实验要求 3

实验指导文档：面向对象设计实验

一、实验目的

本实验通过构建一个虚拟宠物领养与管理系统，逐步引导学生掌握 Python 中面向对象编程（OOP）的核心概念与实践方法，提升面向复杂问题进行结构化建模与程序设计的能力。

二、实验环境

Python 3.8+
推荐开发环境：Jupyter Notebook / VS Code
外部库视情况而定

三、实验背景与任务场景描述

在现实生活中，许多宠物领养平台、虚拟宠物应用或游戏都需要对不同种类的宠物进行管理、交互和展示。这类系统通常涉及多个对象之间的复杂关系，如宠物、主人、行为、状态、家族等。这为面向对象编程（OOP）提供了极具实践价值的建模场景。本实验以“虚拟宠物领养系统”为核心场景，需要设计一个模拟真实应用逻辑的对象系统，要求通过自定义类、组织类关系、封装行为与状态，从零构建一个具备如下功能的简易虚拟宠物应用：

宠物基础信息管理：支持创建多个宠物，记录其基本身份（名字、编号、年龄）
宠物行为模拟：支持喂食、成长、发声等行为，反映对象的状态变化
多类型宠物扩展：支持猫、狗、鸟等不同种类宠物，通过继承实现行为多样性
主人-宠物关系建模：支持主人对象管理多个宠物，体现类之间的组合关系
宠物配对与繁育系统：实现宠物之间的配对繁殖与家族追踪逻辑，通过运算符重载提升对象操作的自然性

四、实验步骤

1. 领养一只宠物

目的：

理解如何定义类与创建对象

任务要求：

创建一个 Pet 类，具有以下属性：
名字（name）
年龄（age）
宠物编号（pet_id，由类变量递增生成）
要求：创建 1 个 Pet 对象并输出它们的基本信息

输出内容：

输出宠物对象的编号、名字与年龄

2. 宠物的行为与成长

目的：

掌握方法定义与状态更新的封装

任务要求：

在 Pet 类中添加以下方法：
speak()：返回默认叫声如 "我是一只宠物，我的名字是xxx，我今年xxx岁"
grow()：年龄加一
feed(food)：打印"xxx 吃了 food"，并记录喂食历史
要求：创建1个新的Pet对象并调用grow()方法，输出宠物的成长后年龄，调用feed()方法，输出喂食记录列表

输出内容：

宠物的成长后年龄
喂食历史列表

3. 多种宠物类型（继承与多态）

目的：

实现继承结构与方法重写

任务要求：

创建三个子类：Cat、Dog、Bird，均继承 Pet
重写 speak() 方法：
Cat："喵喵，我的名字是xxx，我今年xxx岁"
Dog："汪汪，我的名字是xxx，我今年xxx岁"
Bird："叽叽，我的名字是xxx，我今年xxx岁"
为 Bird 类增加属性：can_fly（布尔值），添加方法 is_flyable()，返回True/False
要求：创建三个子类对象，调用 speak() 方法，输出不同宠物的叫声，调用 is_flyable() 方法，输出飞行动物的飞行能力判断

输出内容：

不同宠物的叫声
飞行动物的飞行能力判断

4. 宠物之家（类的组合设计）

目的：

实现多个类之间的组合关系与统一管理

任务要求：

创创建一个 Owner 类，具有以下属性与方法：
姓名（name）
宠物列表（pets，初始为空）
方法 adopt(pet)：添加宠物
方法 list_pets()：打印所有宠物信息
要求：创建一个 Owner 对象，调用 adopt() 方法，添加三个不同类型的宠物，调用 list_pets() 方法，输出所有宠物信息

输出内容：

主人名字与宠物清单（类型+名字+编号）

5. 宠物配对系统（高级封装）

目的：

掌握特殊方法（如 add）与对象关系建模

任务要求：

在 Pet 类中定义 add() 方法，实现两个宠物配对生成新宠物：
新宠物继承父母的类型
名字为 parent1.name + parent2.name 的组合
年龄为0
每个宠物记录其"父母"信息，可追踪祖先家族树
实现 str() 方法打印宠物的完整信息（包括父母）
要求：创建两个不同类型的宠物，调用 add() 方法生成新的宠物，输出新宠物信息，调用 str() 方法，输出新宠物的完整信息

输出内容：

新生成宠物的基本信息与家族来源
一个主人通过配对新生出的宠物树结构

五、实验提交内容

请将以下文件打包提交：

所有 .py 实验代码文件（可附在报告后面）
所有实验步骤中要求输出的内容（可附在报告对应位置中）
实验报告（使用模板填写）

六、注意事项

实验报告参考报告模板撰写，并将word格式的报告发到老师邮箱：zongchang@zust.edu.cn（报告文件名格式：姓名_学号_报告3）