提升MATLAB 2016代码可扩展性和可维护性的对象面向编程

# 1. 面向对象编程概述**

面向对象编程（OOP）是一种编程范式，它将数据和操作封装在称为对象的对象中。OOP 的核心概念包括：

- **对象：**代表现实世界实体的抽象，包含数据（属性）和行为（方法）。
- **类：**对象蓝图，定义对象的结构和行为。类提供创建对象所需的模板。
- **继承：**类之间建立父子关系，子类继承父类的属性和方法，并可以扩展或修改它们。

# 2. MATLAB中的对象面向编程

### 2.1 对象和类的概念

**2.1.1 对象的定义和属性**

对象是现实世界实体的抽象表示，它封装了数据（属性）和操作数据的方法。在MATLAB中，对象使用结构体来表示，其中属性存储在结构体的字段中。

% 创建一个表示学生对象的结构体
student = struct('name', 'John Doe', 'age', 20, 'gpa', 3.5);

% 访问对象的属性
disp(student.name); % 输出：John Doe

**2.1.2 类的定义和继承**

类是对象的模板，它定义了对象的属性和方法。MATLAB中使用面向对象编程（OOP）的类定义语法如下：

classdef ClassName < SuperclassName
    % 类属性定义
    properties
        property1;
        property2;
    end

    % 类方法定义
    methods
        function obj = ClassName(arg1, arg2)
            % 构造函数
        end

        function method1(obj)
            % 方法1
        end
    end
end

类可以继承自其他类（称为超类），从而复用超类的属性和方法。子类可以覆盖超类的方法并添加新的属性和方法。

### 2.2 方法和重载

**2.2.1 方法的定义和调用**

方法是操作对象属性的函数。在MATLAB中，方法是类中定义的函数。方法的语法如下：

function method_name(obj, arg1, arg2)
    % 方法代码
end

`obj`参数始终是方法调用的第一个参数，它引用调用方法的对象。

% 创建一个学生对象
student = Student('John Doe', 20, 3.5);

% 调用对象的方法
student.get_gpa(); % 输出：3.5

**2.2.2 方法的重载和多态性**

MATLAB支持方法重载，即允许在同一类中定义具有相同名称但参数不同的多个方法。当调用重载的方法时，MATLAB会根据实际参数的类型和数量选择要调用的方法。

多态性是OOP的一个重要特性，它允许子类对象调用超类的方法，但行为由子类的方法实现。

# 3.1 数据结构和算法设计

### 3.1.1 自定义数据结构的实现

面向对象编程的一个关键优势是能够创建自定义的数据结构。自定义数据结构允许您存储和组织数据的方式比使用内置数据类型（如数组和散列）更灵活。

在 MATLAB 中，您可以使用 `classdef` 关键字创建自定义数据结构。例如，以下代码创建一个名为 `Student` 的自定义数据结构，它具有 `name`、`age` 和 `gpa` 属性：

classdef Student
    prop