軟件開發(fā)中的設計模式應用練習題姓名_________________________地址_______________________________學號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、選擇題1.簡述單例模式的主要用途。

A.實現(xiàn)全局一個實例，并提供一個訪問它的全局訪問點。

B.簡化創(chuàng)建復雜對象，避免頻繁創(chuàng)建和銷毀對象。

C.提高系統(tǒng)功能，減少資源占用。

D.以上都是。

2.比較適配器模式和裝飾器模式在實現(xiàn)方式上的異同。

A.適配器模式通過轉(zhuǎn)換接口使原本接口不兼容的類可以一起工作，裝飾器模式動態(tài)地添加新的功能。

B.適配器模式關注接口轉(zhuǎn)換，裝飾器模式關注對象功能的增強。

C.適配器模式使用繼承，裝飾器模式使用組合。

D.以上都是。

3.代理模式與中介模式的區(qū)別。

A.代理模式通過代理類來控制對原始對象的訪問，中介模式通過中介類來協(xié)調(diào)兩個對象之間的交互。

B.代理模式關注訪問控制，中介模式關注對象交互。

C.代理模式使用代理類，中介模式使用中介類。

D.以上都是。

4.命令模式和策略模式的適用場景。

A.命令模式適用于需要將請求封裝為一個對象，從而允許用戶對請求進行參數(shù)化、排隊或記錄請求日志。

B.策略模式適用于算法的選擇，根據(jù)運行時環(huán)境選擇合適的算法。

C.以上都是。

D.以上都不對。

5.橋接模式在哪些情況下使用？

A.當一個類存在兩個獨立變化的維度，且它們之間的組合應當具有不同的實現(xiàn)。

B.當需要避免使用多個繼承帶來的復雜性。

C.以上都是。

D.以上都不對。

6.觀察者模式的主要特點是什么？

A.當一個對象狀態(tài)發(fā)生改變時，所有依賴于它的對象都得到通知并自動更新。

B.觀察者模式支持廣播通信，一個主題可以同時連接多個觀察者。

C.以上都是。

D.以上都不對。

7.迭代器模式在什么情況下使用？

A.當需要訪問一個聚合對象所包含的元素，但又不希望暴露該對象的內(nèi)部表示。

B.當需要支持不同遍歷算法，或者需要遍歷不同的聚合結構。

C.以上都是。

D.以上都不對。

答案及解題思路：

1.答案：D

解題思路：單例模式的主要用途在于保證一個類一個實例，并提供一個全局訪問點，同時減少系統(tǒng)中的對象數(shù)量，節(jié)省系統(tǒng)資源。

2.答案：D

解題思路：適配器模式和裝飾器模式在實現(xiàn)方式上有許多相似之處，但它們的核心目的不同。適配器模式關注接口轉(zhuǎn)換，而裝飾器模式關注對象功能的增強。

3.答案：D

解題思路：代理模式通過代理類控制對原始對象的訪問，而中介模式通過中介類協(xié)調(diào)兩個對象之間的交互。兩者在實現(xiàn)方式上有所不同。

4.答案：C

解題思路：命令模式和策略模式都適用于根據(jù)不同場景選擇不同的算法或操作。命令模式適用于將請求封裝為一個對象，而策略模式適用于算法的選擇。

5.答案：C

解題思路：橋接模式適用于存在兩個獨立變化的維度，且它們之間的組合應當具有不同的實現(xiàn)。同時橋接模式可以避免使用多個繼承帶來的復雜性。

6.答案：C

解題思路：觀察者模式的主要特點是當一個對象狀態(tài)發(fā)生改變時，所有依賴于它的對象都得到通知并自動更新。這支持廣播通信，一個主題可以同時連接多個觀察者。

7.答案：C

解題思路：迭代器模式適用于訪問一個聚合對象所包含的元素，但又不希望暴露該對象的內(nèi)部表示。同時迭代器模式支持不同遍歷算法，或遍歷不同的聚合結構。二、填空題1.設計模式中的單例模式用于創(chuàng)建一個對象，同時延遲其初始化，使得對象的創(chuàng)建能夠被延遲到實際需要使用時。

2.適配器模式允許一個對象在運行時動態(tài)地改變其接口。

3.在命令模式中，可以將一個請求封裝為一個對象，從而允許用戶使用不同的請求、隊列或日志請求來參數(shù)化其他對象。

4.模板方法模式可以將一個請求封裝為一個對象，從而允許用戶使用不同的請求、隊列或日志請求來參數(shù)化其他對象。

5.在中介者模式中，可以將一個請求封裝為一個對象，從而允許用戶使用不同的請求、隊列或日志請求來參數(shù)化其他對象。

6.組合模式是一種對象結構型模式，用于將抽象部分與實現(xiàn)部分分離，使它們都可以獨立地變化。

7.觀察者模式是一種行為型模式，用于定義對象之間的一對多依賴關系，當一個對象的狀態(tài)發(fā)生改變時，所有依賴于它的對象都得到通知并自動更新。

答案及解題思路：

答案：

1.單例

2.適配器

3.命令

4.模板方法

5.中介者

6.組合

7.觀察者

解題思路：

1.單例模式：通過保證一個類一個實例，并提供一個全局訪問點，使得類可以被共享。

2.適配器模式：允許將一個類的接口轉(zhuǎn)換成客戶期望的另一個接口，使得原本接口不兼容的類可以一起工作。

3.命令模式：將請求封裝為一個對象，從而允許用戶使用不同的請求、隊列或日志請求來參數(shù)化其他對象，并支持可撤銷的操作。

4.模板方法模式：定義一個操作中的算法的骨架，將一些步驟延遲到子類中，使得子類可以不改變一個算法的結構即可重定義該算法的某些步驟。

5.中介者模式：通過引入一個中介對象來封裝一系列對象之間的交互，降低系統(tǒng)中對象之間的耦合度。

6.組合模式：將對象組合成樹形結構以表示部分整體的層次結構，使得用戶對單個對象和組合對象的使用具有一致性。

7.觀察者模式：定義對象間的一對多依賴關系，當一個對象的狀態(tài)發(fā)生改變時，所有依賴于它的對象都得到通知并自動更新。三、簡答題1.簡述工廠模式的主要特點。

工廠模式的主要特點包括：

封裝性：將對象的創(chuàng)建過程封裝起來，使客戶端代碼與具體產(chǎn)品類解耦。

擴展性：易于擴展，如果需要添加新的產(chǎn)品類，只需創(chuàng)建新的產(chǎn)品類和相應的工廠類。

單一職責原則：工廠類只負責創(chuàng)建對象，不負責產(chǎn)品的邏輯處理。

開閉原則：對擴展開放，對修改封閉，易于維護。

2.解釋原型模式的工作原理。

原型模式的工作原理是通過復制現(xiàn)有的實例來創(chuàng)建新的對象，而不是通過常規(guī)的構造函數(shù)。具體步驟

創(chuàng)建一個原型類，實現(xiàn)一個克隆方法（通常為`clone()`）。

在客戶端代碼中，使用該原型類的克隆方法來創(chuàng)建新的實例。

通過修改克隆出來的實例，實現(xiàn)對象的創(chuàng)建。

3.說明模板方法模式的作用。

模板方法模式的作用包括：

定義一個算法的骨架，將算法中的各個步驟封裝在方法中。

將算法的各個步驟延遲到子類中實現(xiàn)，允許子類在繼承的基礎上修改或擴展算法的實現(xiàn)。

提供了一種代碼復用的方法，將算法的公共部分封裝在父類中。

4.分析裝飾器模式與組合模式的區(qū)別。

裝飾器模式與組合模式的區(qū)別：

裝飾器模式：動態(tài)地給一個對象添加一些額外的職責，而不改變其接口。它通過在運行時添加新的方法或?qū)傩詠頂U展對象的功能。

組合模式：組合多個對象形成樹形結構以表示部分整體的層次結構。它允許客戶端以統(tǒng)一的方式處理單個對象和組合對象。

5.比較責任鏈模式和命令模式的異同。

責任鏈模式和命令模式的異同：

相同點：兩者都涉及到請求的處理和分發(fā)。

不同點：

責任鏈模式通常用于請求過濾和預處理，多個處理者按順序處理請求。

命令模式用于將請求封裝成對象，支持可撤銷的操作，通常用于命令記錄和事務管理等。

6.解釋適配器模式的應用場景。

適配器模式的應用場景包括：

當需要使用一個已經(jīng)存在的類，但其接口與當前類不兼容時。

當需要創(chuàng)建一個可重用的類，該類可以與其他不相關的或不可預見的類或模塊接口協(xié)同工作。

當需要增加一個對現(xiàn)有類的功能支持時，但又不能改變該類的結構。

7.分析中介模式與觀察者模式的區(qū)別。

中介模式與觀察者模式的區(qū)別：

中介模式：通過一個中介對象來管理多個對象之間的交互，降低它們之間的耦合。

觀察者模式：當一個對象狀態(tài)發(fā)生變化時，所有依賴于它的對象都將得到通知并自動更新。

答案及解題思路：

1.答案：工廠模式的主要特點包括封裝性、擴展性、單一職責原則和開閉原則。

解題思路：根據(jù)工廠模式的基本定義和特點進行總結。

2.答案：原型模式的工作原理是通過復制現(xiàn)有的實例來創(chuàng)建新的對象，而不是通過常規(guī)的構造函數(shù)。

解題思路：結合原型模式的基本原理和實現(xiàn)步驟進行解釋。

3.答案：模板方法模式的作用是定義一個算法的骨架，將算法的各個步驟延遲到子類中實現(xiàn)，提供代碼復用的方法。

解題思路：分析模板方法模式的核心功能和作用。

4.答案：裝飾器模式與組合模式的區(qū)別在于裝飾器模式是動態(tài)地給對象添加額外的職責，而組合模式是組合多個對象形成樹形結構。

解題思路：對比兩種模式的基本定義和實現(xiàn)原理。

5.答案：責任鏈模式和命令模式的異同在于責任鏈模式用于請求過濾和預處理，命令模式用于請求封裝和可撤銷操作。

解題思路：比較兩種模式的主要應用和設計目的。

6.答案：適配器模式的應用場景包括當需要使用一個已經(jīng)存在的類但其接口不兼容時，需要創(chuàng)建可重用的類與其他類協(xié)同工作等。

解題思路：列舉適配器模式可能適用的具體場景。

7.答案：中介模式與觀察者模式的區(qū)別在于中介模式通過一個中介對象管理對象間的交互，觀察者模式當一個對象狀態(tài)變化時通知所有依賴它的對象。

解題思路：比較兩種模式在處理對象交互時的不同策略。四、分析題1.分析以下代碼，說明使用了哪些設計模式。

java

publicclassBurger{

privateStringbreadTop;

privateStringbreadBottom;

privateStringmeat;

privateStringlettuce;

privateStringcheese;

privateStringtomato;

publicBurger(StringbreadTop,StringbreadBottom,Stringmeat,Stringlettuce,Stringcheese,Stringtomato){

this.breadTop=breadTop;

this.breadBottom=breadBottom;

this.meat=meat;

this.lettuce=lettuce;

this.cheese=cheese;

this.tomato=tomato;

}

publicvoidprepare(){

System.out.println("Preparing"breadTop""breadBottom""meat""lettuce""cheese""tomato);

}

}

解答：

這段代碼使用了建造者模式。它通過`Burger`類構造方法接收一系列參數(shù)來構建一個漢堡對象，這些參數(shù)對應漢堡的不同部分（面包頂、面包底、肉、生菜、奶酪、番茄）。`prepare`方法則負責打印出漢堡的組成部分，模擬了構建過程。

2.分析以下代碼，說明如何改進，使其更加符合設計模式的原則。

解答：

為了使這段代碼更符合設計模式的原則，可以考慮以下改進：

使用工廠方法模式來創(chuàng)建`Burger`對象，這樣可以將對象創(chuàng)建和對象使用分離。

使用組合而不是繼承來表示漢堡的組成部分，這樣可以避免類爆炸問題。

3.分析以下代碼，說明如何使用設計模式解決其中存在的問題。

解答：

如果存在多個類似`Burger`類的構建過程，可以考慮使用建造者模式。這樣可以創(chuàng)建一個通用的構建器，用于創(chuàng)建不同類型的對象，而不必為每個對象類型編寫單獨的構造函數(shù)。

4.分析以下代碼，說明如何使用設計模式提高代碼的可讀性和可維護性。

解答：

使用建造者模式可以提高代碼的可讀性和可維護性。通過將構建過程分解為多個步驟，可以使代碼結構更清晰，便于理解和維護。

5.分析以下代碼，說明如何使用設計模式提高代碼的復用性。

解答：

使用工廠方法模式可以提高代碼的復用性。通過將對象創(chuàng)建過程集中到一個單獨的類中，可以很容易地添加新的產(chǎn)品類型，而無需修改現(xiàn)有代碼。

6.分析以下代碼，說明如何使用設計模式降低系統(tǒng)的復雜性。

解答：

使用建造者模式可以降低系統(tǒng)的復雜性。通過將復雜的構建過程分解為多個步驟，可以簡化對象創(chuàng)建過程，使系統(tǒng)結構更清晰。

7.分析以下代碼，說明如何使用設計模式提高代碼的擴展性。

解答：

使用工廠方法模式可以提高代碼的擴展性。通過將對象創(chuàng)建過程分離到工廠類中，可以很容易地添加新的產(chǎn)品類型，而無需修改現(xiàn)有代碼。

答案及解題思路：

答案：

1.建造者模式

2.使用工廠方法模式創(chuàng)建`Burger`對象，使用組合代替繼承

3.使用建造者模式創(chuàng)建不同類型的對象

4.使用建造者模式將構建過程分解為多個步驟

5.使用工廠方法模式集中對象創(chuàng)建過程

6.使用建造者模式簡化對象創(chuàng)建過程

7.使用工廠方法模式添加新的產(chǎn)品類型

解題思路：

1.識別出代碼中的構建過程，判斷是否適用建造者模式。

2.分析代碼結構，找出改進方向，如使用工廠方法模式或組合模式。

3.根據(jù)問題，選擇合適的設計模式解決問題。

4.結合設計模式原則，分析代碼可讀性、可維護性、復用性、復雜性、擴展性等方面。五、編程題1.實現(xiàn)一個單例模式，用于創(chuàng)建一個全局唯一的對象。

題目描述：

編寫一個單例類，該類在任何時候都只能創(chuàng)建一個實例，并提供一個全局訪問點。

代碼示例：

classSingleton:

_instance=None

def__new__(cls):

ifcls._instanceisNone:

cls._instance=super(Singleton,cls).__new__(cls)

returncls._instance

使用示例

singleton1=Singleton()

singleton2=Singleton()

print(singleton1issingleton2)輸出：True

2.實現(xiàn)一個工廠模式，用于創(chuàng)建不同類型的對象。

題目描述：

編寫一個工廠類，根據(jù)輸入?yún)?shù)創(chuàng)建不同類型的對象，如動物類。

代碼示例：

classDog:

defspeak(self):

return"Woof!"

classCat:

defspeak(self):

return"Meow!"

classAnimalFactory:

defcreate_animal(self,animal_type):

ifanimal_type=="dog":

returnDog()

elifanimal_type=="cat":

returnCat()

else:

raiseValueError("Unknownanimaltype")

使用示例

factory=AnimalFactory()

dog=factory.create_animal("dog")

cat=factory.create_animal("cat")

print(dog.speak())輸出：Woof!

print(cat.speak())輸出：Meow!

3.實現(xiàn)一個裝飾器模式，為對象添加額外的功能。

題目描述：

編寫一個裝飾器，為數(shù)字對象添加求平方的功能。

代碼示例：

defsquare_decorator(func):

defwrapper(num):

returnfunc(num)2

returnwrapper

classNumber:

def__init__(self,value):

self.value=value

defget_value(self):

returnself.value

square_decorator

defget_square(num):

returnnum.get_value()

使用示例

number=Number(5)

print(get_square(number))輸出：25

4.實現(xiàn)一個觀察者模式，實現(xiàn)對象之間的通知和更新。

題目描述：

編寫一個觀察者模式示例，其中有一個主題對象和多個觀察者對象，主題對象狀態(tài)改變時通知所有觀察者。

代碼示例：

classSubject:

def__init__(self):

self._observers=

defattach(self,observer):

self._observers.append(observer)

defdetach(self,observer):

self._observers.remove(observer)

defnotify(self):

forobserverinself._observers:

observer.update()

classObserver:

defupdate(self):

pass

classConcreteObserver(Observer):

defupdate(self):

print("Observerreceivednotification")

使用示例

subject=Subject()

observer1=ConcreteObserver()

observer2=ConcreteObserver()

subject.attach(observer1)

subject.attach(observer2)

subject.notify()輸出：Observerreceivednotification

5.實現(xiàn)一個適配器模式，使不兼容的接口能夠相互配合工作。

題目描述：

編寫一個適配器模式示例，其中有一個舊類和新類，舊類和新類接口不兼容，通過適配器使它們能夠相互配合。

代碼示例：

classOldClass:

defold_method(self):

return"Oldmethod"

classNewClass:

defnew_method(self,value):

returnvalue

classOldToNewAdapter:

def__init__(self,old_class):

self._old_class=old_class

defnew_method(self,value):

returnself._old_class.old_method()value

使用示例

old_class_instance=OldClass()

new_class_instance=NewClass()

adapter=OldToNewAdapter(old_class_instance)

print(adapter.new_method("Newvalue"))輸出：OldmethodNewvalue

6.實現(xiàn)一個中介模式，解決多個對象之間的復雜關系。

題目描述：

編寫一個中介模式示例，其中多個對象通過一個中介者進行通信，以解決它們之間的復雜關系。

代碼示例：

classMediator:

def__init__(self):

self._ponents={}

defadd_ponent(self,ponent):

self._ponents[ponent.__class__.__name__]=ponent

defnotify(self,sender,event):

forponentinself._ponents.values():

ifponent!=sender:

classComponent:

def__init__(self,mediator):

self._mediator=mediator

self._mediator.add_ponent(self)

defsend(self,event):

self._mediator.notify(self,event)

defreceive(self,event):

pass

classConcreteComponent(Component):

defreceive(self,event):

print(f"Receivedevent:{event}")

使用示例

mediator=Mediator()

7.實現(xiàn)一個命令模式，將請求封裝為對象，從而實現(xiàn)可撤銷的操作。

題目描述：

編寫一個命令模式示例，其中將請求封裝為對象，以便實現(xiàn)可撤銷的操作。

代碼示例：

classCommand:

defexecute(self):

pass

defundo(self):

pass

classLight:

defturn_on(self):

print("Lightturnedon")

defturn_off(self):

print("Lightturnedoff")

classLightOnCommand(Command):

def__init__(self,light):

self._light=light

defexecute(self):

self._light.turn_on()

defundo(self):

self._light.turn_off()

classLightOffCommand(Command):

def__init__(self,light):

self._light=light

defexecute(self):

self._light.turn_off()

defundo(self):

self._light.turn_on()

classRemoteControl:

def__init__(self):

self._mand=None

defset_mand(self,mand):

self._mand=mand

defpress_button(self):

self._mand.execute()

defpress_undo_button(self):

self._mand.undo()

使用示例

light=Light()

light_on_mand=LightOnCommand(light)

light_off_mand=LightOffCommand(light)

remote_control=RemoteControl()

remote_control.set_mand(light_on_mand)

remote_control.press_button()輸出：Lightturnedon

remote_control.press_undo_button()輸出：Lightturnedoff

答案及解題思路：

1.答案：

classSingleton:

_instance=None

def__new__(cls):

ifcls._instanceisNone:

cls._instance=super(Singleton,cls).__new__(cls)

returncls._instance

解題思路：

使用單例模式時，我們保證整個應用程序中一個實例。

使用類變量的方式來存儲實例，并在`__new__`方法中檢查是否已經(jīng)創(chuàng)建了一個實例。

如果尚未創(chuàng)建實例，則調(diào)用`super()`創(chuàng)建新實例，否則返回已存在的實例。

2.答案：

classDog:

defspeak(self):

return"Woof!"

classCat:

defspeak(self):

return"Meow!"

classAnimalFactory:

defcreate_animal(self,animal_type):

ifanimal_type=="dog":

returnDog()

elifanimal_type=="cat":

returnCat()

else:

raiseValueError("Unknownanimaltype")

解題思路：

工廠模式用于創(chuàng)建對象，而不直接實例化對象。

`AnimalFactory`類根據(jù)輸入?yún)?shù)創(chuàng)建并返回相應的對象實例。

`create_animal`方法根據(jù)傳入的`animal_type`參數(shù)，返回相應的動物對象。

3.答案：

defsquare_decorator(func):

defwrapper(num):

returnfunc(num)2

returnwrapper

classNumber:

def__init__(self,value):

self.value=value

defget_value(self):

returnself.value

square_decorator

defget_square(num):

returnnum.get_value()

解題思路：

裝飾器模式允許我們在不修改原有代碼的情況下，給函數(shù)添加額外的功能。

`square_decorator`函數(shù)是一個裝飾器，它接受一個函數(shù)`func`作為參數(shù)，并返回一個新的函數(shù)`wrapper`。

`wrapper`函數(shù)在執(zhí)行原函數(shù)`func`的同時對結果進行平方操作。

4.答案：

classSubject:

def__init__(self):

self._observers=

defattach(self,observer):

self._observers.append(observer)

defdetach(self,observer):

self._observers.remove(observer)

defnotify(self):

forobserverinself._observers:

observer.update()

classObserver:

defupdate(self):

pass

classConcreteObserver(Observer):

defupdate(self):

print("Observerreceivednotification")

解題思路：

觀察者模式是一種設計模式，允許對象在狀態(tài)發(fā)生變化時通知其他對象。

`Subject`類代表主題對象，`Observer`類代表觀察者對象。

`Subject`類維護一個觀察者列表，當主題對象狀態(tài)改變時，調(diào)用`notify`方法通知所有觀察者。

5.答案：

classOldClass:

defold_method(self):

return"Oldmethod"

classNewClass:

defnew_method(self,value):

returnvalue

classOldToNewAdapter:

def__init__(self,old_class):

self._old_class=old_class

defnew_method(self,value):

returnself._old_class.old_method()value

解題思路：

適配器模式用于解決接口不兼容的問題。

`OldToNewAdapter`類是一個適配器，它將舊類的接口轉(zhuǎn)換為客戶端期望的接口。

`new_method`方法調(diào)用舊類的`old_method`方法，并將結果與傳入的`value`拼接。

6.答案：

classMediator:

def__init__(self):

self._ponents={}

defadd_ponent(self,ponent):

self._ponents[ponent.__class__.__name__]=ponent

defnotify(self,sender,event):

forponentinself._ponents.values