CSED232 Assignment # 3- Inheritance & Polymorphism Solution

- Inheritance & Polymorphism –
담당 조교: 이지형 
주의사항
 입출력을 위한 iostream 을 제외한 라이브러리의 사용은 허용하지 않습니다. 단, 기존 과제(Assignment2 에서 구현했던 vector 등)에서 직접 짜신 코드는 사용하셔도 됩니다.
 각 클래스마다 header file 과 cpp file 을 나누어 구현하여야 합니다. AShape 관련 클래스들의 경우 아래 그림과 같이 ashape.h 와 ashape.cpp 에 선언과 정의를 합쳐서 작성하여도 괜찮습니다.

 문제에 명시되어 있지 않더라도 각 클래스마다 생성자(Constructor), 소멸자(Destructor)는 필수입니다. 기본 생성자의 경우, 별다른 언급이 없다면 멤버 변수에 int 는 0, char 는 ‘a’, string 은 “”, pointer 는 NULL 로 초기화해 주십시오.
 클래스에 대한 헤더파일과 cpp 파일의 파일명을 통일하여 주십시오. (대소문자 유의)  모든 클래스의 멤버 변수는 protected, 혹은 private 으로 선언하여야 합니다.
 채점 시 사용되는 정확한 테스트 케이스는 공개되지 않습니다. 이는 테스트 케이스에 맞춰 필요한 부분만 프로그래밍하는 경우를 방지하기 위한 것이니 양해해주시길 바랍니다.
감점
 제출 기한이 지나면 얻은 총점의 20% 감점
 추가로 하루(24 시간) 늦을 때마다 20%씩 감점
 1 일 이내 지연: 20% 감점, 2 일 이내 지연: 40% 감점, 5 일 이상 지연: 0 점
 컴파일이 정상적으로 이루이지지 않을 경우 0 점
제출방식
[윈도우 이용자]

VS 프로젝트로 제출 시 위 폴더를 전부 지우고 제출해주십시오. x64 폴더는 두개 있습니다.
(.vs 폴더는 숨겨져있음)

위쪽 파일들을 포함하여 학번을 폴더명으로 하여 압축해주세요 [맥 이용자]

위와 같이 Makefile 파일을 포함시켜 학번을 폴더명으로 하여 압축해주세요




채점 기준
1. 프로그램 기능
 프로그램이 요구 사항을 모두 만족하면서 올바로 실행되는가?

2. 프로그램 설게 및 구현
 요구 사항을 만족하기 위한 변수 및 알고리즘 설계가 잘 되었는가?
 설계된 내용이 요구된 언어를 이용하여 적절히 구현되었는가?

3. 프로그램 가독성
 프로그램이 읽기 쉽고 이해하기 쉽게 작성되었는가?
 변수 명이 무엇을 의미하는지 이해하기 쉬운가?
 프로그램의 소스 코드를 이해하기 쉽도록 주석을 잘 붙였는가?

4. 보고서 구성 및 내용, 양식
 보고서는 적절한 내용으로 이해하기 쉽고 보기 좋게 잘 작성되었는가?
 보고서의 양식을 잘 따랐는가?
다른 사람의 프로그램이나 인터넷에 있는 프로그램을 복사(copy)하거나 간단히 수정해서 제출하 면 학점은 무조건 ‘F’가 됩니다. 이러한 부정행위가 발견되면 학과에서 정한 기준에 따라 추가의 불이익이 있을 수 있습니다.


알파벳 도형 그리기

본 과제에서는 ‘알파벳 도형(Alphabet Shape, 통칭 AShape)’을 WhiteBoard 에 그리는 기능을 직접
구현해보면서 Class Inheritance 와 Polymorphism 개념을 익 혀보도록 한다.
• 프로그램 설명

‘알파벳 도형 그리기’ 프로그램은 15x15 사이즈의 WhiteBoard 에 알파벳을 값으로 가지는 도형 네 종류(점, 수평선, 수직선, 사각형)을 그리는 프로그램이다. WhiteBoard 는 처음에는 비어있으며, 비어있는 칸은 *을 출력한다. 이 프로그램은 다음 세 가지 기능을 지원해야한다.
1. WhiteBoard 에 새로운 도형 추가
2. WhiteBoard 에 현재 그려져 있는 도형 삭제
3. 프로그램 종료 아래 설명을 잘 읽고, 요구 사항에 맞게 프로그램을 구현해보도록 하자.

1. 프로그램 기능
1.1 메뉴


WhiteBoard 좌표에 대한 그림

프로그램 시작 화면

프로그램 시작 시 비어있는 WhiteBoard 와 함께 메뉴가 출력된다. ‘1’을 입력할 시 도형 추가, ‘2’를 입력하면 도형 삭제, ‘3’을 입력하면 프로그램이 종료된다.
WhiteBoard 는 15x15 의 고정된 크기를 지닌다. 오른쪽 그림과 같이 x 값은 왼쪽부터 오른쪽으로 갈수록 커지고, y 값은 위쪽에서 아래로 내려올수록 커진다. 가장 왼쪽 위 좌표는 (0,0), 가장 오른쪽 아래 좌표는
(14,14)이다.
1.2 WhiteBoard 에 새로운 도형 추가

유저로부터 알파벳, x 좌표 및 y 좌표들을
입력받는 화면. ‘q’를 알파벳으로 가지고 좌표가 (1~3,2),
길이가 3 인 수직선이 추가된 화면

메뉴 1 번, 도형 추가로 들어가면 프로그램은 유저로부터 (1)알파벳 및 (2) x 시작좌표와 (3) x 끝좌표 (4) y 시작좌표와 (5) y 끝좌표 총 다섯번을 입력 받는다.
프로그램은 유저가 입력한 좌표 값이 어느 도형에 해당하는지 판단하여, 추가되는 도형의 종류와 크기를 출력하고 WhiteBoard 에 그린다. 새 도형이 추가될때마다 동적 할당이 일어나야 한다.
도형의 종류는 1. 점(APoint) 2. 수직선(AVerticalLine) 3. 수평선(AHorizontalLine) 4. 사각형(Rectangle) 총 네 가지이며 그 특징은 다음과 같다.
1. 점(APoint): 크기는 1 이며, x 시작좌표과 끝좌표 및 y 시작좌표와 끝좌표가 각각 같다.
2. 수직선(AVerticalLine): 크기는 선의 길이와 같으며, x 시작좌표와 끝좌표가 같지만 y 시작좌표와 끝좌표가 다르다.
3. 수평선(AHorizontalLine): 수직선의 반대로, y 시작좌표와 끝좌표가 같지만 x 시작좌표와 끝좌표가 다르다.
4. 사각형(ARectangle): 크기는 사각형의 넓이와 같으며, x 및 y 시작좌표와 끝좌표가 서로 다르다.


이어서 알파벳 ‘z’를 가지는 크기 20 짜리 사각형을 추가해보도록 하자.

추가한 사각형이 수평선과 같이
WhiteBoard 에 출력된다.


알파벳 ‘u’를 가지는 점을 또 추가했다.

새로 추가된 점이 (7,7)에 그려진 모습.
(도형의 위치가 겹치는 경우 새 도형이 덮어쓴다)


1.3 WhiteBoard 에 현재 그려져 있는 도형 삭제

메뉴에서 ‘2’를 입력할 경우 현재 WhiteBoard 에 그려져 있는 도형을 삭제할 수 있다. 도형 삭제 메뉴로 들어갈 시 현재 WhiteBoard 에 추가되어있는 도형의 개수가 출력되어야 하며, 도형 각각의 정보(좌표, 알파벳, 크기)가 보여야 한다.
그림의 예제에서는 1.2 에서 실행했던 것과 같이 수직선, 사각형, 점 총 세 가지의 도형이 추가되어 있으므로 리스트에는 세 종류의 도형이 출력된다. 도형 리스트 인덱스는 0 부터 시작한다.
이 때, 유저가 삭제를 원하는 도형의 index 를 입력할 시 해당 도형이 WhiteBoard 에서 삭제된다. 도형 삭제 시 동적 할당된 메모리가 해제되어야한다.

리스트 인덱스 ‘2’를 입력하여 맨 마지막에 추가한 좌표 (7,7)의 점(APoint)을 삭제한 케이스

이어서 좌표 (4-7, 5-9)에 알파벳 z 를 가지는 사각형을 지워보겠다.

리스트에서 사각형의 index ‘1’을 입력하니 다음과 같이 도형이 지워진 것을 볼 수 있다.
1.4 도형이 겹치는 경우 도형이 겹치는 경우를 막을 필요는 없다. 도형이 겹치는 경우 WhiteBoard 에 추가된 순서대로 그린다.
(새 도형이 기존의 도형을 덮어씀)
단, 위를 덮은 도형을 삭제한다면 기존의 도형이 다시 보여야한다. (1.3 도형 삭제의 두번째 예제 사진 참조)

1.5 프로그램 종료

메뉴에서 ‘3’을 입력 시 ‘Exit Program’ 메시지 출력과 함께 프로그램이 종료된다.

1.6 예외 처리
다음과 같은 케이스에서 예외를 처리해야한다. 1. 메뉴
잘못된 숫자 입력이 들어오는 경우:
‘Invalid input. Type again’ 에러 메시지와 함께 WhiteBoard 및 메뉴가 재출력된다.


2. 도형 추가
[A] x_start 가 x_end 보다 크거나, y_start 가 y_end 보다 큰 경우:
시작좌표가 끝좌표를 넘어섰다는 에러 메시지와 함께 WhiteBoard 및 메뉴가 재출력된다.


[B] 좌표중에 하나라도 음수가 들어오는 경우:
좌표는 음수가 되지 못한다는 에러
메시지와 함께 WhiteBoard 및 메뉴가 재출력된다.


[C] 좌표중에 하나라도 화이트보드의 크기를 벗어나는 경우:
입력 좌표가 WhiteBoard 크기를 벗어났다는 에러 메시지와 함께
WhiteBoard 및 메뉴가 재출력된다.

여러 에러가 중복으로 발생하는 경우 에러 메시지 우선 출력 순위는 A>B>C 이다.
예를 들어, y_start 가 y_end 보다 크면서
음수가 들어올 경우 에러케이스 A 에 대한 메시지가 출력되어야 한다.


3. 도형 삭제
[A] 도형 리스트가 비어있는 경우: 리스트가 비어있다는 에러 메시지와 함께
WhiteBoard 및 메뉴가 재출력된다.

[B] 도형 리스트 인덱스에서 벗어나는 입력이 들어올 경우:
인덱스를 벗어났다는 에러 메시지와 함께 WhiteBoard 및 메뉴가 재출력된다. 음수가 들어오는 경우 & 리스트 사이즈를 초과하는 입력이 들어올 경우 둘다 해당된다.


에러 메시지는 각 에러 케이스가 구분되기만 한다면 예제와는 다른 메시지를 출력해도 상관없다. 단, 이 경우 보고서에 해당 에러 메시지가 어떤 케이스에 해당되는 것인지 설명해야 한다.
위에서 언급되지 않은 부분에 대해서는 예외 처리를 생각하지 않아도 된다.
(ex) 메뉴 입력 시 문자가 들어오는 경우, 도형 추가 시 알파벳에 이상한 값이 들어오는 경우 등... 은 고려할 필요 없다.

2. 구현
2.1 AShape (Alphabet Shape) 관련 클래스
아래 그림에 서술된 AShape 관련 멤버 함수 및 멤버 변수는 반드시 구현해야 하며, 이름을 변경해서는 안된다. 필요에 따라 자유롭게 멤버 함수를 추가해도 된다.

AShape 클래스: 순수 가상 함수를 가지는 abstract class 이며, 다른 shape 들의 parent class 이다. draw, print, size 를 pure virtual 함수로 정의한다.
APoint, AVerticalLine, AHorizontalLine, ARectangle 클래스: AShape 를 상속받는 클래스
각 AShape 관련 클래스들은 아래의 멤버 함수를 구현해야 한다.
• 생성자 및 소멸자
• void draw(WhiteBoard* board) const: 화이트보드에 해당 도형의 좌표 및 알파벳의 정보를 보내 그리게 한다.
• void print() const: 해당 도형을 설명하는 내용을 출력하는 함수. 도형의 좌표값 및 갖고 있는 알파벳, 크기를 전부 출력한다. 도형 삭제 - 리스트 출력 시 도형을 설명하는 데에서 쓰인다.
- ex) 수평선의 경우 AHorizontalLine with [alphabet: q] and [y: 13] [x_start: 10 ] [x_end: 12]
[size: 3] 이와 같이 출력하면 된다. 반드시 위와 같은 양식으로 출력할 필요는 없고, 필요한 정보만 담겨있으면 된다.
• int size() const: 도형의 크기를 리턴하는 함수. 점의 경우 1, 선의 경우엔 선의 길이, 사각형의 경우에는 사각형의 넓이이다.
2.2 AShapeList

도형들의 리스트를 관리하는 클래스. 예제 그림은 linked list 로 구현한 사례이며, 반드시 linked list 를 이용할 필요는 없다. 본인이 생각하기에 더 나은 자료 구조 및 방법이 있다면 그것을 이용해도 상관없다. 이 경우 필요한 멤버 함수와 멤버 변수를 자유롭게 설계해보도록 한다.
assignment2 에서 구현한 vector 의 코드를 참고하는 것도 좋은 방법이다. 단, 모든 코드는 직접 구현해야 하며 STL 라이브러리는 사용하면 안된다. 어떤 방법을 이용하였는지 보고서에 적도록 한다.
새 도형이 추가될 때마다 동적할당이 일어나므로, AShapeList 의 소멸자에서는 할당된 메모리를 해제해주는 것을 잊지 말자.
- void addNewAShape(AShape* new_shape): 리스트에 새 도형을 추가한다.
- AShapeNode* popNodeByIdx(int idx): 인덱스를 받아 리스트에서 해당 AShapeNode 를 빼내고, 빼낸 노드의 포인터를 리턴한다. (ex) idx 0 이 들어올때 첫번째 Node 를 리턴한다.
- const AShapeNode* getNodeByIdx(int idx) const: 인덱스를 받아 리스트에서 인덱스에 해당하는 순번의 AShapeNode 의 포인터를 리턴한다. popNodeByIdx 와 달리, 노드를 리스트에서 빼지 않는다.
- void displayAShapeList() const: 현재 관리중인 모든 도형의 리스트를 출력한다. 도형 삭제 시 도형의 정보를 한꺼번에 출력할 때 쓰인다.
- void drawAll(WhiteBoard* board) const: 현재 관리중인 모든 도형을 WhiteBoard 에 그린다.
- int getSize() const: 현재 리스트가 갖고 있는 도형의 개수를 리턴한다.
위 멤버 함수는 예제이며, AShape 의 목록을 관리할 방법에 따라 자유롭게 설계하도록 한다.
2.3 WhiteBoard

WhiteBoard class 는 지정된 크기의 2 차원 char 배열을 멤버 변수로 가지며, 다른 클래스에서 호출된다.
- void fillPoint(int x, int y, char alphabet): 지정된 x,y 좌표에 들어온 alphabet 으로 칸을 채운다.
- void reset(): 모든 칸을 *로 초기화한다.
- void display() const: whiteboard 를 출력한다.
2.4 Menu

Menu class 는 메뉴 클래스이며, 도형 추가, 도형 삭제, 프로그램 종료 등 등 프로그램 전반에 대해 처리한다.
- void display() const: 메뉴를 출력한다.
- bool getRunning() const: 현재 프로그램이 실행 중인지의 여부를 true, false 로 리턴한다.
- void getUserInput() const: 유저의 입력을 받아 메뉴를 고르게 하고, 이후 addAShape, deleteAShape 등을 호출한다.
- void addAShape() const: 유저의 입력을 받아 새 도형을 추가한다.
- void deleteAShape() const: 유저의 입력을 받아 도형 삭제를 진행한다.

2.5 main
메인 파일의 예제이며, 반드시 아래의 코드를 사용해야하는 것은 아니다. 자신이 구현한대로 main 함수를 설계해보자.
#include "menu.h"
int main()
{
WhiteBoard board;
AShapeList shape_list;
Menu menu(&board, &shape_list);

while (menu.getRunning())
{
//WhiteBoard Display board.reset(); shape_list.drawAll(&board);
board.display();

//Menu Display & Get Input menu.display();
menu.getUserInput();

}

return 0;
}


채점 기준
1. 프로그램 기능 – 50%
- 메뉴 화면 5%
- 도형 추가 20%
- 도형 삭제 20%
- 예외 처리 5%

2. 프로그램 설계 및 구현 – 30%
- AShape 및 AShape 관련 class 10%
- AShapeList 10%
- WhiteBoard, Menu, main 10%

3. 프로그램 가독성 – 10%
4. 보고서 구성 및 내용, 양식 – 10%