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一、实验目标

本实验的目标是将面向对象基础和高级开发融合起来，让学生能运用所学知识解决复杂工程问题。支撑计算机类专业基础实践能力、专业核心能力、综合创新能力的培养。

二、所需技能

本实验要求掌握基于面向对象的综合软件开发流程和相关技术。完成面向对象综合实验的实验内容，掌握计算机及相关方法对复杂的工程问题进行分析的方法，具备使用现代技术及相关工具的能力；掌握设计相应的实验方案的方法，具备应用复杂计算系统开发的能力，并在设计和开发过程中体现出创新意识。

三、实验要求

1、请设计并实现一个汽车租赁系统V4.0（题目可以自拟），需求如下。

1）系统分为管理员和用户角色登录，不同的角色有不同的权限操作；

2）管理员功能：查看、添加、修改和删除车辆信息，查看营业额；

3）用户功能（VIP用户）：登录后，可以查看车辆、租车、换车，模拟付款等；

4）车辆：基础版（只考虑小汽车Car），高级版（考虑三种车型Car，Bus, Trunk）；

5）存储：用文件或数据库进行数据存储。

2、提交材料清单和评分细则

（1）系统说明书（50分）

1）、汽车租赁系统的需求分析；（5分）

2）、根据需求分析，画出系统功能结构图；（5分）

3）、结合需求分析和功能模块，画出系统的类图；（20分，按照设计有对应类代码，缺少一个扣5分，直到该项扣完为止）

4）、系统测试，合理设置测试用例，验证系统是否正常运行。（20分）

（2）代码实现（20分）

（3）面向对象设计方法和Java特性考察点（15分，每一个3分，加满为止）

继承、多态、集合框架、异常处理、多线程、工厂模式

（4）汇报展示（15分）

针对实验的内容制作汇报PPT（10分钟

四、源代码

Vehicle.java

public  abstract class Vehicle {private  String brand;//品牌private  String type;//型号private  String id;//车牌号private  String rent;//租金private  String status;//状态(待租用/已租用)public  Vehicle(){}public Vehicle(String brand, String type, String id, String rent, String status) {this.brand = brand;this.type = type;this.id = id;this.rent = rent;this.status = status;}public String getBrand() {return brand;}public String getType() {return type;}public String getId() {return id;}public String getRent() {return rent;}public String getStatus() {return status;}public void setBrand(String brand) {this.brand = brand;}public void setType(String type) {this.type = type;}public void setId(String id) {this.id = id;}public void setRent(String rent) {this.rent = rent;}public void setStatus(String status) {this.status = status;}public abstract String toString();}

Car.java

//小轿车
public class Car extends Vehicle {public Car(){}public Car(String brand, String type, String id, String rent, String status) {super(brand, type, id, rent, status);}@Overridepublic String toString() {return getBrand() + "   " + getType() + "   " + getId() + "   " + getRent() + "   " + getStatus();}
}

Bus.java

//客车
public class Bus extends Vehicle {private String capacity; // 载客量public Bus() {}public Bus(String brand, String type, String id, String rent, String status, String capacity) {super(brand, type, id, rent, status);this.capacity = capacity;}public String getCapacity() {return capacity;}public void setCapacity(String capacity) {this.capacity = capacity;}public String toString() {return getBrand() + "   " + getType() + "   " + getId() + "   " + getRent() + "   " + getCapacity() + "   " + getStatus();}
}

Trunk.java

//货车
public class Trunk extends Vehicle{private String loadCapacity; // 载重量public Trunk(){}public Trunk(String brand, String type, String id, String rent, String status, String loadCapacity) {super(brand, type, id, rent, status);this.loadCapacity = loadCapacity;}public String getLoadCapacity() {return loadCapacity;}public void setLoadCapacity(String loadCapacity) {this.loadCapacity = loadCapacity;}@Overridepublic String toString() {return getBrand()+"   "+getType()+"   "+getId()+"   "+getRent()+"   "+getLoadCapacity()+"   "+getStatus();}
}

User.java


import java.util.*;//普通用户
public class User {String id;//ID账号String password;//登录密码public User() {}public String getId() {return id;}public void setId(String id) {this.id = id;}public String getPassword() {return password;}public void setPassword(String password) {this.password = password;}public int register() {Scanner sc = new Scanner(System.in);int p=0;int cnt = 0;int maxAttempts = 3; // 最大尝试次数System.out.println("----汽车租赁系统----");System.out.println("请输入ID账号:");while (true) {if (cnt == 1) {break;}String ID = sc.next();String password = "";String successMessage = "";Map<String, String> userCredentials = new HashMap<>();userCredentials.put("123", "abc");userCredentials.put("1234", "abcd");userCredentials.put("12345", "abcde");if (userCredentials.containsKey(ID)) {password = userCredentials.get(ID);switch (ID) {case "123":successMessage = "登录成功！尊敬的用户!";p = 1;break;case "1234":successMessage = "登录成功！尊敬的VIP用户!";p = 2;break;case "12345":successMessage = "登录成功！尊敬的管理员!";p = 3;break;}} else {System.out.println("账号不存在! 请重新输入ID账号:");continue;}System.out.println("请输入密码:");for (int attempt = 0; attempt < maxAttempts; attempt++) {String pwd = sc.next();if (pwd.equals(password)) {System.out.println(successMessage);cnt++;return p;}System.out.println("密码错误! 请重新输入密码:");}System.out.println("超过最大尝试次数，登录失败!");return -1;}return cnt;}public void findVehicle(TreeSet<Vehicle> v) {if (v.isEmpty()) {System.out.println("无信息！请先添加信息再查询！");return;}for (Vehicle vehicle : v) {System.out.println(vehicle.toString());}}public void rentVehicle(TreeSet<Vehicle> v,int d) {Scanner sc = new Scanner(System.in);Vehicle currentcar = null;System.out.println("请输入要租赁的车辆的车牌号：");currentcar = inputVehicleId(v);System.out.println("请输入租赁天数：");int day = sc.nextInt();int totalRent = day * Integer.parseInt(currentcar.getRent().substring(0, currentcar.getRent().length() - 3));System.out.print("您的订单为:");System.out.println(currentcar.toString() + ",租期" + day + "天,"+ "日租金:" + currentcar.getRent() + "元," + "总租金:" + totalRent+"元");if(d==1){Admin.turnover+=totalRent;System.out.println("没有优惠，您需要付款:"+totalRent+"元");}if(d==2) {if(day<7){Admin.turnover+=totalRent;System.out.println("租期小于7天，没有优惠");}else{Admin.turnover+=totalRent;totalRent=(int)VIPUser.dicount(day,totalRent);System.out.println("您是VIP用户！有优惠，您需要付款:"+totalRent+"元");}}currentcar.setStatus("已租");}public void replaceVehicle(TreeSet<Vehicle> v,int d) {Scanner sc = new Scanner(System.in);Vehicle currentcar = null;System.out.println("请输入要替换的车辆的车牌号:");currentcar = inputVehicleId(v);currentcar.setStatus("空闲");System.out.println("请输入要替换的新车辆的车牌号:");currentcar = inputVehicleId(v);System.out.println("更换成功！");System.out.println("请输入租赁天数:");int day = sc.nextInt();int totalRent = day * Integer.parseInt(currentcar.getRent().substring(0, currentcar.getRent().length() - 3));System.out.print("您的订单为:");System.out.println(currentcar.toString() + ",租期" + day + "天,"+ "日租金:" + currentcar.getRent() + "元," + "总租金:" + totalRent+"元");if(d==1){Admin.turnover+=totalRent;System.out.println("没有优惠，您需要付款:"+totalRent+"元");}if(d==2) {if(day<7){Admin.turnover+=totalRent;System.out.println("租期小于7天，没有优惠");}else{Admin.turnover+=totalRent;totalRent=(int)VIPUser.dicount(day,totalRent);System.out.println("您是VIP用户！有优惠，您需要付款:"+totalRent+"元");}}currentcar.setStatus("已租");}public void returnCar (TreeSet<Vehicle> v) {Scanner sc = new Scanner(System.in);Vehicle currentcar = null;System.out.println("请输入要还车的车牌号:");currentcar = inputVehicleId(v);currentcar.setStatus("空闲");System.out.println("还车成功！");}public void payment() {System.out.println("是否付款(1 是/2 否):");Scanner sc = new Scanner(System.in);String s = sc.next();if (s.equals("1")) {System.out.println("付款成功！");} else {System.out.println("订单已被取消！");}}public Vehicle inputVehicleId(TreeSet<Vehicle> v) {Scanner sc = new Scanner(System.in);while (true) {id = sc.nextLine();boolean found = false;Iterator<Vehicle> iterator = v.iterator();while (iterator.hasNext()) {Vehicle vehicle = iterator.next();if (vehicle.getId().equals(id)) {return  vehicle;}}if (!found) {System.out.println("该车辆不存在！\n请重新输入你要修改的车辆的车牌号:");} else {break;  // 如果找到了并删除，则退出循环}}return null;}}

VIPUser.java

//VIP用户
public class VIPUser extends User{public VIPUser() {}public static double dicount(int day,int totalRent) {if(day>=7&&day<=14)return totalRent*=0.9;else if(day>=15&&day<=30)return totalRent*=0.85;else if(day>30&&day<=60)return totalRent*=0.8;elsereturn totalRent*=0.7;}
}

Admin

import java.util.Iterator;
import java.util.Scanner;
import java.util.TreeSet;//管理员
public class Admin extends User {public static int turnover;//营业额public Admin() {}public void addVehicle(TreeSet<Vehicle> v) {try (Scanner sc = new Scanner(System.in)) {System.out.println("请输入车辆类型(汽车/客车/货车):");String model = sc.nextLine();while (!model.equals("汽车") && !model.equals("客车") && !model.equals("货车")) {System.out.println("输入的车辆类型无效，请重新输入(汽车/客车/货车):");model = sc.nextLine();}String id = "";while (true) {System.out.println("请输入车辆车牌号:");id = sc.nextLine();if (isIdUnique(v, model, id)) {break;} else {System.out.println("该车牌号已存在，请重新输入车牌号:");}}System.out.println("请输入车辆品牌：");String brand = sc.nextLine();System.out.println("请输入车辆型号：");String type = sc.nextLine();System.out.println("请输入车辆日租金：");String rent = sc.nextLine();System.out.println("请输入车辆空闲状态：");String status = sc.nextLine();// 创建车辆对象Vehicle v1 = null;if (model.equals("客车")) {System.out.println("请输入车辆载客量：");String capacity = sc.nextLine();v1 = new Bus(brand, type, id, rent + "元\\天", status, capacity);} else if (model.equals("货车")) {System.out.println("请输入车辆载重：");String loadCapacity = sc.nextLine();v1 = new Trunk(brand, type, id, rent + "元\\天", status, loadCapacity);} else {v1 = new Car(brand, type, id, rent + "元\\天", status);}// 添加车辆对象到集合中v.add(v1);System.out.println("添加成功！");} catch (Exception e) {System.err.println("发生错误: " + e.getMessage());}}/*** 检查给定ID在特定车辆模型中是否唯一** @param v 车辆的集合，用于查找是否存在相同ID的车辆* @param model 车辆模型类型，决定使用哪种类型的车辆对象进行比较* @param id 需要检查的车辆ID，用于确定是否唯一* @return 如果指定ID在给定模型中是唯一的，则返回true；否则返回false*/private boolean isIdUnique(TreeSet<Vehicle> v, String model, String id) {// 根据不同的车辆模型类型，创建相应的车辆对象，并检查集合中是否包含相同ID的对象switch (model) {case "汽车":// 检查汽车模型中ID是否唯一return !v.contains(new Car("", "", id, "", ""));case "客车":// 检查客车模型中ID是否唯一return !v.contains(new Bus("", "", id, "", "", ""));case "货车":// 检查货车模型中ID是否唯一return !v.contains(new Trunk("", "", id, "", "", ""));default:// 默认情况下返回false，表示不处理已知模型之外的情况return false;}}public void deleteVehicle(TreeSet<Vehicle> v) {if (v.isEmpty()) {System.out.println("无信息！请先添加信息再删除！");return;}Scanner sc = new Scanner(System.in);String id;System.out.println("请输入你要删除的车辆的车牌号：");while (true) {id = sc.nextLine();boolean found = false;Iterator<Vehicle> iterator = v.iterator();while (iterator.hasNext()) {Vehicle vehicle = iterator.next();if (vehicle.getId().equals(id)) {iterator.remove();  // 使用迭代器删除元素System.out.println("删除成功！");found = true;break;}}if (!found) {System.out.println("该车辆不存在！\n请重新输入你要删除的车辆的车牌号:");} else {break;  // 如果找到了并删除，则退出循环}}}public void updateVehicle(TreeSet<Vehicle> v) {if (v.isEmpty()) {System.out.println("无信息！请先添加信息！");return;}Scanner sc = new Scanner(System.in);String id;Vehicle currentcar = null;System.out.println("请输入你要修改的车辆的车牌号：");currentcar = inputVehicleId(v);;//验证车牌号是否存在System.out.println("请输入新的车辆类型(汽车/客车/货车):");String model = sc.nextLine();while (!model.equals("汽车") && !model.equals("客车") && !model.equals("货车")) {System.out.println("输入的车辆类型无效，请重新输入(汽车/客车/货车):");model = sc.nextLine();}System.out.println("请输入新车辆品牌：");String brand = sc.nextLine();currentcar.setBrand(brand);System.out.println("请输入新车辆型号：");String type = sc.nextLine();currentcar.setType(type);System.out.println("请输入新车辆日租金：");String rent = sc.nextLine();currentcar.setRent(rent + "元\\天");System.out.println("请输入新车辆空闲状态：");String status = sc.nextLine();currentcar.setStatus(status);if (model.equals("客车")) {System.out.println("请输入新车辆载客量：");String capacity = sc.nextLine();((Bus) currentcar).setCapacity(capacity);}if (model.equals("货车")) {System.out.println("请输入新车辆载重：");String loadCapacity = sc.nextLine();((Trunk) currentcar).setLoadCapacity(loadCapacity);}sc.close();System.out.println("修改成功！");}public void viewTurnover(TreeSet<Vehicle> v) {System.out.println("营业额为:"+turnover+"元");}
}

MainDemo.java

import java.io.*;
import java.util.*;public class MainDemo {/*** 主程序入口* 创建一个TreeSet集合，用于存储Vehicle对象，并根据特定规则进行排序* 读取用户输入，根据用户类型调用不同的菜单功能* 最后，将所有车辆信息写入文件*/public static void main(String[] args) throws IOException {// 创建TreeSet集合，使用自定义Comparator进行排序TreeSet<Vehicle> v = new TreeSet<>(new Comparator<Vehicle>() {@Overridepublic int compare(Vehicle o1, Vehicle o2) {// 首先比较车辆类名int num1 = o1.getClass().getName().compareTo(o2.getClass().getName());// 如果类名相同，则比较品牌int num2 = num1 == 0 ? o1.getBrand().compareTo(o2.getBrand()) : num1;// 如果品牌也相同，则比较状态int num3 = num2 == 0 ? o1.getStatus().compareTo(o2.getStatus()) : num2;// 如果状态还相同，则比较类型int num4 = num3 == 0 ? o1.getType().compareTo(o2.getType()) : num3;return num4;}});// 添加汽车信息v.add(new Car("奔驰", "C200", "沪A12345", "50元\\天", "空闲"));v.add(new Car("宝马", "3系", "川A12345", "60元\\天", "已租"));v.add(new Car("大众", "CC", "川B12345", "35元\\天", "空闲"));v.add(new Car("奥迪", "A4L", "鲁A12345", "55元\\天", "空闲"));// 添加大巴车信息v.add(new Bus("金龙", "XMQ6127", "鲁B12345", "200元\\天", "空闲", "限载50人"));v.add(new Bus("宇通", "ZK6127", "京A12345", "210元\\天", "已租", "限载60人"));// 添加货车信息v.add(new Trunk("解放", "J6P", "云T12345", "150元\\天", "空闲", "载货量100吨"));v.add(new Trunk("东风", "天龙", "渝T12345", "160元\\天", "已租", "载货量45吨"));// 把所有车辆信息写入文件try (BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("car.txt"))) {for (Vehicle v1 : v) {bw.write(v1.toString());bw.newLine();}}// 创建User对象，模拟用户操作User u = new User();//货车川T2345好运JS空闲int d = u.register();// 根据用户类型调用不同的菜单功能if (d == 3) {adminMenu(v);} else {userMenu(v, d);}// 把最终所有车辆信息写入文件try (BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("car.txt"))) {for (Vehicle v1 : v) {bw.write(v1.toString());bw.newLine();}}}private static void adminMenu(TreeSet<Vehicle> v) {Scanner sc = new Scanner(System.in);while (true) {Admin a = new Admin();System.out.println("1 添加车辆信息  2 删除车辆信息  3 修改车辆信息  4 查看车辆信息  5查看营业额  6 退出系统");System.out.println("请输入你的选择：");try {String line = sc.next();switch (line) {case "1":a.addVehicle(v);break;case "2":a.deleteVehicle(v);break;case "3":a.updateVehicle(v);break;case "4":a.findVehicle(v);break;case "5":a.viewTurnover(v);break;case "6":System.out.println("退出系统");return; // 退出循环并结束程序default:System.out.println("无效的选择，请重新输入！");}} catch (NoSuchElementException e) {System.out.println("输入流已结束，程序将退出。");break; // 退出循环}}}private static void userMenu(TreeSet<Vehicle> v, int d) {Scanner sc = new Scanner(System.in);while (true) {User user = d == 2 ? new VIPUser() : new User();System.out.println("1 查看车辆信息  2 租用车辆  3 更换车辆  4 付款  5 还车  6 退出系统");System.out.println("请输入你的选择：");String line = sc.nextLine();switch (line) {case "1":user.findVehicle(v);break;case "2":user.rentVehicle(v, d);break;case "3":user.replaceVehicle(v, d);break;case "4":user.payment();break;case "5":user.returnCar(v);break;case "6":System.out.println("退出系统");return; // 优雅地退出程序default:System.out.println("操作错误，请重新输入!");}}}
}

五、系统说明书

汽车租赁系统V4.0系统说明书

（一）需求分析

1、用户

（1）管理员：负责系统的后台管理，对车辆信息和营业额进行操作。

（2）VIP 用户：有租车需求的用户，通过系统进行租车相关操作。

2、场景

（1）管理员场景

1）当有新车辆购入或车辆信息需要更新时，管理员需要添加或修改车辆信息。

2）当车辆信息更新，如维修后某些属性改变，车辆报废或不再用于租赁时，管理员需要删除车辆信息。

3）定期查看营业额以了解经营状况。

（2）VIP 用户场景

1）用户有出行需求，需要租车时，登录系统查看车辆信息并选择合适的车辆进行租赁。

2）在租车期间，如果车辆出现问题或有其他需求，可能会进行换车操作。

3）还车结束后需要模拟付款完成交易。

3、问题

（1）管理员问题

1）如何高效地管理车辆信息，确保信息的准确性和及时性。

2）查看营业额时，如果没有一个有效的系统进行统计，计算过程可能会很繁琐且容易出错。

（2）VIP 用户问题

1）查看车辆时，如果系统界面不友好或车辆信息不完整，可能无法快速准确地找到合适的车辆。

2）租车和换车过程中，如果流程不清晰或系统操作复杂，会给用户带来不便。

3）付款时，如果没有模拟付款功能或付款方式不安全，会影响用户体验和交易安全。

4、方案

（1）管理员方案

1）提供车辆信息管理模块，包括添加、修改和删除车辆信息的功能。

2）通过数据存储（文件或数据库）记录车辆租赁交易信息，以便准确计算营业额并提供查看功能。

（2）. VIP 用户方案

1）提供车辆查询功能，用户可以根据车型、价格等条件筛选车辆。

2）设计简洁的租车和换车流程，在系统中明确操作步骤。

3）采用安全的模拟付款方式，如加密技术确保交易安全。

（二）功能结构图

（三）类设计、类图

总共8个类（Vehicle父类；cars三种车辆类型； user用户、VIP用户和管理员；MainDemo 主类）

Admin：管理员类，有车辆管理及营业额查看功能。

Bus：大巴车类，含载客量属性。

Car：小轿车类。

MainDemo：程序入口，处理登录及菜单导航。

Trunk：货车类，有载重量属性。

User：普通用户类，涵盖注册及车辆操作功能。

VIPUser：VIP 用户类，有租车折扣计算方法。

Vehicle：车辆抽象父类，定义通用属性和方法。

该系统所用java技术栈：继承、多态、异常、泛型、文件、集合。

（四）系统测试设计

用例编号	用例标题	输入数据	预期结果
1	VIP用户登录	账号： 1234 密码：abcd	VIP用户登录成功
2	普通用户登录	账号： 123 密码：abc	普通用户登录成功
3	租车	车牌号：云T12345 天数 45（天）	租车成功，并模拟付款
4	还车	还车操作	还车成功
5	付款	付款操作	付款成功
6	查看车辆信息	查看操作	查看成功
7	管理员登录	账号： 12345 密码：abcde	管理员登录成功
8	修改车辆信息	金龙（修改后的品牌） 200（修改后的日租金） XMQ27（修改后车类型） 50座（修改座位数）	修改成功
9	添加多个类型的车辆信息	1（轿车）大众（品牌）CC系（类型）川A12345（车牌号） 120（日租金）	添加成功
10	删除车辆	4（删除选项）京A12345（车牌号）	删除成功
11	查看营业额	5（查看营业额的选项）	查看成功