Implementação de Classe e Auto-Relacionamento em C++

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1 UTFPR DAELN - Disciplina de Fundamentos de Programação II ( IF62C ). 1 Implementação de Classe e Auto-Relacionamento em C++ 1)Introdução Um modelo de Diagrama de Classes representa a estrutura definida para o armazenamento das informações dos elementos ou classes que irão trabalhar em conjunto para solucionar um problema ou desafio. Sendo esse diagrama um modelo conceitual, existe a necessidade de verificar a validade e completude desse modelo. Uma das formas de se fazer isso é por meio de implementação, ou geração de códigos em uma linguagem de programação Orientada a Objetos e realizações de testes de seu uso. Neste material, será analisado um modelo de uma classe que possui um relacionamento com ela mesmo. Quando isso ocorre, diz-se que há um Auto- Relacionamento. Como objeto de estudo, definine-se uma classe que representa o conceito Disciplina. Considera-se, neste exemplo, que uma Disciplina possa possuir ou não como pré-requisitos outras instâncias da Disciplina. Ou seja, ela se relaciona com ela mesmo por meio do conceito pré-requisito. Por exemplo, na Figura 1 a seguir, a disciplina EL65E possui como pré-requisito as disciplinas EL64E, EL64F e EL64G. A disciplina EL64E, por sua vez, possui como pré-requisito a disciplina FI64A. Como essa estrutura poderia ser representada em um Modelo Orientado a Objetos? Para responder a essa questão, este documento está divido em 5 Seções. Na Segunda Seção, apresenta-se o cartão CRC da classe Disciplina. Na Seção 3, a partir do cartão CRC, o modelo UML da classe é definido e apresentado. Nesse instante, destacase que novas responsabilidades que não foram definidas no cartão CRC foram criadas com a finalidade de orientar o programador de computador e também facilitar ou permitir o (re)uso da classe. A Seção 4 apresenta a implementação da classe Disciplina. Encerrando este documento, na Seção 5 um exercício é deixado para o aluno resolver. De maneira similar ao descrito anteriormente, o programador de computador deve ter a liberdade de definir ou personalizar a implementação. Ou seja, o programador de

2 UTFPR DAELN - Disciplina de Fundamentos de Programação II ( IF62C ). 2 computador implementa além dos métodos e atributos definidos no Diagrama de Classes UML, novos métodos e atributos que ele/ela achar necessário. Figura 1 - Grade parcial do Curso de Engenharia Industrial Elétrica da UTFPR, campus Curitiba adaptada para o exemplo investigado. 2)Representação Classe Disciplina O Cartão CRC apresentado na Figura 2, define os atributos ou conhecimentos que um elemento da classe Disciplina deve possuir. Figura 2 - CRC da Classe Disciplina

3 UTFPR DAELN - Disciplina de Fundamentos de Programação II ( IF62C ). 3 O cartão CRC representado na Figura 2 possui na área de Colaboradores, uma própria instância da classe Disciplina. O Auto-Relacionamento ocorre quando é definido como colaborador para uma classe, um exemplar da própria classe. Nesse caso, no canto à direita do cartão CRC existe uma referência à própria classe do cartão, a classe Disciplina. Isso acontece pois uma disciplina pode possuir nenhum, um ou vários prérequisitos e esse pré-requisito é uma outra instância da classe Disciplina. 3)Diagrama UML da Classe Disciplina A Figura 3, a seguir, apresenta o Diagrama de Classe da Classe Disciplina definida no cartão CRC ilustrado na Figura 2. Alguns detalhes e considerações utilizadas nessa representação merecem destaque, a saber: No diagrama UML, cada responsabilidade indicada no CRC, pode ser um atributo ou um método. As responsabilidades Codigo, Nome, Quantidade de Aulas Teóricas, Quantidade de Aulas Práticas e Quantidade de Aulas a Distância definidas no cartão CRC da Figura 2 foram representadas no diagrama da Figura 3.Os Anexos 6a), 6b), 6c) e 6d) ilustram a associação entre as responsabilidades do cartão CRC e o Diagrama de Classe. Cada atributo foi definido com o modificador de acesso private ou privado. Isso é apenas uma recomendação: atributos devem ser definidos com acesso private ou protected. Essa representação é indicada pelo sinal - que precede o atributo. Para cada atributo, métodos de acesso geters e seters de visibilidade pública foram definidos. Por exemplo, os métodos públicos +setnome(v: String) : void e +getnome() : String estão associados ao atributo Nome. A responsabilidade pre-requisito, por sua vez não foi representada de maneira explícita no diagrama. De acordo com o diagrama, esse auto-relacionamento possui a multiplicidade 0..*. Essa multiplicidade significa que a quantidade de prérequisitos pode variar de instância de classe para instância de classe. O Anexo 6e) ilustra a associação entre a representação do Auto-Relacionamento do Diagrama UML e o cartão CRC. Cada linguagem de programação fornece ao programador um conjunto de opções para representar o AUto-Relacionamento. Por exemplo, na linguagem C++, poderse-ia representar, por exemplo, com listas, vetores ou arrays esse conjunto de

4 UTFPR DAELN - Disciplina de Fundamentos de Programação II ( IF62C ). 4 elementos. Por outro lado, na linguagem Java, outras opções também estão disponíveis. Para deixar o programador livre para definir qual será a forma de implementação desse grupo de elementos, optou-se apenas por definir um método de inclusão e outro de remoção de pré-requisito. Os métodos são addprerequesitonecessario(disciplina) e removeprerequisitonecessario (Disciplina). As duas últimas responsabilidades definidas no cartão CRC lista de quem sou prérequisito e lista pré-requisitos necessários foram definidas como dois métodos no diagrama de classes. Esses métodos são: listaprerequisitosnecessarios() e listadequemsouprerequisito(). Três outros métodos foram definidos no diagrama de classes e que não foram previstos no cartão CRC. Esses métodos são: i) print( ), ii) equals(disciplina) e iii) clone( ). O método print( ) imprime as informações consideradas importantes do conceito Disciplina. Por sua vez, o método equals(disciplina), verifica se duas instâncias da classe disciplina podem ser consideradas iguais. O método clone( ) fornece uma cópia da instância. Dois construtores também foram definidos. Um deles, não recebe argumento algum e o outro, recebe o código da disciplina e o seu respectivo nome. O Auto-Relacionamento denominado por prerequisito é representado por uma linha que inicia e termina na própria classe. A multiplicidade desse relacionamento é 0..*. Essa multiplicidade informa que uma determinada instância da classe Disciplina pode possuir nenhum, um pré-requisito ou vários.

5 UTFPR DAELN - Disciplina de Fundamentos de Programação II ( IF62C ). 5 Figura 3 - UML - Diagrama de Classe da Classe Disciplina 4.Implementação em C++ A definição da assinatura da classe é apresentada no arquivo Disciplina.h a seguir. Algumas decisões realizadas necessitam ser exclarecidas, a saber: os atributos Nome e Codigo da Figura 3 foram definidos como elementos std::string. o Auto-Relacionamento é representado por elementos Vector. Nesse exemplo definiu-se dois vetores ou vectors para armazenar as disciplinas que são pre-requisitos e também de quais disciplinas a classe é pre-requisito. os métodos que irão fazer modificação nas instâncias de classes passadas como parâmetros tiveram seus parâmetros definidos como ponteiros. Por exemplo: void addprerequisitonecessario(disciplina *v); Alguns métodos que não foram definidos no Diagrama de Classes da Figura 3 foram definidos durante a programação. Esses métodos são:

6 UTFPR DAELN - Disciplina de Fundamentos de Programação II ( IF62C ). 6 vector<disciplina> getprerequisitos(); > definida com a finalidade de mostrar como um método pode ter uma instância da classe vector de retorno. bool tenhoprerequisitonecessario(disciplina v); > definido apenas como método auxiliar para os outros métodos. Por não ter sido definido no Diagrama de Classes, poderia ter sua visibilidade privada. bool souprerequisito(disciplina v); > definido apenas como método auxiliar para os outros métodos. Por não ter sido definido no Diagrama de Classes, poderia ter sua visibilidade privada. 4.1 Arquivo Disciplina.h #include <string> #include <vector> using namespace std; #pragma once! class Disciplina! private:!! std::string Codigo;!! std::string Nome;!! int QuantidadeAulasTeoricas;!! int QuantidadeDeAulasPraticas;!! int QuantidadeDeAulasDistancia; vector<disciplina> prerequisitonecessarios; vector<disciplina> dequemsouprerequisito;! public:!! Disciplina(std::string v_codigo,std::string v_nome);!! Disciplina();!! void setquantidadeaulasteoricas(int v);!! void setquantidadeaulaspraticas(int v);!! void setquantidadeaulasdistancia(int v);!! int getquantidadeaulasteoricas();!! int getquantidadeaulaspraticas();!! int getquantidadeaulasdistancia();!! void setnome(std::string v);

7 UTFPR DAELN - Disciplina de Fundamentos de Programação II ( IF62C ). 7!! std::string getnome();!! void setcodigo(std::string v);!! std::string getcodigo();! ; void addprerequisitonecessario(disciplina *v);! void removeprerequisitonecessario(disciplina *v);!vector<disciplina> getprerequisitos();!bool tenhoprerequisitonecessario(disciplina v);!bool souprerequisito(disciplina v);!void listaprerequisitosnecessarios();!void listadequemsouprerequisito();!bool equals(disciplina v);!void print(); // fim do arquivo h.!disciplina clone(); 4.2 O Arquivo Disciplina.cpp #include "Disciplina.h" #include <iostream> #include <ctype.h> void Disciplina::print() std::cout << endl; for (int i = 0; i < 70; i++) std::cout << "="; std::cout <<endl; std::cout << "Disciplina Codigo: "! << Disciplina::Codigo << std::endl << "Disciplina Nome: " << Disciplina::Nome << std::endl << "Disciplina Quantidade de Aulas Teoricas: " << Disciplina::QuantidadeAulasTeoricas << std::endl << "Disciplina Quantidade de Aulas Praticas: " << Disciplina::QuantidadeDeAulasPraticas << std::endl << "Disciplina Quantidade de Aulas a Distancia: " << Disciplina::QuantidadeDeAulasDistancia << std::endl << "Total das aulas: " << (Disciplina::QuantidadeAulasTeoricas + Disciplina::QuantidadeDeAulasDistancia + Disciplina::QuantidadeDeAulasPraticas) << std::endl ; Disciplina::listaPreRequisitosNecessarios(); Disciplina::listaDeQuemSouPreRequisito(); void Disciplina::listaPreRequisitosNecessarios() // lista dos pre-requisitos std::cout << "Quantidade de Pre-Requisitos Necessarios: " << Disciplina::preRequisitoNecessarios.size() << std::endl; if (Disciplina::preRequisitoNecessarios.size() > 0)

8 UTFPR DAELN - Disciplina de Fundamentos de Programação II ( IF62C ). 8 vector<disciplina>::const_iterator i; for(i=disciplina::prerequisitonecessarios.begin() ; i!=disciplina::prerequisitonecessarios.end(); i++) cout << "\t Codigo : " << (*i).codigo << " \t Nome : " << (*i).nome << std::endl; void Disciplina::listaDeQuemSouPreRequisito() std::cout << "Quantidade de Disciplinas em que sou Pre-Requisito: " << Disciplina::deQuemSoupreRequisito.size() << std::endl; if (Disciplina::deQuemSoupreRequisito.size() > 0) vector<disciplina>::const_iterator i; for(i=disciplina::dequemsouprerequisito.begin() ; i!=disciplina::dequemsouprerequisito.end(); i++) cout << "\t Codigo : " << (*i).codigo << " \t Nome : " << (*i).nome << std::endl; Disciplina::Disciplina(std::string v_codigo, std::string v_nome)! setnome(v_nome); Disciplina::Codigo = v_codigo; Disciplina::QuantidadeAulasTeoricas=0; Disciplina::QuantidadeDeAulasDistancia=0; Disciplina::QuantidadeDeAulasPraticas=0; Disciplina::Disciplina() Disciplina::QuantidadeAulasTeoricas=0; Disciplina::QuantidadeDeAulasDistancia=0; Disciplina::QuantidadeDeAulasPraticas=0; void Disciplina::setQuantidadeAulasTeoricas(int v)! if ( v >= 0 ) Disciplina::QuantidadeAulasTeoricas = v; void Disciplina::setQuantidadeAulasPraticas(int v)! if (v >=0 ) Disciplina::QuantidadeDeAulasPraticas = v; void Disciplina::setQuantidadeAulasDistancia(int v)! if (v >= 0 ) Disciplina::QuantidadeDeAulasDistancia = v; int Disciplina::getQuantidadeAulasTeoricas() return Disciplina::QuantidadeAulasTeoricas; int Disciplina::getQuantidadeAulasPraticas()

9 UTFPR DAELN - Disciplina de Fundamentos de Programação II ( IF62C ). 9 return Disciplina::QuantidadeDeAulasPraticas; int Disciplina::getQuantidadeAulasDistancia()! return Disciplina::QuantidadeDeAulasDistancia; void Disciplina::setNome(std::string v) std::string aux = v; for (int i = 0; i < v.length() ; i++) aux[i] = toupper(v[i]); Disciplina::Nome = aux; std::string Disciplina::getNome()! return Disciplina::Nome; void Disciplina::setCodigo(std::string v)! Disciplina::Codigo = v; std::string Disciplina::getCodigo()! return Disciplina::Codigo; void Disciplina::addPreRequisitoNecessario(Disciplina *v) if (Disciplina::tenhoPreRequisitoNecessario(*v) == false) Disciplina::preRequisitoNecessarios.push_back(*v); v->dequemsouprerequisito.push_back(*this); void Disciplina::removePreRequisitoNecessario(Disciplina * v) int j=0; vector<disciplina>::const_iterator i; for(i=disciplina::prerequisitonecessarios.begin() ; i!=disciplina::prerequisitonecessarios.end(); i++) if ( v->codigo.compare(disciplina(*i).codigo) == 0 ) Disciplina::preRequisitoNecessarios.erase (Disciplina::preRequisitoNecessarios.begin()+j); vector<disciplina>::const_iterator k; int m=0; for (k = v->dequemsouprerequisito.begin() ; k!= v->dequemsouprerequisito.end(); k++) if (this->equals(disciplina(*k))) v->dequemsouprerequisito.erase(v->dequemsouprerequisito.begin()+m); break; m++; break;

10 UTFPR DAELN - Disciplina de Fundamentos de Programação II ( IF62C ). 10 j++; bool Disciplina::equals(Disciplina v) bool saida = false; if (Codigo.compare(v.Codigo) ==0 ) if (Nome.compare(v.Nome) == 0 ) if (QuantidadeAulasTeoricas == v.quantidadeaulasteoricas) if (v.quantidadedeaulasdistancia== QuantidadeDeAulasDistancia) if (v.quantidadedeaulaspraticas == QuantidadeDeAulasPraticas) saida =true; return saida; bool Disciplina::tenhoPreRequisitoNecessario(Disciplina v) bool saida = false; vector<disciplina>::const_iterator i; for(i=disciplina::prerequisitonecessarios.begin() ; i!=disciplina::prerequisitonecessarios.end(); i++) if ( v.equals(disciplina(*i))) saida = true; break; return saida; vector<disciplina> Disciplina::getPreRequisitos() return Disciplina::preRequisitoNecessarios; bool Disciplina::souPreRequisito(Disciplina v) bool saida = false; vector<disciplina>::const_iterator i; for(i=disciplina::dequemsouprerequisito.begin() ; i!=disciplina::dequemsouprerequisito.end(); i++) if ( v.equals(disciplina(*i)) ) saida = true; break; return saida; Disciplina Disciplina::clone() Disciplina *saida = new Disciplina(); saida->codigo = Codigo; saida->nome = Nome; saida->quantidadeaulasteoricas = QuantidadeAulasTeoricas; saida->quantidadedeaulasdistancia = QuantidadeDeAulasDistancia; saida->quantidadedeaulaspraticas = QuantidadeDeAulasPraticas; saida->dequemsouprerequisito = dequemsouprerequisito; saida->prerequisitonecessarios = prerequisitonecessarios; return *saida;

11 UTFPR DAELN - Disciplina de Fundamentos de Programação II ( IF62C ). 11 // fim do arquivo cpp 4.3 O Arquivo de teste main.cpp /* * File: main.cpp * Author: robinsonnoronha * * Created on February 9, 2013, 5:25 PM */ #include <iostream> #include <cstdlib> #include "Disciplina.h" using namespace std; int main(int argc, char** argv) Disciplina MA61B("MA61B", "Matematica 1"); MA61B.setQuantidadeAulasTeoricas(90); Disciplina MA61A("MA61A","Calculo 1"); MA61A.setQuantidadeAulasTeoricas(90); Disciplina MA62A("MA62A","Calculo 2"); MA62A.setQuantidadeAulasTeoricas(60); Disciplina FI63A("FI63A","Fisica 3"); FI63A.setQuantidadeAulasTeoricas(45); FI63A.setQuantidadeAulasPraticas(60); FI63A.addPreRequisitoNecessario(&MA61B); FI63A.addPreRequisitoNecessario(&MA61A); Disciplina FI64A("FI64A","Fisica 4"); FI64A.setQuantidadeAulasTeoricas(60); FI64A.addPreRequisitoNecessario(&FI63A); // exemplo de recebimento de pre-requesitos. cout << "\n Pre-requesitos da Disciplina FI63A:\n"; vector <Disciplina> l = FI63A.getPreRequisitos(); cout << "\n Quantidade de Pre-Requisitos:" << l.size() << endl; vector<disciplina>::const_iterator i; for(i=l.begin() ; i!=l.end(); i++) (Disciplina(*i).print()); // exemplo do uso do Clone() cout << "\n Clone:" <<endl; Disciplina clonefi63a = FI63A.clone(); FI63A.print();

12 UTFPR DAELN - Disciplina de Fundamentos de Programação II ( IF62C ). 12 return 0; 4.4 Resultado da Execução.

13 UTFPR DAELN - Disciplina de Fundamentos de Programação II ( IF62C ) Exercício a) Implementar e testar a classe Pessoa ilustrada ao lado e o seu Auto-Relacionamento casada_com. b) A Classe Pessoa do exercício 5 foi modificada., para o Exercício 5b). Além do Auto-relacionamento casada_com com multiplicidade 0..1, um novo Auto- Relacionamento deve ser implementado. Esse novo Auto-Relacionamento é denominado amizadecom e possui multiplicidade 0..*. Modificar a classe Pessoa implementada no exercício 5a) de tal forma que ela represente esse novo Diagrama de Classe.

14 UTFPR DAELN - Disciplina de Fundamentos de Programação II ( IF62C ) Anexos a) b)

15 UTFPR DAELN - Disciplina de Fundamentos de Programação II ( IF62C ). 15 c) d) e)