MATLAB面向对象编程从入门到设计模式

第1 部分面向对象编程初级篇

1.1 什么是面向过程的编程

1.2 什么是面向对象的编程

1.2.1 什么是对象（Object）

1.2.2 什么是类（Class）

1.2.3 什么是统一建模语言（UML）

1.3 面向过程编程有哪些局限性

1.4 面向对象编程有哪些优点

第2 章MATLAB 面向对象程序入门

2.1 如何定义一个类

2.2 如何创建一个对象

2.3 类的属性(Property)

2.3.1 如何访问对象的属性

2.3.2 什么是属性的默认值(Default Value)

第1 部分面向对象编程初级篇

第1 章面向过程和面向对象程序设计

1.1 什么是面向过程的编程

1.2 什么是面向对象的编程

1.2.1 什么是对象（Object）

1.2.2 什么是类（Class）

1.2.3 什么是统一建模语言（UML）

1.3 面向过程编程有哪些局限性

1.4 面向对象编程有哪些优点

第2 章MATLAB 面向对象程序入门

2.1 如何定义一个类

2.2 如何创建一个对象

2.3 类的属性(Property)

2.3.1 如何访问对象的属性

2.3.2 什么是属性的默认值(Default Value)

2.3.3 什么是常量(Constant) 属性

2.3.4 什么是非独立(Dependent) 属性

2.3.5 什么是隐藏(Hidden) 属性

2.4 类的方法(Method)

2.4.1 如何定义类的方法

2.4.2 如何调用类的方法

2.4.3 点调用和函数式调用类方法的区别

2.4.4 什么是方法的签名

2.4.5 类、对象、属性、方法之间的关系

2.4.6 如何用disp 方法定制对象的显示

2.5 类的构造函数(Constructor)

2.5.1 什么是Constructor

2.5.2 如何在Constructor 中给property 赋值

2.5.3 如何让Constructor 接受不同数目的参数

2.5.4 什么是Default Constructor

2.5.5 用户一定要定义Constructor 吗

2.6 类的继承

2.6.1 什么是继承

2.6.2 为什么子类Constructor 需要先调用父类Constructor

2.6.3 在子类方法中如何调用父类同名方法

2.6.4 什么是多态

2.7 类之间的基本关系：继承、组合和聚集

2.7.1 如何判断B 能否继承A

2.7.2 企鹅和鸟之间是不是继承关系

2.7.3 如何把类组合起来

2.7.4 什么是组合聚集关系

2.8 Handle 类的set 和get 方法

2.8.1 什么是set 方法

2.8.2 什么是get 方法

2.9 如何设置属性和方法的访问权限

2.9.1 什么是public，protected，private 权限

2.9.2 如何决定对类的属性和方法设置何种访问权限

2.9.3 MATLAB 对属性访问的控制与C++ 和Java 有什么不同

2.10 Clear Classes 到底清除了什么

第3 章MATLAB 的句柄类和实体值类

3.1 引子：参数是如何传递到函数空间中去的

3.2 MATLAB 的Value Class 和Handle Class

3.2.1 什么是Value Class 和Handle Class

3.2.2 Value 类对象和Handle 类对象拷贝有什么区别

3.2.3 Value 类对象和Handle 类对象赋值有什么区别

3.2.4 Value 类对象和Handle 类对象当做函数参数有什么区别

3.2.5 什么情况下使用Value 类或Handle 类

3.3 类的析构函数（Destructor）

3.3.1 什么是对象的生存周期

3.3.2 什么是析构函数（Destructor）

3.3.3 对Object 使用clear 会发生什么

3.3.4 对Object 使用delete 会发生什么

3.3.5 什么情况下delete 方法会被自动调用

3.3.6 出现异常时delete 函数如何被调用

3.3.7 何时用户需要自己定义一个delete 方法

第4 章事件和响应

4.1 事件（Event）

4.1.1 什么是事件

4.1.2 如何定义事件和监听事件

4.1.3 为什么需要事件机制

4.2 发布者通知观察者对象，但不传递消息

4.3 发布者通知观察者，并且传递消息

4.4 删除listener

第5 章MATLAB 类文件的组织结构

5.1 如何使用其他文件夹中的类的定义

5.2 如何把类的定义和成员方法的定义分开

5.3 如何定义类的局部函数

5.4 如何使用Package 文件夹管理类

5.4.1 Package 中的类是如何组织的

5.4.2 如何使用Package 中的某个类

5.4.3 如何导入Package 中的所有类

5.5 函数和类方法重名到底调用谁

5.6 Package 中的函数和当前路径上的同名函数谁有优先级

第6 章MATLAB 对象的保存和载入

6.1 save 和load 命令

6.1.1 如何save 和load object

6.1.2 MAT 文件中保存了object 中的哪些内容

6.1.3 如果类的定义在save 之后发生了变化

6.2 saveobj 和loadobj 方法

6.2.1 如何定义saveobj 方法

6.2.2 如何定义loadobj 方法

6.3 继承情况下的saveobj 和loadobj 方法

6.3.1 存在继承时如何设计saveobj 方法

6.3.2 存在继承时如何设计loadobj 方法

6.4 什么是瞬态（Transient）属性

6.5 什么是装载时构造（ConstructOnLoad）

第7 章面向对象的GUI 编程：分离用户界面和模型

7.1 如何使用GUIDE 进行GUI 编程

7.2 如何使用程序的方式（Programmatic）进行GUI 编程

7.3 如何用面向对象的方式进行GUI 编程

7.4 模型类中应该包括什么

7.5 视图类中应该包括什么

7.6 控制器类中应该包括什么

7.7 如何把Model、View 和Controller 结合起来

7.8 如何设计多视图的GUI 以及共享数据

7.9 如何设计GUI 逻辑架构

7.10 如何使用GUI Layout Toolbox 对界面自动布局

7.10.1 为什么需要布局管理器

7.10.2 纵向布局类VBox

7.10.3 横向布局类HBox

7.10.4 选项卡布局TabPanel

7.10.5 网格布局类Grid

7.10.6 GUI Layout 的复合布局

7.10.7 把GUI Layout Toolbox 和MVC 模式结合起来

第2 部分面向对象编程中级篇

第8 章类的继承进阶

8.1 继承情况下的Constructor 和Destructor

8.1.1 什么情况需要手动调用基类的Constructor

8.1.2 什么情况可以让MATLAB 自动调用基类的Constructor

8.1.3 常见错误：没有提供缺省构造函数

8.1.4 在Constructor 中调用哪个成员方法

8.1.5 析构函数被调用的顺序是什么

8.2 MATLAB 的多重继承

8.2.1 什么情况下需要多重继承

8.2.2 什么是多重继承

8.2.3 构造函数被调用的顺序是什么

8.2.4 多重继承如何处理属性重名

8.2.5 多重继承如何处理方法重名

8.2.6 什么是钻石型继承

8.2.7 如何同时继承Value 类和Handle 类

8.3 如何禁止类被继承

第9 章类的成员方法进阶

9.1 Derived 类和Base 类同名方法之间有哪几种关系

9.1.1 Derived 的方法覆盖Base 的方法

9.1.2 Derived 的方法可以扩充Base 的同名方法

9.1.3 Base 的方法可以禁止被Derived 重写

9.2 什么是静态（Static）方法

9.3 同一个类的各个对象如何共享变量

9.3.1 什么情况下各个对象需要共享变量

9.3.2 如何共享常量属性

9.3.3 如何共享变量

第10 章抽象类

10.1 什么是抽象类（Abstract）和抽象方法

10.2 为什么需要抽象类

10.3 如何使用抽象类

10.3.1 抽象类不能直接用来声明对象

10.3.2 子类要实现所有抽象方法

第11 章对象数组

11.1 如何把对象串接成数组

11.2 如何直接声明对象数组

11.3 如何使用findobj 寻找特定的对象

11.4 如何利用Cell array 把不同类的对象组合到一起

11.5 什么是转换函数

11.6 如何利用转换函数把不同类的对象组合到一起

11.7 如何用非同类（Heterogeneous）数组盛放不同类对象

11.7.1 为什么需要Heterogeneous 数组

11.7.2 含有不同类对象的数组类型

11.7.3 使用Heterogeneous 要避免哪些情况

11.7.4 如何向量化遍历数组中对象的属性

11.7.5 如何设计成员方法使其支持向量化遍历

第12 章类的运算符重载

12.1 理解MATLAB 的subsref 和subsasgn 函数

12.1.1 MATLAB 如何处理形如a(1,:) 的表达式

12.1.2 MATLAB 如何处理形如a{1,:} 的表达式

12.1.3 MATLAB 如何处理形如s.f 的表达式

12.2 如何重载subsref 函数

12.3 如何重载subsasgn 函数

12.4 什么情况下重载下标运算符

12.5 如何重载plus 函数

12.6 MATLAB 的Dispatching 规则是什么

12.7 如何判断两个对象是否相同

12.8 如何让一个对象在行为上像一个函数

12.9 MATLAB 中哪些算符允许重载

第13 章超类

13.1 什么是超类（Meta Class）

13.2 如何获得一个类的meta.class 对象

13.3 meta.class 对象中有些什么内容

13.4 如何手动克隆一个对象

13.5 如何使用matlab.mixin.Copyable 自动克隆一个对象

第3 部分设计模式篇

第14 章面向对象程序设计的基本思想

14.1 单一职责原则

14.2 开放与封闭原则

14.3 多用组合少用继承

14.4 面向接口编程

第15 章创建型模式

15.1 工厂模式：构造不同种类的面条

15.1.1 简单工厂模式

15.1.2 工厂模式

15.1.3 Factory 模式总结

15.1.4 如何进一步去掉switch/if 语句

15.1.5 抽象工厂

15.1.6 Abstract Factory 模式总结

15.2 单例模式：给工程计算添加一个LOG 文件

15.2.1 如何控制对象的数量

15.2.2 应用：如何包装一个对象供全局使用

15.3 建造者模式：如何用MATLAB 构造一辆自行车

15.3.1 问题的提出

15.3.2 应用：Builder 模式为大规模计算做准备工作

15.3.3 Builder 模式总结

第16 章构造型模式

16.1 装饰者模式：动态地给对象添加额外的职责

16.1.1 装饰者模式的引入

16.1.2 面馆菜单代码

16.1.3 装饰者模式总结

第17 章行为模式

17.1 观察者模式：用MATLAB 实现观察者模式

17.1.1 发布和订阅的基本模型

17.1.2 订阅者查询发布者的状态

17.1.3 把发布者和订阅者抽象出来

17.1.4 Observer 模式总结

17.2 策略模式：分离图像数据和图像处理算法

17.2.1 问题的提出

17.2.2 应用：更复杂的分离数据和算法的例子

17.2.3 Strategy 模式总结

17.3 遍历者模式：工程科学计算中如何遍历大量数据

17.3.1 问题的提出

17.3.2 聚集（Aggregator）和遍历者（Iterator）

17.3.3 Iterator 模式总结

17.4 状态模式：用MATLAB 模拟自动贩卖机

17.4.1 使用if 语句的自动贩卖机

17.4.2 使用State Pattern 的自动贩卖机

17.4.3 State 模式总结

17.5 模板模式：下面条和煮水饺有什么共同之处

17.5.1 抽象下面条和煮水饺的过程

17.5.2 应用：把策略和模板模式结合起来

17.5.3 Template 模式总结

17.6 备忘录模式：实现GUI 的UNDO 功能

17.6.1 如何记录对象的内部状态

17.6.2 应用：如何利用备忘录模式实现GUI 的do 和undo 操作

17.6.3 Memento 模式总结

参考文献

附录

附录A 如何在MATLAB IDE 中切换窗口

附录B 综合实例：如何把面向过程的程序转成面向对象的程序

索引

本书分为三部分。第一部分介绍MATLAB面向对象编程基础知识，包括什么是类，类之间的基本关系，以及MATLAB提供的面向对象编程语言的具体功能；第二部分是面向对象编程的进阶篇，对概念进行归类，方便读者在编程中遇到问题时查询和检索；第三部分把面向对象编程的方法应用到实际问题中，并且从实际问题中抽象出一般的解决方法，即设计模式。
　　本书可作为高等院校本科生、研究生MATLAB课程的辅助读物，也可作为从事科学计算、程序设计的科研人员的参考书。

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