MATLAB - 面向物件程式設計

---

---

MATLAB 是一種功能強大的數值計算環境，支援面向物件程式設計 (OOP)，以促進建立複雜且可重用的程式碼。MATLAB 中的 OOP 圍繞類和物件的概念展開。

以下是 Matlab 支援的面向物件特性。

• 物件
• 類
• 封裝
• 繼承
• 多型
• 抽象
• 屬性
• 方法過載

面向物件程式設計的主要支柱是 -

• 封裝
• 抽象
• 繼承
• 多型

為什麼要使用面向物件設計？

在構建軟體時，您需要設計應用程式將使用的數 據並建立用於處理這些資料的操作。在程序式程式設計中，您將資料傳遞給函式以執行操作。在面向物件程式設計 (OOP) 中，您將資料和操作捆綁到物件中，這些物件透過定義的介面進行互動。

編寫 MATLAB 程式的方法

MATLAB 允許您使用過程式和麵向物件兩種方法，從而允許您在程式中組合物件和常規函式。

過程式程式設計

在程序式程式設計中 -

• 重點 - 實現目標所需的步驟。
• 資料表示 - 作為單個變數或結構體中的欄位。
• 操作 - 實現為將資料作為引數的函式。
• 流程 - 程式呼叫一系列函式，傳遞資料並接收修改後的資料作為返回值。每個函式對資料執行特定的操作。

面向物件程式設計

• 識別元件 - 確定要構建的系統或應用程式的各個部分。
• 分析模式 - 查詢重複使用或共享特徵的元件。
• 對元件進行分類 - 根據相似性和差異對元件進行分組。

經過此分析後，您定義類來描述應用程式使用的物件。

類和物件

• 類 - 描述一組具有共同特徵的物件。
• 物件 - 類的特定例項。物件屬性中的值將其與同一類的其他物件區分開來。
• 方法 - 在類中定義的函式，用於實現該類所有物件共有的行為。

何時應該建立面向物件程式？

您可以使用簡單的函式處理簡單的任務。但是，隨著任務規模和複雜性的增長，函式可能會變得很大且難以管理。

當函式變得太大時，您可以將其拆分為較小的函式並在它們之間傳遞資料。但是，隨著函式數量的增加，管理它們之間傳遞的資料可能會變得很棘手並且容易出錯。這時您應該考慮對 MATLAB 程式使用面向物件設計。

理解面向物件程式

何時應該切換到面向物件程式設計 (OOP)？隨著您的任務變得越來越複雜，以物件的思維方式思考可以使您的程式碼更易於管理和理解。

以物件的思維方式思考

有時，以物件的思維方式解決問題會更容易。將問題中的名詞識別為物件，將動詞識別為這些物件執行的動作。例如，如果您正在處理不同型別的放貸機構（如銀行和抵押貸款公司），您可以將每種型別的放貸機構表示為一個物件。每個物件執行特定操作（方法）並儲存某些資料（屬性）。

• 識別共性：查詢所有型別物件共有的內容。例如，所有放貸機構都可能有一種提供貸款的方法和一個用於利率的屬性。
• 識別差異：瞭解每個物件的不同之處。例如，某些放貸機構可能只向企業提供貸款，而另一些放貸機構可能只向個人提供貸款。您可以從基類建立子類來處理這些差異。
• 提取共性：將共享的特性放入超類中，並讓子類處理特定的特性。

MATLAB 中 OOP 的優勢

以下是在您以物件的思維方式思考時獲得的一些優勢。

1) 物件管理其內部狀態 - 它確保其屬性值有效。控制誰可以訪問屬性和方法。

2) 減少冗餘 - 隨著程式的增長，OOP 透過減少冗餘來幫助管理複雜性。無需複製和修改函式，您可以建立一個包含公共程式碼的基類。然後，子類可以新增或覆蓋特定功能，而無需複製程式碼。

3) 定義一致的介面 - 對相似但專門的類使用基類有助於維護一致的介面。這種方法使每個系統部分需要執行的操作變得清晰。確保程式碼透過通用介面反映這些要求。

4) 降低複雜性 - 物件提供隱藏內部工作的介面。它還確保互動遵循既定規則。

5) 促進模組化 - 將系統分解為物件有助於建立自然模組。類提供不同級別的訪問控制：公共、受保護和私有。

6) 過載函式和運算子 - 在 OOP 中，您可以過載現有函式以與您的物件一起使用。例如，您可以重新定義某些操作（如相等或加法）對自定義物件的工作方式。

MATLAB 中 OOP 的特性

簡要描述 MATLAB 支援的面向物件程式設計 (OOP) 特性 -

物件 - 類的例項，包含資料（屬性）和操作該資料的方法（函式）。

類 - 類是定義物件屬性和行為的藍圖。它封裝資料（屬性）和操作該資料的函式（方法）。物件是類的例項，每個物件都有自己獨特的資料。在 MATLAB 中，您可以使用 classdef 檔案定義類。

封裝 − 將資料（屬性）和方法捆綁到一個單元（類）中的概念。在 MATLAB 中，您可以使用訪問修飾符（如 public、protected 和 private）來控制對類元件的訪問。

繼承 − 一種機制，其中一個類（子類）可以繼承另一個類（超類）的屬性和方法，從而實現程式碼重用。在 MATLAB 中，您可以使用 classdef 語法指定繼承關係。

多型 − 在子類中重新定義方法的能力，允許不同的類以不同的方式響應相同的方法呼叫。MATLAB 透過方法重寫支援多型。

抽象 − 隱藏複雜實現細節並僅顯示物件基本特徵的概念。MATLAB 使用抽象類和方法來實現抽象。

屬性 − 在類中定義的變數，用於儲存物件的資料。MATLAB 允許設定屬性特性，例如訪問控制和預設值。

方法過載 − 定義多個具有相同名稱但輸入引數不同的方法的能力。MATLAB 支援方法過載，以允許方法根據輸入型別或數量的不同而表現出不同的行為。

封裝 − 透過將資料和方法分組到類中來保護和組織程式碼。MATLAB 使用訪問控制（例如，私有屬性）來封裝資料。

抽象 − 透過隱藏實現細節來簡化複雜系統。在 MATLAB 中，抽象方法和類允許您專注於基本功能。

繼承 − 透過允許類繼承其他類的行為和屬性來促進程式碼重用。在 MATLAB 中，繼承在定義類時宣告。

多型 − 透過允許不同的類以各種方式實現相同的方法來提高靈活性。在 MATLAB 中，多型是透過在派生類中重寫方法來實現的。