本沒有規(guī)律可循的，因此，考慮在抽象類WeatherState中的方法changeState(Context cxt)的實(shí)現(xiàn)中，使用能產(chǎn)生隨機(jī)整數(shù)的Random類。因此，具體狀態(tài)的改變，由抽象類WeatherState負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)。請(qǐng)采用常規(guī)的狀態(tài)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，畫出設(shè)計(jì)類圖。Context-state: WeatherState+getState()+doAct

26、ion():voidstateSunnyState+action():String+changeState()+setState():StringWeatherState+createStateObj()+changeState(Context cxt ):void+setState()：String+getCurrentState():String+action(): String-ctx: ContextWindyState+action(): String+changeState()+setState():StringRainyState+act(): String+changeStat

27、e()+setState():StringSnowingState  +act(): String+changeState()+setState():String20. 隨機(jī)生成一個(gè)整數(shù)矩陣，矩陣可以看做是聚合類型的數(shù)據(jù)。使用迭代器模式設(shè)計(jì)，對(duì)該矩陣進(jìn)行不同的遍歷：（1）奇數(shù)遍歷(OddIterator)，訪問并統(tǒng)計(jì)矩陣中的所有奇數(shù)。（2）偶數(shù)遍歷(EvenIterator)，訪問并統(tǒng)計(jì)矩陣中的所有偶數(shù)。（3）斜對(duì)角線遍歷(DiagonalIterator), 按照斜對(duì)角線迭代遍歷矩陣。請(qǐng)應(yīng)用迭代器模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，畫出設(shè)計(jì)類圖。21. 室內(nèi)溫度控制軟件設(shè)計(jì)。室內(nèi)溫度控制需要具備窗戶、風(fēng)扇、空調(diào)的自動(dòng)開啟與關(guān)閉功能。因此，該應(yīng)用需要設(shè)計(jì)三個(gè)類，分別用于封裝窗戶、風(fēng)扇、空調(diào)。請(qǐng)利用命令模式設(shè)計(jì)該應(yīng)用，畫出設(shè)計(jì)類圖。22. 下圖所示是一個(gè)調(diào)用排序算法的設(shè)計(jì)圖。在實(shí)現(xiàn)時(shí)，調(diào)用者Invoker通過條件判斷語句調(diào)用相應(yīng)的排序算法，調(diào)用者Invoker和接收者Receiver之間是緊耦合的。 請(qǐng)使用命令模式在Invoker與Receiver