C++程序设计方法5：接口设计实例

//例子：旋转方阵填充,要求矩阵大小任意，尺寸在运行时输入
设计思路：从上到下
int main()
{
    cout << "Please input N:";
    int size;
    cin >> size;
    Matrix obj(size);//生成N*N矩阵
    obj.fill();
    cout <<obj;
    return 0;
}


设计类的接口：设计Matrix的接口
class Matrix
{
    public:
        Matrix(int size);
        void fill();
        friend osream& operator<<(ostream& out,const Matrix& m);
}

实现类的接口：确定成员变量
class Matrix
{
    int _size;//方阵的规模
    int *_data;//数据空间
    public:
            Matrix(int size);
            ~Matrix();
            void fill();
            friend ostream& operator<<(ostream& out,const Matrix& m);
};

实现类的接口：实现构造函数，析构函数，和流输出操作符
Matrix::Matrix(int size):_size(size)
{
    _data = new int[size * size];
    memset(_data,0,sizeof(int)*_size*_size);
}

Matrix::~Matrix()
{
    delete[] _data;
}

ostream& operator<<(ostream& out,const Matrix& m)
{
    for(int r = 0; r < m._size; r++)
        for(int c = 0; c < m._size)
            cout << *(m + r * m._size + c) << '	';
    cout << endl;
}


如何实现填充的成员函数，将从1开始的数字以此存放在正确的位置？
怎么确定某个待填充的数字的位置？

细化:增加一个辅助函数来计算并填充
class Matrix
{
    int findPosition();//新增的辅助函数
    public:
};

void Matrix::fill()
{
    for(int num = 1; num <＝_size * _size; num++)
    {
        int pos = findPosition();
        _data[pos] = num;
    }
}
进一步分析：
每一个数字都与上一个数字相邻（上下左右，根据上一个数字位置和当前运动方向，可以确定其位置）
所以需要存储上一个位置和当前的运动方向
class Matrix
{
    int row,col;
    char dir;
    
    int findPosition();
    public:
};
初始状态：初始方向为向下，那么在1之前，当前位置应该是在（-1，0）
Matrix::Matrix(int size):_size(size),row(-1),col(0),dir('D')
{
    _data = new int[size*size]；
}

下一个位置：根据上一个位置和当前的方向来确定
int Matrix::findPosition()
{    
    switch(dir)
    {
        case 'D':
            if(row < _size-1 && _data[(row+1)*_size + col] == 0)
                row++;
            else
            {
                dir = 'R';//next direction
                col++;
            }
            break;
        case 'R':
            if(col < _size - 1 && _data[row*_size + col + 1] == 0)
                col++;
            else
            {
                dir = 'U';//next direction
                row--;
            }
            break;
        case 'U':
            if(row > 0 && _data[(row-1) * _size + col] == 0)
                row--;
            else
            {
                dir = 'L';//next direction
                col--;
            }
            break;
        case 'L':
            if(col > 0 && _data[row * _size + col - 1] == 0)
                col--;
            else
            {
                dir = 'D';
                row++;
            }
            break;
    }
    return row * _size + col;
}

对于Matrix类来说，如果需要多种方式填充矩阵只需要修改findPosition()这个成员函数就可以了；
但是每次都需要改变Matrix这个类吗？只有findPosition()需要改变，其他的都不需要改变，可以使用虚函数的方式：
多态的威力：使用虚函数，将findPosition()函数的实现推迟到子类中
class Matrix
{
    virtual int findPosition() = 0;
};

class ClockwiseMatrix:public Matrix
{
    int row,col;
    char dir;
    public:
        int findPosition();
};

class RowFirstMatrix:public Matrix
{
    int next;//initialize as 0
    public:
        int findPosition()
        {    
            return next++;
        }
};

int main()
{
    //
    matrix.fill();
}

void matrix::fill()
{
    for(int num = 1;num <= N*N; num++)
    {
        int pos = findPosition();//findPosition();可以调用不同的形式
        _data[pos] = num;
    }
}