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实验 21：观察者模式
本次实验属于模仿型实验，通过本次实验学生将掌握以下内容：
1、理解观察者模式的动机，掌握该模式的结构；
2、能够利用观察者模式解决实际问题。

[实验任务一]：股票提醒
当股票的价格上涨或下降5%时，会通知持有该股票的股民，当股民听到价格上涨的消息时会买股票，当价格下降时会大哭一场。
实验要求：
1.画出对应类图；
2.提交源代码；
3.注意编程规范。

StockSubject.java
import java.util.ArrayList;import java.util.List;
public abstract class StockSubject {// 维护观察者（股民）列表protected List<Investor> observers = new ArrayList<>();/*** 注册观察者（股民订阅股票）* @param investor 要注册的股民*/public void registerObserver(Investor investor) {observers.add(investor);}/*** 移除观察者（股民取消订阅）* @param investor 要移除的股民*/public void removeObserver(Investor investor) {observers.remove(investor);}/*** 通知所有观察者（股票价格变化触发）*/public abstract void notifyObservers();}
2.ConcreteStock.java
public class ConcreteStock extends StockSubject {// 股票名称private final String stockName;// 当前价格private double price;// 上一次价格（用于计算变化率）private double lastPrice;/*** 构造方法：初始化股票名称和初始价格* @param stockName 股票名称* @param price 初始价格*/public ConcreteStock(String stockName, double price) {this.stockName = stockName;this.price = price;this.lastPrice = price; // 初始时上一次价格=当前价格}/*** 设置股票价格，触发变化率检查和通知* @param newPrice 新价格*/public void setPrice(double newPrice) {this.lastPrice = this.price; // 保存上一次价格this.price = newPrice;// 价格变化率≥5%时通知观察者if (Math.abs(getPriceChangeRate()) >= 5) {notifyObservers();}}/*** 计算价格变化率（百分比）* @return 变化率（正数=涨，负数=跌）*/public double getPriceChangeRate() {return ((price - lastPrice) / lastPrice) * 100;}/*** 获取股票名称* @return 股票名称*/public String getStockName() {return stockName;}/*** 获取当前价格* @return 当前价格*/public double getPrice() {return price;}@Overridepublic void notifyObservers() {boolean isRise = getPriceChangeRate() > 0; // 是否上涨for (Investor investor : observers) {investor.update(this, isRise); // 通知每个股民}}}
3. Investor.java
public interface Investor {/*** 接收股票价格变化通知* @param stock 变化的股票* @param isRise 股票是否上涨*/void update(ConcreteStock stock, boolean isRise);}
4.ConcreteInvestor.java
public class ConcreteInvestor implements Investor {// 股民姓名private final String name;/*** 构造方法：初始化股民姓名* @param name 股民姓名*/public ConcreteInvestor(String name) {this.name = name;}@Overridepublic void update(ConcreteStock stock, boolean isRise) {double changeRate = stock.getPriceChangeRate();System.out.println("===== " + stock.getStockName() + "价格变化通知 =====");System.out.println("股民" + name + "收到消息：" + (isRise ? "上涨" + String.format("%.2f", changeRate) + "%" : "下跌" + String.format("%.2f", Math.abs(changeRate)) + "%"));// 根据涨跌执行动作if (isRise) {System.out.println("股民" + name + "：赶紧加仓买！");} else {System.out.println("股民" + name + "：呜呜呜，亏麻了！");}System.out.println("当前股价：" + stock.getPrice() + "元\n");}}
4.StockObserverTest.java
public class StockObserverTest {public static void main(String[] args) {// 1. 创建具体股票（茅台，初始价格1800元）ConcreteStock maotaiStock = new ConcreteStock("贵州茅台", 1800.0);// 2. 创建股民（观察者）Investor zhangsan = new ConcreteInvestor("张三");Investor lisi = new ConcreteInvestor("李四");Investor wangwu = new ConcreteInvestor("王五");// 3. 股民订阅股票maotaiStock.registerObserver(zhangsan);maotaiStock.registerObserver(lisi);maotaiStock.registerObserver(wangwu);// 4. 模拟股票价格变化（上涨5%：1800→1890）System.out.println("【场景1：股票上涨5%】");maotaiStock.setPrice(1890.0);// 5. 模拟股票价格下跌6%（1890→1776.6）System.out.println("【场景2：股票下跌6%】");maotaiStock.setPrice(1776.6);// 6. 移除李四后，股票再上涨（1776.6→1865.43，上涨5%）System.out.println("【场景3：移除李四后，股票再上涨5%】");maotaiStock.removeObserver(lisi);maotaiStock.setPrice(1865.43);}}

实验 22：状态模式
本次实验属于模仿型实验，通过本次实验学生将掌握以下内容：
1、理解状态模式的动机，掌握该模式的结构；
2、能够利用状态模式解决实际问题。

[实验任务一]：银行账户
用Java代码模拟实现课堂上的“银行账户”的实例，要求编写客户端测试代码模拟用户存款和取款，注意账户对象状态和行为的变化。
实验要求：
1.画出对应的类图；
2.提交源代码；
3. 注意编程规范。

1. AccountState.java
public abstract class AccountState {protected Account account;/*** 构造方法：关联账户上下文* @param account 所属账户*/public AccountState(Account account) {this.account = account;}/*** 存款行为（子类实现）* @param amount 存款金额*/public abstract void deposit(double amount);/*** 取款行为（子类实现）* @param amount 取款金额*/public abstract void withdraw(double amount);}
2. NormalState.java
public class NormalState extends AccountState {/*** 构造方法：初始化正常状态* @param account 所属账户*/public NormalState(Account account) {super(account);}/*** 构造方法：带初始余额的正常状态* @param account 所属账户* @param balance 初始余额*/public NormalState(Account account, double balance) {super(account);this.account.setBalance(balance);}@Overridepublic void deposit(double amount) {// 正常状态存款：直接增加余额double newBalance = account.getBalance() + amount;account.setBalance(newBalance);System.out.println("账户【" + account.getAccountName() + "】存款" + amount + "元，当前余额：" + newBalance + "元（状态：正常）");}@Overridepublic void withdraw(double amount) {double currentBalance = account.getBalance();if (amount <= currentBalance) {// 取款≤余额：正常取款double newBalance = currentBalance - amount;account.setBalance(newBalance);System.out.println("账户【" + account.getAccountName() + "】取款" + amount + "元，当前余额：" + newBalance + "元（状态：正常）");} else {// 取款>余额：切换为透支状态double newBalance = currentBalance - amount;account.setBalance(newBalance);account.setState(new OverdraftState(account, newBalance));System.out.println("账户【" + account.getAccountName() + "】取款" + amount + "元，当前余额：" + newBalance + "元（状态：透支）");}}}
3. OverdraftState.java
public class OverdraftState extends AccountState {// 透支额度（固定为1000元）private static final double OVERDRAFT_LIMIT = 1000;/*** 构造方法：初始化透支状态* @param account 所属账户*/public OverdraftState(Account account) {super(account);}/*** 构造方法：带初始余额的透支状态* @param account 所属账户* @param balance 初始余额*/public OverdraftState(Account account, double balance) {super(account);this.account.setBalance(balance);}@Overridepublic void deposit(double amount) {double currentBalance = account.getBalance();double newBalance = currentBalance + amount;account.setBalance(newBalance);if (newBalance >= 0) {// 存款后余额≥0：切换为正常状态account.setState(new NormalState(account, newBalance));System.out.println("账户【" + account.getAccountName() + "】存款" + amount + "元，当前余额：" + newBalance + "元（状态：恢复正常）");} else {// 存款后仍透支：保持透支状态System.out.println("账户【" + account.getAccountName() + "】存款" + amount + "元，当前余额：" + newBalance + "元（状态：透支）");}}@Overridepublic void withdraw(double amount) {double currentBalance = account.getBalance();double overdraftAmount = Math.abs(currentBalance); // 当前透支金额if (amount <= (OVERDRAFT_LIMIT - overdraftAmount)) {// 取款≤剩余透支额度：允许透支取款double newBalance = currentBalance - amount;account.setBalance(newBalance);System.out.println("账户【" + account.getAccountName() + "】透支取款" + amount + "元，当前余额：" + newBalance + "元（状态：透支）");} else {// 取款>剩余透支额度：拒绝取款System.out.println("账户【" + account.getAccountName() + "】取款失败！剩余透支额度：" + (OVERDRAFT_LIMIT - overdraftAmount) + "元，请求取款：" + amount + "元");}}}
4. Account.java
public class Account {// 账户姓名private final String accountName;// 账户余额private double balance;// 当前账户状态private AccountState state;/*** 构造方法：初始化账户* @param accountName 账户姓名* @param initBalance 初始余额*/public Account(String accountName, double initBalance) {this.accountName = accountName;this.balance = initBalance;// 初始状态：余额≥0为正常状态，否则为透支状态if (initBalance >= 0) {this.state = new NormalState(this, initBalance);} else {this.state = new OverdraftState(this, initBalance);}System.out.println("账户【" + accountName + "】创建成功，初始余额：" + initBalance + "元（初始状态：" + (initBalance >= 0 ? "正常" : "透支") + "）");}/*** 存款操作（委托给当前状态）* @param amount 存款金额*/public void deposit(double amount) {if (amount <= 0) {System.out.println("存款失败！金额必须大于0");return;}state.deposit(amount);}/*** 取款操作（委托给当前状态）* @param amount 取款金额*/public void withdraw(double amount) {if (amount <= 0) {System.out.println("取款失败！金额必须大于0");return;}state.withdraw(amount);}// Getter & Setterpublic void setState(AccountState state) {this.state = state;}public double getBalance() {return balance;}public void setBalance(double balance) {this.balance = balance;}public String getAccountName() {return accountName;}}
5. AccountStateTest.java
public class AccountStateTest {public static void main(String[] args) {// 1. 创建账户（初始余额2000元，正常状态）Account account = new Account("张三", 2000);// 2. 正常状态取款1500元System.out.println("\n--- 操作1：正常取款1500元 ---");account.withdraw(1500);// 3. 正常状态取款1000元（导致透支）System.out.println("\n--- 操作2：正常取款1000元（透支） ---");account.withdraw(1000);// 4. 透支状态存款800元（仍透支）System.out.println("\n--- 操作3：透支存款800元 ---");account.deposit(800);// 5. 透支状态取款200元（在透支额度内）System.out.println("\n--- 操作4：透支取款200元 ---");account.withdraw(200);// 6. 透支状态存款1500元（恢复正常）System.out.println("\n--- 操作5：透支存款1500元（恢复正常） ---");account.deposit(1500);// 7. 正常状态取款3000元（再次透支）System.out.println("\n--- 操作6：正常取款3000元（透支） ---");account.withdraw(3000);// 8. 透支状态取款1200元（超过透支额度）System.out.println("\n--- 操作7：透支取款1200元（超限） ---");account.withdraw(1200);}}

实验 23：策略模式
本次实验属于模仿型实验，通过本次实验学生将掌握以下内容：
1、理解策略模式的动机，掌握该模式的结构；
2、能够利用策略模式解决实际问题。

[实验任务一]：旅行方式的选择
旅游的出行方式有乘坐飞机旅行、乘火车旅行和自行车游，不同的旅游方式有不同的实现过程，客户可以根据自己的需要选择一种合适的旅行方式。
实验要求：
1.画出对应的类图；
2.提交源代码；
3.注意编程规范。

1. TravelStrategy.java
public interface TravelStrategy {/*** 执行具体的旅行方式*/void travel();}
2. PlaneTravel.java
public class PlaneTravel implements TravelStrategy {@Overridepublic void travel() {System.out.println("选择飞机旅行：");System.out.println("1. 预订机票（需身份证/护照）");System.out.println("2. 提前2小时到机场办理值机");System.out.println("3. 安检后登机，飞行时间短，适合长途旅行");System.out.println("------------------------");}}
3. TrainTravel.java
public class TrainTravel implements TravelStrategy {@Overridepublic void travel() {System.out.println("选择火车旅行：");System.out.println("1. 购买火车票（需身份证）");System.out.println("2. 提前30分钟到车站检票");System.out.println("3. 乘坐高铁/普速列车，站点覆盖广，性价比高");System.out.println("------------------------");}}
4. BikeTravel.java
public class BikeTravel implements TravelStrategy {@Overridepublic void travel() {System.out.println("选择自行车旅行：");System.out.println("1. 检查自行车车况（轮胎、刹车等）");System.out.println("2. 准备骑行装备（头盔、水壶）");System.out.println("3. 沿途欣赏风景，适合短途休闲旅行");System.out.println("------------------------");}}
5. TravelContext.java
public class TravelContext {// 当前使用的旅行策略private TravelStrategy strategy;/*** 构造方法：初始化策略* @param strategy 旅行策略*/public TravelContext(TravelStrategy strategy) {this.strategy = strategy;}/*** 切换旅行策略* @param strategy 新的旅行策略*/public void setStrategy(TravelStrategy strategy) {this.strategy = strategy;}/*** 执行当前策略的旅行行为*/public void executeTravel() {strategy.travel();}}
6. TravelStrategyTest.java
public class TravelStrategyTest {public static void main(String[] args) {// 1. 选择飞机旅行System.out.println("===== 第一次旅行选择 =====");TravelContext context = new TravelContext(new PlaneTravel());context.executeTravel();// 2. 切换为火车旅行System.out.println("===== 第二次旅行选择 =====");context.setStrategy(new TrainTravel());context.executeTravel();// 3. 切换为自行  车旅行System.out.println("===== 第三次旅行选择 =====");context.setStrategy(new BikeTravel());context.executeTravel();}}