MATLAB - 面向对象编程

---

---

MATLAB 是一种功能强大的数值计算环境，支持面向对象编程 (OOP)，以促进创建复杂且可重用的代码。MATLAB 中的 OOP 围绕类和对象的概念展开。

以下是 Matlab 支持的面向对象特性。

• 对象
• 类
• 封装
• 继承
• 多态
• 抽象
• 属性
• 方法重载

面向对象编程的主要支柱是 -

• 封装
• 抽象
• 继承
• 多态

为什么要使用面向对象设计？

在构建软件时，您需要设计应用程序将使用的数 据并创建用于处理这些数据的操作。在过程式编程中，您将数据传递给函数以执行操作。在面向对象编程 (OOP) 中，您将数据和操作捆绑到对象中，这些对象通过定义的接口进行交互。

编写 MATLAB 程序的方法

MATLAB 允许您使用过程式和面向对象两种方法，从而允许您在程序中组合对象和常规函数。

过程式程序设计

在过程式编程中 -

• 重点 - 实现目标所需的步骤。
• 数据表示 - 作为单个变量或结构体中的字段。
• 操作 - 实现为将数据作为参数的函数。
• 流程 - 程序调用一系列函数，传递数据并接收修改后的数据作为返回值。每个函数对数据执行特定的操作。

面向对象程序设计

• 识别组件 - 确定要构建的系统或应用程序的各个部分。
• 分析模式 - 查找重复使用或共享特征的组件。
• 对组件进行分类 - 根据相似性和差异对组件进行分组。

经过此分析后，您定义类来描述应用程序使用的对象。

类和对象

• 类 - 描述一组具有共同特征的对象。
• 对象 - 类的特定实例。对象属性中的值将其与同一类的其他对象区分开来。
• 方法 - 在类中定义的函数，用于实现该类所有对象共有的行为。

何时应该创建面向对象程序？

您可以使用简单的函数处理简单的任务。但是，随着任务规模和复杂性的增长，函数可能会变得很大且难以管理。

当函数变得太大时，您可以将其拆分为较小的函数并在它们之间传递数据。但是，随着函数数量的增加，管理它们之间传递的数据可能会变得很棘手并且容易出错。这时您应该考虑对 MATLAB 程序使用面向对象设计。

理解面向对象程序

何时应该切换到面向对象编程 (OOP)？随着您的任务变得越来越复杂，以对象的思维方式思考可以使您的代码更易于管理和理解。

以对象的思维方式思考

有时，以对象的思维方式解决问题会更容易。将问题中的名词识别为对象，将动词识别为这些对象执行的动作。例如，如果您正在处理不同类型的放贷机构（如银行和抵押贷款公司），您可以将每种类型的放贷机构表示为一个对象。每个对象执行特定操作（方法）并保存某些数据（属性）。

• 识别共性：查找所有类型对象共有的内容。例如，所有放贷机构都可能有一种提供贷款的方法和一个用于利率的属性。
• 识别差异：了解每个对象的不同之处。例如，某些放贷机构可能只向企业提供贷款，而另一些放贷机构可能只向个人提供贷款。您可以从基类创建子类来处理这些差异。
• 提取共性：将共享的特性放入超类中，并让子类处理特定的特性。

MATLAB 中 OOP 的优势

以下是在您以对象的思维方式思考时获得的一些优势。

1) 对象管理其内部状态 - 它确保其属性值有效。控制谁可以访问属性和方法。

2) 减少冗余 - 随着程序的增长，OOP 通过减少冗余来帮助管理复杂性。无需复制和修改函数，您可以创建一个包含公共代码的基类。然后，子类可以添加或覆盖特定功能，而无需复制代码。

3) 定义一致的接口 - 对相似但专门的类使用基类有助于维护一致的接口。这种方法使每个系统部分需要执行的操作变得清晰。确保代码通过通用接口反映这些要求。

4) 降低复杂性 - 对象提供隐藏内部工作的接口。它还确保交互遵循既定规则。

5) 促进模块化 - 将系统分解为对象有助于创建自然模块。类提供不同级别的访问控制：公共、受保护和私有。

6) 重载函数和运算符 - 在 OOP 中，您可以重载现有函数以与您的对象一起使用。例如，您可以重新定义某些操作（如相等或加法）对自定义对象的工作方式。

MATLAB 中 OOP 的特性

简要描述 MATLAB 支持的面向对象编程 (OOP) 特性 -

对象 - 类的实例，包含数据（属性）和操作该数据的方法（函数）。

类 - 类是定义对象属性和行为的蓝图。它封装数据（属性）和操作该数据的函数（方法）。对象是类的实例，每个对象都有自己独特的数据。在 MATLAB 中，您可以使用 classdef 文件定义类。

封装 − 将数据（属性）和方法捆绑到一个单元（类）中的概念。在 MATLAB 中，您可以使用访问修饰符（如 public、protected 和 private）来控制对类组件的访问。

继承 − 一种机制，其中一个类（子类）可以继承另一个类（超类）的属性和方法，从而实现代码重用。在 MATLAB 中，您可以使用 classdef 语法指定继承关系。

多态 − 在子类中重新定义方法的能力，允许不同的类以不同的方式响应相同的方法调用。MATLAB 通过方法重写支持多态。

抽象 − 隐藏复杂实现细节并仅显示对象基本特征的概念。MATLAB 使用抽象类和方法来实现抽象。

属性 − 在类中定义的变量，用于保存对象的数据。MATLAB 允许设置属性特性，例如访问控制和默认值。

方法重载 − 定义多个具有相同名称但输入参数不同的方法的能力。MATLAB 支持方法重载，以允许方法根据输入类型或数量的不同而表现出不同的行为。

封装 − 通过将数据和方法分组到类中来保护和组织代码。MATLAB 使用访问控制（例如，私有属性）来封装数据。

抽象 − 通过隐藏实现细节来简化复杂系统。在 MATLAB 中，抽象方法和类允许您专注于基本功能。

继承 − 通过允许类继承其他类的行为和属性来促进代码重用。在 MATLAB 中，继承在定义类时声明。

多态 − 通过允许不同的类以各种方式实现相同的方法来提高灵活性。在 MATLAB 中，多态是通过在派生类中重写方法来实现的。