从基类继承 ToString() 时数据类型混乱

Question

我正在用 C# 编写一个用于处理矩阵的类库，目前正在开发名为 ComplexMatrix 的 Matrix 子类。 Matrix 基类使用 Int32 数据类型的值（更高级的版本使用 Double）以及 System.Numerics.Complex 结构 (.NET 4) 的 ComplexMatrix。

对于基类，我将 ToString() 重写为：

| 1 2 |
| 3 4 |    printed as    {{1,2}{3,4}}

System.Numerics.Complex 结构以以下形式重写 ToString()：

a+bi    printed as    (a,b)    where a is real and b is imaginary

在 ComplexMatrix 中重写 ToString 时，我只是使用了该方法：

public override string ToString()
{
    return base.ToString();
}

不幸的是，对于复数矩阵，发生了以下情况：

| 1+1i 1+2i |
| 2+1i 2+2i |   printed as   {{0,0}{0,0}} rather than {{(1,1),(1,2)}{(2,1)(2,2)}}

我为 Matrix 类编写的原始 ToString() 代码是：

public override string ToString()
{
    StringBuilder matrixString = new StringBuilder();
    string comma = "";

    matrixString.Append("{");
    for (int i = 0; i < this.Rows; i++)
    {
        matrixString.Append("{");
        for (int j = 0; j < this.Columns; j++)
        {
            if (j == 0) comma = "";
            else comma = ",";

            matrixString.Append(comma + this.Elements[i, j].ToString());
        }
        matrixString.Append("}");
    }
    matrixString.Append("}");
    return matrixString.ToString();
}

上面的代码中：

• this.Elements 属性：在 Matrix 类中，this 是一个 Int32 类型的二维数组（Double in a更新、更高级的版本）；它是 ComplexMatrix 中的 System.Numerics.Complex 类型
• this.Rows, this.Columns 属性：矩阵的行数和列数

我有几个问题：

• 当在 ComplexMatrix 实例上调用 ToString 时，并调用基本 ToString () 方法，是否尝试进行从 Complex 到 Int32 的类型转换？
• 由于 ComplexMatrix Elements 属性（Complex[,] 类型）隐藏了基类 Elements 属性（Int32[,] 类型），因此需要 new 关键字吗？
• “this”kwyword 是否被视为矩阵类型而不是 ComplexMatrix？

Answer 1

我认为您的问题如下：
Elements 属性在 Matrix 类中未标记为 virtual。 ComplexMatrix 类中的 Elements 属性隐藏了 Matrix 类的 Elements 属性。因此，多态性不起作用，并且 Matrix 中的 ToString 方法访问 Matrix.Elements 而不是 ComplexMatrix.Elements。但由于 Elements 是一个属性，并且您想要更改该属性的类型，因此无论如何都不能使用 virtual。

要解决此问题，您应该执行以下操作：

• 创建一个通用基类，该基类希望将矩阵值的类型作为通用参数
• 创建一个从该基类继承并传递 的 SimpleMatrix 类int 作为通用参数。
• 创建一个从该基类继承的 ComplexMatrix 类，并将 Complex 作为泛型参数传递。

Answer 2

你无法真正做你想做的事。

问题是 C# 中没有适用于所有数字类型的超类。因此，您不能真正在像这样的类层次结构中用一种数字类型替换另一种数字类型（并且仍然对它们进行数学计算）。

您可以做的是创建一个 IMatrixElement 接口。然后创建实现该接口的具体类 MatrixElementInt、MatrixElementDouble、MatrixElementComplex。然后在构建矩阵时提供正确的元素类型。

interface IMatrixElement
{
    IMatrixElement Add(IMatrixElement a, IMatrixElement b);
    IMatrixElement Multiply(IMatrixElement a, IMatrixElement b);
    string ToString();
}