Лаба 08 — Polymorphism (Поліморфізм)

Мета

Зрозуміти різницю між virtual/override (справжній поліморфізм) та new (приховування методу). Навчитись будувати ієрархії підкласів де кожен тип поводиться по-своєму через єдиний базовий інтерфейс.

Контекст

Після Lab 07 Appointment реалізує IPayable — але всі записи однакові і коштують однаково. Насправді клініка має три типи прийомів: звичайний, терміновий (+50% вартість) і консультація спеціаліста (+30% вартість). Ця лаба вводить підкласи. Меню не змінюється — зміни внутрішні.

Ця лаба зливається в main після Task 4. Task 5 — бонус.

Гілка

git checkout main
git pull
git checkout -b feature/polymorphism

Завдання 1 — virtual методи та перший підклас ⭐

Умова

Зараз GetCost() і GetDescription() в Appointment — звичайні методи. Підклас може їх перекрити через new, але поліморфізм не працюватиме. Потрібно зробити їх virtual.

Що реалізувати

Models/Appointment.cs — внести зміни:

public virtual decimal GetCost() => (decimal)DurationMinutes * 10m;
public virtual string GetDescription() => "Звичайний прийом";
public int GetPriority() => 3;  // не virtual — навмисно, для Task 3

Також оновити ToString() щоб використовував GetDescription() і GetCost():

public override string ToString()
{
    string result = "[" + Id + "] " + GetDescription() +
                    " | Пацієнт #" + PatientId + " → Лікар #" + DoctorId +
                    " | " + ScheduledAt.ToString("dd.MM.yyyy HH:mm") + "–" + EndsAt.ToString("HH:mm") +
                    " | " + Status +
                    " | " + GetCost().ToString("F2") + " грн";
    if (Notes.Length > 0) result += " | " + Notes;
    return result;
}

Models/RegularAppointment.cs — новий файл. Клас успадковує Appointment, конструктор викликає base(...), GetDescription() повертає рядок-опис:

public class RegularAppointment : Appointment
{
    public RegularAppointment(int patientId, int doctorId, DateTime scheduledAt, int durationMinutes = 30)
        : base(patientId, doctorId, scheduledAt, durationMinutes) { }

    public override string GetDescription() => /* рядок що описує тип прийому */;
}

Що перевірити

Після змін: new RegularAppointment(1, 1, DateTime.Today) повинно компілюватись і виводитись через ToString() з описом "Звичайний прийом" та вартістю в гривнях.

Підказки

virtual у базовому класі — це дозвіл на перевизначення. Без нього override у підкласі не компілюється.
Якщо GetDescription() в ToString() — то ToString() автоматично показуватиме рядок підкласу при виводі Appointment[]. Це і є поліморфізм.
virtual keyword — docs

Адаптація до вашого домену

Клініка	Готель	Ресторан	Університет	Прокат авто	Бібліотека	Спортзал
`Appointment`	`Booking`	`TableReservation`	`Enrollment`	`Rental`	`BookLoan`	`Session`
`virtual GetDescription()`	`virtual GetDescription()`	`virtual GetDescription()`	`virtual GetDescription()`	`virtual GetDescription()`	`virtual GetDescription()`	`virtual GetDescription()`
`virtual GetCost()`	`virtual GetCost()`	`virtual GetCost()`	`virtual GetCost()`	`virtual GetCost()`	`virtual GetFine()`	`virtual GetCost()`
`RegularAppointment`	`StandardBooking`	`RegularReservation`	`RegularEnrollment`	`BasicRental`	`RegularLoan`	`RegularSession`

Коміт

git add src/Models/Appointment.cs src/Models/RegularAppointment.cs
git commit -m "Lab08 Task1: make GetCost() and GetDescription() virtual, add RegularAppointment"

Завдання 2 — UrgentAppointment і SpecialistAppointment ⭐⭐

Умова

Клініка хоче додати термінові прийоми (дорожче) і консультації спеціалістів (теж дорожче). Кожен тип має свою логіку ціни і свій опис. Але зберігатись вони повинні в одному масиві Appointment[].

Що реалізувати

Models/UrgentAppointment.cs — новий файл:

Поле string UrgencyNote (причина терміновості, ініціалізується в конструкторі)
override GetCost() → на 50% дорожче за базову ставку (base.GetCost())
sealed override GetDescription() → рядок "Терміновий" + UrgencyNote (якщо не порожній)
new int GetPriority() => 1 — не override (навмисно, пояснення в Task 3)

public class UrgentAppointment : Appointment
{
    public string UrgencyNote { get; }

    public UrgentAppointment(int patientId, int doctorId, DateTime scheduledAt,
                              string urgencyNote = "", int durationMinutes = 30)
        : base(patientId, doctorId, scheduledAt, durationMinutes)
    {
        UrgencyNote = urgencyNote;
    }

    public override decimal GetCost() { /* base.GetCost() × коефіцієнт */ }
    public sealed override string GetDescription() { /* "Терміновий" + UrgencyNote */ }
    public new int GetPriority() => 1;
}

Models/SpecialistAppointment.cs — новий файл:

Клас sealed (не можна далі успадковувати)
Поле string ConsultationTopic (ініціалізується в конструкторі)
override GetCost() → на 30% дорожче за базову ставку
override GetDescription() → рядок "Консультація спеціаліста" + тема

public sealed class SpecialistAppointment : Appointment
{
    public string ConsultationTopic { get; }

    public SpecialistAppointment(int patientId, int doctorId, DateTime scheduledAt,
                                  string topic = "", int durationMinutes = 45)
        : base(patientId, doctorId, scheduledAt, durationMinutes)
    {
        ConsultationTopic = topic;
    }

    public override decimal GetCost() { /* base.GetCost() × коефіцієнт */ }
    public override string GetDescription() { /* "Консультація спеціаліста" + тема */ }
}

Що перевірити

Appointment[] appointments = new Appointment[]
{
    new RegularAppointment(1, 1, DateTime.Today),
    new UrgentAppointment(1, 2, DateTime.Today, "біль у грудях"),
    new SpecialistAppointment(2, 3, DateTime.Today, "кардіологія", 60)
};

for (int i = 0; i < appointments.Length; i++)
    Console.WriteLine(appointments[i]); // кожен рядок різний — без жодного if!

Три різних рядки, три різних ціни — один масив Appointment[].

Підказки

sealed override на методі = можна override цей метод тут, але підкласи UrgentAppointment вже не зможуть.
sealed class = клас є листом ієрархії. Спроба успадкувати від SpecialistAppointment — помилка компіляції.
base.GetCost() — викликає реалізацію батька (30 * DurationMinutes), потім множимо на коефіцієнт.
sealed modifier — docs
override keyword — docs

Адаптація до вашого домену

Клініка	Готель	Ресторан	Університет	Прокат авто	Бібліотека	Спортзал
`UrgentAppointment` (×1.5)	`SuiteBooking` (×2.0)	`PrivateRoomReservation` (×1.5)	`OnlineEnrollment` (×0.9)	`PremiumRental` (×1.3)	`DigitalLoan` (інша логіка)	`PersonalTraining` (×2.0)
`SpecialistAppointment` (×1.3)	`CorporateBooking` (×0.8)	`EventReservation` (×2.0)	`IntensiveCourse` (×1.4)	`LongTermRental` (×0.8)	`ResearchLoan` (довший термін)	`GroupSession` (×0.6)
`sealed override GetDescription()`	`sealed override GetDescription()`	`sealed override GetDescription()`	`sealed override GetDescription()`	`sealed override GetDescription()`	`sealed override GetDescription()`	`sealed override GetDescription()`
`sealed class SpecialistAppointment`	`sealed class CorporateBooking`	`sealed class EventReservation`	`sealed class IntensiveCourse`	`sealed class LongTermRental`	`sealed class ResearchLoan`	`sealed class GroupSession`

Коміт

git add src/Models/UrgentAppointment.cs src/Models/SpecialistAppointment.cs
git commit -m "Lab08 Task2: add UrgentAppointment and SpecialistAppointment"

Завдання 3 — new vs override: в чому різниця? ⭐⭐⭐

Умова

В UrgentAppointment є new int GetPriority() => 1, а в Appointment — int GetPriority() => 3. Студент має самостійно дослідити що відбувається при виклику через різні типи посилань, і пояснити різницю.

Що реалізувати

Managers/AppointmentManager.cs — два зміни:

Book() тепер створює RegularAppointment замість Appointment:

Appointment appointment = new RegularAppointment(patientId, doctorId, scheduledAt, durationMinutes);

Додати два нових методи:

public bool BookUrgent(int patientId, int doctorId, DateTime scheduledAt,
                       string urgencyNote = "", int durationMinutes = 30)
{ ... } // аналогічно Book(), але створює UrgentAppointment

public bool BookSpecialist(int patientId, int doctorId, DateTime scheduledAt,
                           string topic = "", int durationMinutes = 45)
{ ... } // аналогічно Book(), але створює SpecialistAppointment

Program.cs — оновити seed data:

clinic.Appointments.Book(1, 1, tomorrow.AddHours(10));
clinic.Appointments.BookUrgent(2, 2, tomorrow.AddHours(11), "гострий головний біль", 45);
clinic.Appointments.BookSpecialist(3, 3, dayAfter.AddHours(9), "педіатрія", 20);

// Демонстрація: new vs override
Appointment urgentRef = clinic.Appointments[1]; // тип посилання — Appointment
Console.WriteLine("GetDescription (override): " + urgentRef.GetDescription()); // "Терміновий (...)" ✓
Console.WriteLine("GetPriority   (new):       " + urgentRef.GetPriority());    // 3, а не 1!

Ключове питання для розуміння

Запусти програму і подивись на вивід. Потім дай відповідь:

Чому GetDescription() повертає "Терміновий (...)", а не "Звичайний прийом"?
Чому GetPriority() повертає 3, а не 1, хоча реальний об'єкт — UrgentAppointment?
Що треба змінити в Appointment, щоб GetPriority() теж вів себе поліморфно?

Підказки

Тип посилання (ліва частина Appointment urgentRef) визначає які методи доступні.
Тип об'єкта (правова частина new UrgentAppointment(...)) визначає яка реалізація викликається — але тільки для virtual/override методів.
new повідомляє компілятору: "я знаю, що ховаю базовий метод, це навмисно". Але поліморфізму не дає.
new modifier — docs

Коміт

git add src/Managers/AppointmentManager.cs src/Program.cs
git commit -m "Lab08 Task3: BookUrgent/BookSpecialist, update seed data, demonstrate new vs override"

Завдання 4 — фільтр за типом у меню ⭐⭐⭐

Умова

Поліморфізм поки "невидимий" — програма працює правильно, але користувач не бачить різниці. Додай у підменю "Записи" новий пункт "8. За типом прийому" — щоб можна було окремо переглянути термінові, консультації спеціаліста і звичайні.

Що реалізувати

Managers/AppointmentManager.cs — три нових методи (паттерн аналогічний GetByPatient):

public Appointment[] GetUrgent()
{
    int matchCount = 0;
    for (int i = 0; i < _count; i++)
        if (_appointments[i] is UrgentAppointment) matchCount++;
    Appointment[] result = new Appointment[matchCount];
    int idx = 0;
    for (int i = 0; i < _count; i++)
        if (_appointments[i] is UrgentAppointment) result[idx++] = _appointments[i];
    return result;
}
// Аналогічно: GetSpecialist() і GetRegular()

Також оновити DisplayAppointment — додати тип і вартість у рядок виводу:

string line = "[" + a.Id + "] " + a.GetDescription() +   // ← поліморфний виклик
              " | " + patientName + " → " + doctorName +
              " | " + a.ScheduledAt.ToString("dd.MM.yyyy HH:mm") + "–" + a.EndsAt.ToString("HH:mm") +
              " | " + a.Status +
              " | " + a.GetCost().ToString("F2") + " грн"; // ← різна ціна для кожного типу

Program.cs — додати у меню "Записи":

Console.WriteLine("  8. За типом прийому");
// ...
case "8": AppointmentsByTypeMenu(clinic); break;

static void AppointmentsByTypeMenu(Clinic clinic)
{
    Console.WriteLine("── За типом прийому ──────────");
    Console.WriteLine("  1. Термінові");
    Console.WriteLine("  2. Консультації спеціаліста");
    Console.WriteLine("  3. Звичайні");
    Console.Write("Оберіть: ");
    string choice = Console.ReadLine() ?? "";
    switch (choice)
    {
        case "1": clinic.Appointments.DisplayList(clinic.Appointments.GetUrgent()); break;
        case "2": clinic.Appointments.DisplayList(clinic.Appointments.GetSpecialist()); break;
        case "3": clinic.Appointments.DisplayList(clinic.Appointments.GetRegular()); break;
    }
}

Що перевірити

Запусти і відкрий 3. Записи → 8. За типом → 1. Термінові. Якщо seed data завантажено правильно — побачиш тільки UrgentAppointment з написом "Терміновий (гострий головний біль)" і ціною × 1.5.

Ключові спостереження

a.GetDescription() в DisplayAppointment — це поліморфний виклик. Без virtual/override всі рядки виглядали б однаково.
a.GetCost() — аналогічно, кожен тип повертає іншу суму без жодного if.
is UrgentAppointment у циклі — це runtime-перевірка фактичного типу об'єкта, не типу посилання.

Коміт

git add src/Managers/AppointmentManager.cs src/Program.cs
git commit -m "Lab08 Task4: GetUrgent/GetSpecialist/GetRegular, AppointmentsByTypeMenu, show type in list"

Завдання 5 — відкрита проблема: комбінації типів ⭐⭐⭐⭐

Умова

Керівник клініки каже: "Ми хочемо VIP-знижку 20% для всіх трьох типів прийомів. Тобто VIP-терміновий = базова ціна × 1.5 × 0.8. VIP-консультація = базова × 1.3 × 0.8."

Студент пробує додати VipUrgentAppointment : UrgentAppointment — але GetDescription() в UrgentAppointment sealed, тобто override забороняється. А SpecialistAppointment взагалі sealed class.

Що потрібно дослідити

Спробуй успадкувати від SpecialistAppointment. Яка помилка компілятора? Що вона означає?
Спробуй успадкувати від UrgentAppointment і override GetDescription(). Яка помилка?
Підрахуй: якщо додати VIP-варіант кожного типу — скільки нових класів потрібно? А якщо ще є "дитячий" тариф і "пенсійний"?

Що реалізувати

Запропонуй і реалізуй один із підходів:

Варіант А — поле-модифікатор у базовому класі:

// В Appointment:
public decimal DiscountFactor { get; set; } = 1.0m;
public override decimal GetCost() => (decimal)DurationMinutes * 10m * DiscountFactor;
// У підкласах: base.GetCost() вже враховує знижку

Варіант Б — конструктор з коефіцієнтом:

public class UrgentAppointment : Appointment
{
    private readonly decimal _factor;
    public UrgentAppointment(..., decimal factor = 1.5m) : base(...) { _factor = factor; }
    public override decimal GetCost() => base.GetCost() * _factor;
}
// Тоді: new UrgentAppointment(1, 1, date, factor: 1.5m * 0.8m)

Обери варіант, реалізуй, і напиши коментар чому саме цей підхід.

Підказки

Жоден варіант не є "правильним" — є компроміси. Варіант А простіший, Варіант Б гнучкіший.
Ця проблема — класичний Open/Closed Principle: клас відкритий до розширення, закритий до модифікації. У Lab 21 (SOLID) ти повернешся до цього коду.
Подумай: що якщо замість decimal передавати Func<decimal, decimal> applyDiscount? Що це дає?
Composition over inheritance

Коміт

git add -A
git commit -m "Lab08 Task4: explore sealed limitations, implement discount modifier approach"

Перевірка перед здачею

cd src
dotnet build
dotnet run

Переконайтесь, що:

Appointment[] arr = { new RegularAppointment(...), new UrgentAppointment(...), new SpecialistAppointment(...) } — компілюється
Цикл for по arr виводить різні рядки для кожного типу — без if/switch
UrgentAppointment.GetCost() повертає більше за RegularAppointment.GetCost() при однаковій тривалості
SpecialistAppointment.GetCost() теж більше за базовий
Спроба class X : SpecialistAppointment → помилка компіляції (sealed class)
Appointment ref = new UrgentAppointment(...) → ref.GetPriority() повертає 3, не 1
UrgentAppointment ref = new UrgentAppointment(...) → ref.GetPriority() повертає 1
BookUrgent() і BookSpecialist() додають записи в AppointmentManager
Список записів тепер показує тип і вартість кожного прийому
3. Записи → 8. За типом → 1. Термінові — виводить тільки UrgentAppointment
3. Записи → 8. За типом → 2. Консультації — виводить тільки SpecialistAppointment
3. Записи → 8. За типом → 3. Звичайні — виводить тільки RegularAppointment

Питання для самоперевірки

Що таке поліморфізм? Яку роль відіграє virtual/override у його реалізації?
Навіщо new якщо він не дає поліморфізму? Коли new може бути корисним?
Що означає sealed на класі? Що означає sealed на методі? Чим вони відрізняються?
base.GetCost() в UrgentAppointment — що конкретно він викликає? Що повернеться якщо DurationMinutes = 30?
Чому зберігати UrgentAppointment в масиві Appointment[] — це нормально? Що при цьому відбувається з типом?
Якщо додати четвертий тип прийому EmergencyAppointment : Appointment — які файли треба змінити? Чи треба змінювати AppointmentManager.DisplayList()?
(Бонус) Яка різниця між поліморфізмом через virtual/override (Lab 08) і поліморфізмом через interface (Lab 07)? Коли обираєш одне, коли інше?

Злиття

git checkout main
git merge --no-ff feature/polymorphism -m "Merge feature/polymorphism: Lab08 Polymorphism"
git push

Наступна лаба: git checkout -b feature/generics — Repository<T>, WaitingQueue<T>, where T :.