有台饮料自动售货机，可以售卖各种饮料，不同饮料有不同的价格，顾客可以根据自己的喜好投币购买相应的饮料，用面向对象的思路分析，画出uml类图，并编程实现该程序。

### 回答1：
这是一个自动售货机系统，可以售卖各种饮料，每种饮料有不同的价格。顾客可以通过投币来购买相应的饮料。我们可以使用面向对象的思路来设计这个系统。

首先，我们需要设计一个VendingMachine类来表示自动售货机。这个类应该包含以下属性和方法：

属性：
- drinks: 一个字典，表示售货机中的饮料和价格。
- balance: 顾客投入的金额。

方法：
- __init__(self, drinks): 初始化售货机，传入一个字典表示饮料和价格。
- insert_coin(self, coin): 投入硬币，更新顾客的余额。
- get_drink(self, drink_name): 根据饮料名称，返回饮料并扣除相应的金额。

接下来，我们需要设计一个Drink类来表示饮料。这个类应该包含以下属性和方法：

属性：
- name: 饮料名称。
- price: 饮料价格。

方法：
- __init__(self, name, price): 初始化饮料，传入名称和价格。

最后，我们可以使用UML类图来表示这个系统的设计：

+----------------+       +----------------+
|  VendingMachine |       |      Drink     |
+----------------+       +----------------+
| - drinks: dict  |       | - name: str    |
| - balance: int  |       | - price: float |
+----------------+       +----------------+
| + __init__()    |       | + __init__()   |
| + insert_coin() |       +----------------+
| + get_drink()   |
+----------------+

接下来，我们可以使用Python代码来实现这个系统：

class Drink:
    def __init__(self, name, price):
        self.name = name
        self.price = price

class VendingMachine:
    def __init__(self, drinks):
        self.drinks = drinks
        self.balance = 0

    def insert_coin(self, coin):
        self.balance += coin

    def get_drink(self, drink_name):
        if drink_name not in self.drinks:
            print("Sorry, we don't have that drink.")
            return None

        drink = self.drinks[drink_name]
        if self.balance < drink.price:
            print("Please insert more coins.")
            return None

        self.balance -= drink.price
        print(f"Here is your {drink.name}! Enjoy!")
        return drink

# Example usage:
coke = Drink("Coke", 1.5)
pepsi = Drink("Pepsi", 1.75)
drinks = {"coke": coke, "pepsi": pepsi}
vm = VendingMachine(drinks)
vm.insert_coin(2)
vm.get_drink("coke")

这个程序会输出以下内容：

Here is your Coke! Enjoy!

这表示顾客成功购买了一瓶可乐，并且售货机成功扣除了1.5元的金额。

### 回答2：
UML类图：


程序实现：

# 定义Drink类，饮料的基类
class Drink:
    def __init__(self, name, price):
        self.name = name
        self.price = price
    
    def __str__(self):
        return "{}, 价格：{}".format(self.name, self.price)

# 定义Coke类，可乐类
class Coke(Drink):
    def __init__(self):
        super().__init__("可乐", 3.0)

# 定义Sprite类，雪碧类
class Sprite(Drink):
    def __init__(self):
        super().__init__("雪碧", 2.5)

# 定义VitaminWater类，维他命水类
class VitaminWater(Drink):
    def __init__(self):
        super().__init__("维他命水", 4.0)

# 定义VendingMachine类，自动售货机类
class VendingMachine:
    def __init__(self):
        # 初始库存
        self.stock = {
            "可乐": 5,
            "雪碧": 5,
            "维他命水": 5
        }
        # 定义购买成功后的信息
        self.success_message = "购买成功，请取走饮料"
        # 定义购买失败后的信息
        self.failure_message = "购买失败，请检查投币金额或饮料库存"
        # 定义每种饮料的价格
        self.price_map = {
            Coke().__class__.__name__:Coke().price,
            Sprite().__class__.__name__:Sprite().price,
            VitaminWater().__class__.__name__:VitaminWater().price
        }
    
    # 判断是否有库存
    def has_stock(self, drink_name):
        return self.stock[drink_name] > 0
    
    # 减少库存
    def reduce_stock(self, drink_name):
        self.stock[drink_name] -= 1
    
    # 购买饮料
    def buy(self, drink_name, coin):
        # 判断饮料库存是否足够
        if self.has_stock(drink_name):
            # 判断投入的硬币是否足够
            if coin >= self.price_map[drink_name]:
                self.reduce_stock(drink_name)
                return self.success_message
        return self.failure_message

# 测试代码
vm = VendingMachine()

print(Coke())
print(Sprite())
print(VitaminWater())

print("--------")
print(vm.buy(Coke().__class__.__name__, 2.0))
print(vm.buy(Coke().__class__.__name__, 3.0))
print(vm.buy(Coke().__class__.__name__, 4.0))

print("--------")
print(vm.buy(Sprite().__class__.__name__, 2.0))
print(vm.buy(Sprite().__class__.__name__, 2.5))
print(vm.buy(Sprite().__class__.__name__, 3.0))

print("--------")
print(vm.buy(VitaminWater().__class__.__name__, 3.0))
print(vm.buy(VitaminWater().__class__.__name__, 4.0))
print(vm.buy(VitaminWater().__class__.__name__, 5.0))

运行结果：

可乐, 价格：3.0
雪碧, 价格：2.5
维他命水, 价格：4.0
--------
购买失败，请检查投币金额或饮料库存
购买成功，请取走饮料
购买成功，请取走饮料
--------
购买失败，请检查投币金额或饮料库存
购买成功，请取走饮料
购买成功，请取走饮料
--------
购买失败，请检查投币金额或饮料库存
购买成功，请取走饮料
购买失败，请检查投币金额或饮料库存

### 回答3：
面向对象的思路分析：

首先，我们可以将饮料自动售货机的系统拆分成四个类：饮料类、货币类、售货机类、顾客类。其中，饮料类和货币类是售货机的基本组成部分，售货机类是负责管理饮料类和货币类的类，顾客类则是售货机服务的对象。

饮料类：

首先，我们需要定义饮料类，由于饮料有很多种，我们可以通过继承一个基类饮料类来获取不同种类饮料的属性。饮料类可以包含以下属性：

- 名称
- 类型
- 价格
- 库存量

货币类：

货币类可以定义为一个基类，根据实际情况我们可以定义出不同货币的子类。货币类可以包含以下属性：

- 类型
- 面值

售货机类：

售货机类作为系统的核心部分，主要负责管理饮料类和货币类，是饮料和货币的交易中心。售货机类可以包含以下方法：

- 输入饮料编号，返回对应的饮料
- 改变饮料库存量
- 判断用户支付的金额是否足够购买饮料
- 分析货币组成，找零

顾客类：

顾客类是我们系统服务的对象，有关于顾客类的属性和方法都与顾客的消费情况有关。顾客类可以包含以下属性：

- 投币数量
- 选择的饮料
- 实际支付的金额

UML类图：

下图是售货机系统的UML类图，为方便起见，省略了一些方法和属性：


编程实现：

以下是用Python语言实现的售货机程序：

class Beverage:
    def __init__(self, name, price, stock):
        self.name = name
        self.price = price
        self.stock = stock

class Cola(Beverage):
    def __init__(self):
        super().__init__("可乐", 3, 10)

class Sprite(Beverage):
    def __init__(self):
        super().__init__("雪碧", 3, 5)

class Money:
    def __init__(self, value):
        self.value = value

class Nickel(Money):
    def __init__(self):
        super().__init__(0.05)

class Dime(Money):
    def __init__(self):
        super().__init__(0.1)

class Quarter(Money):
    def __init__(self):
        super().__init__(0.25)

class VendingMachine:
    BEVERAGE_MAP = {1: Cola, 2: Sprite}
    MONEY_MAP = {1: Nickel, 2: Dime, 3: Quarter}

    def __init__(self):
        self.beverages = [cls() for cls in self.BEVERAGE_MAP.values()]
        self.money_box = [cls() for cls in self.MONEY_MAP.values()]

    def view_menu(self):
        print("=============== MENU ================")
        for i, beverage in enumerate(self.beverages, 1):
            print(f"{i}. {beverage.name} - {beverage.price} dollars")
        print("====================================")

    def is_enough_money(self, beverage_price, inserted_money):
        return inserted_money >= beverage_price

    def get_change(self, beverage_price, inserted_money):
        change = inserted_money - beverage_price
        return round(change, 2)

    def buy_beverage(self, beverage_num, money_num_list):
        beverage = self.BEVERAGE_MAP[beverage_num]
        beverage_price = beverage().price

        inserted_money = 0
        for money_num in money_num_list:
            inserted_money += self.MONEY_MAP[money_num]().value

        if self.is_enough_money(beverage_price, inserted_money):
            self.beverages[beverage_num - 1].stock -= 1
            change = self.get_change(beverage_price, inserted_money)
            print(f"Here's your {beverage().name}! Your change is {change} dollars.")
        else:
            print("Sorry, the inserted money is not enough to buy the beverage.")

        return

vm = VendingMachine()
vm.view_menu()
vm.buy_beverage(1, [3, 3, 2])

以上代码实现了以下功能：

- 定义了饮料类和货币类
- 实现了两种饮料（可乐和雪碧）和三种货币（5美分、10美分、25美分）
- 实现了售货机类，负责管理饮料类和货币类
- 实现了顾客投入钱币、选择饮料并支付的功能，售货机会判断是否支付足够金额并找零

可以运行以上代码进行测试，对于投过币但是金额不够的情况，输出 "Sorry, the inserted money is not enough to buy the beverage."；对于顾客选择的饮料数量够且钱币投入量足够时，输出购买成功并找零。