Zarábaj až 6 000 € mesačne! Akreditované rekvalifikačné kurzy od 0 €. Viac informácií.

8. diel - Aréna s mágom (dedičnosť a polymorfizmus)

V minulej lekcii, Dedičnosť a polymorfizmus, sme si vysvetlili dedičnosť a polymorfizmus.

Dnes máme sľúbené, že si dedičnosť a polymorfizmus vyskúšame v praxi. Bude to opäť na našej aréne, kde z bojovníka oddedíme mága. Tento C# .NET tutoriál už patrí k tým náročnejším a bude tomu tak aj pri ďalších. Preto si priebežne precvičujte prácu s objektmi, skúšajte si naše cvičenia a taktiež vymýšľajte nejaké svoje aplikácie, aby ste si zažili základné veci. To, že je tu prítomný celý online kurz neznamená, že ho celý naraz prečítate a pochopíte :) Snažte sa programovať priebežne.

Mág - Objektovo orientované programovanie v C# .NET

Než začneme niečo písať, zhodnime sa na tom, čo by mal mág vedieť. Mág bude fungovať rovnako, ako bojovník. Okrem života bude mať však aj manu. Spočiatku bude mana plná. V prípade plnej many môže mág vykonať magický útok, ktorý bude mať pravdepodobne vyšší damage než útok normálny (ale samozrejme záleží na tom, ako si ho nastavíme). Tento útok manu vybije na 0. Každé kolo sa bude mana zvyšovať o 10 a mág bude podnikať iba bežný útok. Akonáhle sa mana úplne doplní, opäť bude môcť magický útok použiť. Mana bude zobrazená grafickým ukazovateľom, rovnako ako život.

Vytvoríme teda triedu Mage.cs, zdedíme ju z Warrior a dodáme jej atribúty, ktoré chceme oproti bojovníkovi navyše. Bude teda vyzerať takto (opäť si ju okomentujte):

class Mage: Warrior
{
    private int mana;
    private int maxMana;
    private int magicDamage;
}

V mágovi nemáme zatiaľ prístup ku všetkým premenným, pretože sú v bojovníkovi nastavené ako privátne. Musíme triedu Warrior ľahko upraviť. Zmeníme modifikátory private u atribútov na protected. Budeme potrebovať len die a name, ale pokojne nastavíme ako protected všetky atribúty charakteru, pretože sa v budúcnosti môžu hodiť, keby sme sa rozhodli oddediť ďalšie typy bojovníkov. Naopak atribút message nie je vhodné nastavovať ako protected, pretože nesúvisí s bojovníkom, ale s nejakou vnútornou logikou triedy. Trieda teda bude vyzerať nejako takto:

protected string name;
protected int health;
protected int maxHealth;
protected int damage;
protected int defense;
protected RollingDie die;
private string message;

...

Prejdime ku konštruktoru.

Konštruktor potomka

C# nededí konštruktory! Je to pravdepodobne z toho dôvodu, že predpokladá, že potomok bude mať navyše nejaké atribúty a pôvodný konštruktor by u neho bol na škodu. To je aj náš prípad, pretože konštruktor mága bude brať oproti tomu z bojovníka navyše dva parametre (mana a magický útok).

Definujeme si teda konštruktor v potomkovi, ktorý berie parametre potrebné na vytvorenie bojovníka a niekoľko parametrov navyše pre mága.

V konštruktoroch potomkov je nutné vždy volať konštruktor predka. Je to z toho dôvodu, že bez volania konštruktora nemusí byť inštancia správne inicializovaná. Konštruktor predka nevoláme iba v prípade, že žiadny nemá. Náš konštruktor musí mať samozrejme všetky parametre potrebné pre predka plus tie nové, čo má navyše potomok. Niektoré potom odovzdáme predkovi a niektoré si spracujeme sami. Konštruktor predka sa vykoná pred naším konštruktorom.

V C# .NET existuje kľúčové slovo base, base je podobné this, ktoré už poznáme. Na rozdiel od this, ktoré odkazuje na konkrétnu inštanciu triedy, base odkazuje na predka. My teda môžeme zavolať konštruktor predka s danými parametrami a potom vykonať naviac inicializáciu pre mága. V C# sa volanie konštruktora predka píše do hlavičky metódy.

Konštruktor mága bude teda vyzerať takto:

public Mage(string name, int health, int damage, int defense, RollingDie die, int mana, int magicDamage): base(name, health, damage, defense, die)
{
    this.mana = mana;
    this.maxMana = mana;
    this.magicDamage = magicDamage;
}

Rovnako môžeme volať aj iný konštruktor v tej istej triede (nie predka), len namiesto base použijeme this.

Presuňme sa teraz do Program.cs a druhého bojovníka (Shadow) zmeňme na mága, napr. takto:

Warrior gandalf = new Mage("Gandalf", 60, 15, 12, die, 30, 45);

Zmenu samozrejme musíme urobiť aj v riadku, kde bojovníka do arény vkladáme. Všimnite si, že mága ukladáme do premennej typu Warrior. Nič nám v tom nebráni, pretože bojovník je jeho predok. Rovnako si môžeme typ premennej zmeniť na Mage. Keď aplikáciu teraz spustíme, bude fungovať úplne rovnako, ako predtým. Mág všetko dedí z bojovníka a zatiaľ teda funguje ako bojovník.

Polymorfizmus a prepisovanie metód

Bolo by výhodné, keby objekt Arena mohol s mágom pracovať rovnakým spôsobom ako s bojovníkom. My už vieme, že takémuto mechanizmu hovoríme polymorfizmus. Aréna zavolá na objekte metódu Attack() so súperom v parametri. Nestará sa o to, či bude útok vykonávať bojovník alebo mág, bude s nimi pracovať rovnako. U mága si teda prepíšeme metódu Attack() z predka. Prepíšeme zdedenú metódu tak, aby útok pracoval s manom, hlavička metódy však zostane rovnaká.

Aby sme mohli nejakú metódu prepísať, musí byť v predkovi označená ako virtuálna. Nehľadajte za tým žiadnu vedu, jednoducho pomocou kľúčového slova virtual C# povieme, že si prajeme, aby potomok mohol túto metódu prepísať. Hlavičku metódy v Warrior.cs teda zmeníme na:

public virtual void Attack(Warrior enemy)

Keď sme pri metódach, budeme ešte určite používať metódu SetMessage(), tá je však privátna. Označme ju ako protected:

protected void SetMessage(string message)

Pri návrhu bojovníka sme samozrejme mali myslieť na to, že sa z neho bude dediť a už označiť vhodné atribúty a metódy ako protected, prípadne metódy ako virtuálne. Kľúčovým slovom virtual je označená metóda, ktorú je možné v potomkovi prepísať, inak to nie je možné. V tutoriáli k bojovníkovi som vás tým však nechcel zbytočne zaťažovať, preto musíme modifikátory zmeniť až teraz, keď im rozumieme :)

Metóda Attack() v bojovníkovi bude teda public virtual. Teraz sa vráťme do potomka a poďme ju prepísať. Metódu normálne definujeme v Mage.cs tak, ako sme zvyknutí. Za modifikátorom public však ešte použijeme kľúčové slovo override, ktoré značí, že si sme vedomí toho, že sa metóda zdedila, ale prajeme si zmeniť jej správanie:

public override void Attack(Warrior enemy)

Podobne sme prepisovali metódu ToString() u našich objektov. Každý objekt v C# je totiž oddedený od System.Object, ktorý obsahuje štyri metódy, jedna z nich je aj ToString(). Pri jej implementácii teda musíme použiť override.

Správanie metódy Attack() nebude nijako zložité. Podľa hodnoty many buď vykonáme bežný útok alebo útok magický. Hodnotu many potom buď zvýšime o 10 alebo naopak znížime na 0 v prípade magického útoku:

public override void Attack(Warrior enemy)
{
    int hit = 0;
    // Mana isn't full
    if (mana < maxMana)
    {
        mana += 10;
        if (mana > maxMana)
            mana = maxMana;
        hit = damage + die.Roll();
        SetMessage(String.Format("{0} attacks with a hit worth {1} hp", name, hit));
    }
    else // Magic damage
    {
        hit = magicDamage + die.Roll();
        SetMessage(String.Format("{0} used magic for {1} hp", name, hit));
        mana = 0;
    }
    enemy.Defend(hit);
}

Kód je asi zrozumiteľný. Všimnite si obmedzenie many na maxMana, môže sa nám totiž stať, že túto hodnotu presiahneme, keď ju zvyšujeme o 10. Keď sa nad kódom zamyslíme, tak útok vyššie v podstate vykonáva pôvodná metóda Attack(). Iste by bolo prínosné zavolať podobu metódy na predkovi namiesto toho, aby sme správanie opisovali. K tomu opäť použijeme base:

    public override void Attack(Warrior enemy)
        {
            // Mana isn't full
            if (mana < maxMana)
            {
                mana += 10;
                if (mana > maxMana)
                    mana = maxMana;
                base.Attack(enemy);
            }
            else // Magic damage
            {
                int hit = magicDamage + die.Roll();
                SetMessage(String.Format("{0} used magic and took {1} hp off", name, hit));
                enemy.Defend(hit);
                mana = 0;
        }
    }
    class Warrior
    {
        protected string name;
        protected int health;
        protected int maxHealth;
        protected int damage;
        protected int defense;
        protected RollingDie die;
        private string message;

        public Warrior(string name, int health, int damage, int defense, RollingDie die)
        {
            this.name = name;
            this.health = health;
            this.maxHealth = health;
            this.damage = damage;
            this.defense = defense;
            this.die = die;
        }

        public override string ToString()
        {
            return name;
        }

        public bool Alive()
        {
            return (health > 0);
        }

        public string HealthBar()
        {
            string s = "[";
            int total = 20;
            double count = Math.Round(((double)health / maxHealth) * total);
            if ((count == 0) && (Alive()))
                count = 1;
            for (int i = 0; i < count; i++)
                s += "#";
            s = s.PadRight(total + 1);
            s += "]";
            return s;
        }

        public virtual void Attack(Warrior enemy)
        {
            int hit = damage + die.Roll();
            SetMessage(String.Format("{0} attacks with a hit worth {1} hp", name, hit));
            enemy.Defend(hit);
        }

        public void Defend(int hit)
        {
            int injury = hit - (defense + die.Roll());
            if (injury > 0)
            {
                health -= injury;
                message = String.Format("{0} defended against the attack but still lost {1} hp", name, injury);
                if (health <= 0)
                {
                    health = 0;
                    message += " and died";
                }

            } else
                message = String.Format("{0} blocked the hit", name);
            SetMessage(message);
        }

        protected void SetMessage(string message)
        {
            this.message = message;
        }

        public string GetLastMessage()
        {
            return message;
        }

    }
using System.Threading;

    class Arena
    {
        private Warrior warrior1;
        private Warrior warrior2;
        private RollingDie die;

        public Arena(Warrior warrior1, Warrior warrior2, RollingDie die)
        {
            this.warrior1 = warrior1;
            this.warrior2 = warrior2;
            this.die = die;
        }

        private void Render()
        {
            Console.Clear();
            Console.WriteLine("-------------- Arena -------------- \n");
            Console.WriteLine("Warriors health: \n");
            Console.WriteLine("{0} {1}", warrior1, warrior1.HealthBar());
            Console.WriteLine("{0} {1}", warrior2, warrior2.HealthBar());
        }

        private void PrintMessage(string message)
        {
            Console.WriteLine(message);
            Thread.Sleep(500);
        }

        public void Fight()
        {
            // The original order
            Warrior w1 = warrior1;
            Warrior w2 = warrior2;
            Console.WriteLine("Welcome to the Arena!");
            Console.WriteLine("Today {0} will battle against {1}! \n", warrior1, warrior2);
            // swapping the warriors
            bool warrior2Starts = (die.Roll() <= die.GetSidesCount() / 2);
            if (warrior2Starts)
            {
                w1 = warrior2;
                w2 = warrior1;
            }
            Console.WriteLine("{0} goes first! \nLet the battle begin...", w1);
            Console.ReadKey();
            // fight loop
            while (w1.Alive() && w2.Alive())
            {
                w1.Attack(w2);
                Render();
                PrintMessage(w1.GetLastMessage()); // attack message
                PrintMessage(w2.GetLastMessage()); // defense message
                if (w2.Alive())
                {
                    w2.Attack(w1);
                    Render();
                    PrintMessage(w2.GetLastMessage()); // attack message
                    PrintMessage(w1.GetLastMessage()); // defense message
                }
                Console.WriteLine();
            }
        }
    }

Opäť vidíme, ako môžeme znovupoužívať kód. S dedičnosťou je spojených naozaj mnoho techník, ako si ušetriť prácu. V našom prípade to ušetrí niekoľko riadkov, ale pri väčšom projekte by to mohlo mať obrovský význam.

Aplikácia teraz funguje tak, ako má:

Konzolová aplikácia
-------------- Arena --------------

Warriors health:

Zalgoren [###########         ]
Gandalf [##############      ]
Gandalf attacks with a hit worth 23 hp
Zalgoren defended against the attack but still lost 9 hp

Aréna nás však neinformuje o mane mága, poďme to napraviť. Pridáme mágovi verejnú metódu ManaBar(), ktorá bude obdobne ako pri živote vracať string s grafickým ukazovateľom many.

Aby sme nemuseli logiku so zložením ukazovateľa písať dvakrát, upravíme metódu HealthBar() v Warrior.cs. Pripomeňme si, ako vyzerá:

public string HealthBar()
{
    string s = "[";
    int total = 20;
    double count = Math.Round(((double)health / maxHealth) * total);
    if ((count == 0) && (Alive()))
        count = 1;
    for (int i = 0; i < count; i++)
        s += "#";
    s = s.PadRight(total + 1);
    s += "]";
    return s;
}

Vidíme, že nie je okrem premenných health a maxHealth na živote nijako závislá. Metódu premenujeme na GraphicalBar() a dáme ju dva parametre: aktuálnu hodnotu a maximálnu hodnotu. Premenné health a maxHealth v tele metódy potom nahradíme za current a maximum. Modifikátor bude protected, aby sme metódu mohli v potomkovi použiť:

protected string GraphicalBar(int current, int maximum)
{
    string s = "[";
    int total = 20;
    double count = Math.Round(((double)current / maximum) * total);
    if ((count == 0) && (Alive()))
        count = 1;
    for (int i = 0; i < count; i++)
        s += "#";
    s = s.PadRight(total + 1);
    s += "]";
    return s;
}

Metódu HealthBar() v Warrior.cs naimplementujeme znova, bude nám v nej stačiť jediný riadok a to zavolanie metódy GraphicalBar() s príslušnými parametrami:

public string HealthBar()
{
    return GraphicalBar(health, maxHealth);
}

Určite sme mohli v tutoriáli s bojovníkom urobiť metódu GraphicalBar() rovno. Chceli sme si však ukázať, ako sa riešia prípady, keď potrebujeme vykonať podobnú funkčnosť viackrát. S takouto parametrizáciou sa v praxi budete stretávať často, pretože nikdy presne nevieme, čo budeme v budúcnosti od nášho programu požadovať.

Teraz môžeme vykresľovať ukazovateľ tak, ako sa nám to hodí. Presuňme sa do Mage.cs a naimplementujme metódu ManaBar():

public string ManaBar()
{
    return GraphicalBar(mana, maxMana);
}

Jednoduché, že? Teraz je mág hotový, zostáva len naučiť arénu zobrazovať manu v prípade, že je bojovník mág. Presuňme sa teda do Arena.cs.

Rozpoznanie typu objektu

Keďže sa nám teraz vykreslenie bojovníka skomplikovalo, urobíme si naň samostatnú metódu PrintWarrior(), jej parametrom bude daná inštancia bojovníka:

private void PrintWarrior(Warrior w)
{
    Console.WriteLine(w);
    Console.Write("Health: ");
    Console.WriteLine(w.HealthBar());
}

Teraz poďme reagovať na to, či je bojovník mág. Minule sme si povedali, že na to slúži operátor is:

private void PrintWarrior(Warrior w)
{
    Console.WriteLine(w);
    Console.Write("Health: ");
    Console.WriteLine(w.HealthBar());
    if (w is Mage)
    {
        Console.Write("Mana: ");
        Console.WriteLine(((Mage)w).ManaBar());
    }
}

Bojovníka sme museli na mága pretypovať, aby sme sa k metóde ManaBar() dostali. Samotný Warrior ju totiž nemá. To by sme mali, PrintWarrior() budeme volať v metóde Render(), ktorá bude vyzerať takto:

    private void Render()
    {
        Console.Clear();
        Console.WriteLine("-------------- Arena -------------- \n");
        Console.WriteLine("Warriors: \n");
        PrintWarrior(warrior1);
        Console.WriteLine();
        PrintWarrior(warrior2);
        Console.WriteLine();
    }
class RollingDie
    {
        private Random random;
        private int sidesCount;

        public RollingDie()
        {
            sidesCount = 6;
            random = new Random();
        }

        public RollingDie(int sidesCount)
        {
            this.sidesCount = sidesCount;
            random = new Random();
        }

        public int GetSidesCount()
        {
            return sidesCount;
        }

        public int Roll()
        {
            return random.Next(1, sidesCount + 1);
        }

        public override string ToString()
        {
            return String.Format("Rolling die with {0} sides", sidesCount);
        }

    }
    class Warrior
    {
        protected string name;
        protected int health;
        protected int maxHealth;
        protected int damage;
        protected int defense;
        protected RollingDie die;
        private string message;

        public Warrior(string name, int health, int damage, int defense, RollingDie die)
        {
            this.name = name;
            this.health = health;
            this.maxHealth = health;
            this.damage = damage;
            this.defense = defense;
            this.die = die;
        }

        public override string ToString()
        {
            return name;
        }

        public bool Alive()
        {
            return (health > 0);
        }

        public string GraphicalBar(int current, int maximum)
        {
            string s = "[";
            int total = 20;
            double count = Math.Round(((double)current / maximum) * total);
            if ((count == 0) && (Alive()))
                count = 1;
            for (int i = 0; i < count; i++)
                s += "#";
            s = s.PadRight(total + 1);
            s += "]";
            return s;
        }

        public string HealthBar()
        {
            return GraphicalBar(health, maxHealth);
        }

        public virtual void Attack(Warrior enemy)
        {
            int hit = damage + die.Roll();
            SetMessage(String.Format("{0} attacks with a hit worth {1} hp", name, hit));
            enemy.Defend(hit);
        }

        public void Defend(int hit)
        {
            int injury = hit - (defense + die.Roll());
            if (injury > 0)
            {
                health -= injury;
                message = String.Format("{0} defended against the attack but still lost {1} hp", name, injury);
                if (health <= 0)
                {
                    health = 0;
                    message += " and died";
                }

            } else
                message = String.Format("{0} blocked the hit", name);
            SetMessage(message);
        }

        protected void SetMessage(string message)
        {
            this.message = message;
        }

        public string GetLastMessage()
        {
            return message;
        }

    }
    class Mage: Warrior
    {
        private int mana;
        private int maxMana;
        private int magicDamage;

        public Mage(string name, int health, int damage, int defense, RollingDie die, int mana, int magicDamage): base(name, health, damage, defense, die)
        {
            this.mana = mana;
            this.maxMana = mana;
            this.magicDamage = magicDamage;
        }

        public string ManaBar()
        {
            return GraphicalBar(mana, maxMana);
        }

        public override void Attack(Warrior enemy)
        {
            // Mana isn't full
            if (mana < maxMana)
            {
                mana += 10;
                if (mana > maxMana)
                    mana = maxMana;
                base.Attack(enemy);
            }
            else // Magic damage
            {
                int hit = magicDamage + die.Roll();
                SetMessage(String.Format("{0} used magic and took {1} hp off", name, hit));
                enemy.Defend(hit);
                mana = 0;
            }
        }

    }

Hotovo :) :

Konzolová aplikácia
-------------- Arena --------------

Warriors:

Zalgoren
Health: [####                ]

Gandalf
Health: [#######             ]
Mana:  [#                   ]

Gandalf used magic and took 48 hp off
Zalgoren defended against the attack but still lost 33 hp

Aplikáciu ešte môžeme dodať krajší vzhľad, vložil som ASCIIart nadpis Arena, ktorý som vytvoril touto aplikáciou: http://patorjk.com/software/taag. Navyše som zafarbil ukazovatele pomocou farby pozadia a popredia. Metódu na vykreslenie ukazovateľa som upravil tak, aby vykresľovala plný obdĺžnik miesto # (ten napíšete pomocou Alt + 2 1 9). Výsledok môže vyzerať takto:

Konzolová aplikácia
                __    ____  ____  _  _    __
               /__\  (  _ \( ___)( \( )  /__\
              /(__)\  )   / )__)  )  (  /(__)\
             (__)(__)(_)\_)(____)(_)\_)(__)(__)
Warriors:

Zalgoren
Health: ████████████████████

Gandalf
Health: ████████████████████
Mana:   ███████████████████

Gandalf used magic and took 48 hp off
Zalgoren defended against the attack but still lost 33 hp

Kód máte v prílohe. Pokiaľ ste niečomu nerozumeli, skúste si článok prečítať viackrát alebo pomalšie, sú to dôležité praktiky.

V nasledujúcom cvičení, Riešené úlohy k 5.-8. lekcii OOP v C# .NET, si precvičíme nadobudnuté skúsenosti z predchádzajúcich lekcií.


 

Mal si s čímkoľvek problém? Stiahni si vzorovú aplikáciu nižšie a porovnaj ju so svojím projektom, chybu tak ľahko nájdeš.

Stiahnuť

Stiahnutím nasledujúceho súboru súhlasíš s licenčnými podmienkami

Stiahnuté 3x (74.26 kB)
Aplikácia je vrátane zdrojových kódov v jazyku C#

 

Predchádzajúci článok
Dedičnosť a polymorfizmus
Všetky články v sekcii
Objektovo orientované programovanie v C# .NET
Preskočiť článok
(neodporúčame)
Riešené úlohy k 5.-8. lekcii OOP v C# .NET
Článok pre vás napísal David Hartinger
Avatar
Užívateľské hodnotenie:
1 hlasov
David je zakladatelem ITnetwork a programování se profesionálně věnuje 15 let. Má rád Nirvanu, nemovitosti a svobodu podnikání.
Unicorn university David sa informačné technológie naučil na Unicorn University - prestížnej súkromnej vysokej škole IT a ekonómie.
Aktivity