C#實現ATM自動取款機

本篇用C#實現ATM自動取款機的一些功能。面臨的第一個問題是：如何把與自動取款機相關的有形的、無形的方面抽象出來。大致如下：

 

(1)關於用戶帳號的類：Account
(2)關於銀行數據庫的類：BankDatabase
(3)關於ATM屏幕顯示的類：Screen
(4)關於ATM鍵盤的類：Keypad
(5)關於進鈔、出鈔口的類：DepositSlot
(6)關於ATM出錢的類：CashDispendser
(7)關於事務的基類：Transaction
(8)關於查詢的事務類：BalanceInquiry
(9)關於取款的事務類：Withdrawl
(10)關於存款的事務類：Deposit
(11)關於ATM本身的類：ATM
(12)運行

 

(1)關於用戶帳號的類：Account

該類包含與卡號、密碼、可用余額、總余額相關的字段和屬性，比提供了存款和取款的方法。

namespace MyATM
{
    /// <summary>
    /// 用戶帳號
    /// </summary>
    public class Account
    {
        private int accountNumber; //卡號
        private int pin;//用來驗證
        private decimal availableBalance;//可用余額
        private decimal totalBalance;//總余額
        public Account(int theAccountNumber, int thePIN, decimal theAvailableBalance, decimal theTotalBalance)
        {
            accountNumber = theAccountNumber;
            pin = thePIN;
            availableBalance = theAvailableBalance;
            totalBalance = theTotalBalance;
        }
        //卡號 只讀屬性
        public int AccountNumber
        {
            get { return accountNumber; }
        }
        //可提取余額 只讀屬性
        public decimal AvailableBalance
        {
            get { return availableBalance; }
        }
        //總余額 只讀屬性
        public decimal TotalBalance
        {
            get { return totalBalance; }
        }
        //驗證輸入密碼是否正確
        public bool ValidatePIN(int userPIN)
        {
            return (userPIN == pin);
        }
        //存款
        public void Credit(decimal amount)
        {
            totalBalance += amount;
        }
        //取款
        public void Debit(decimal amount)
        {
            availableBalance -= amount;
            totalBalance -= amount;
        }
    }
}

 

(2)關於銀行數據庫的類：BankDatabase

該類維護着一個Account類型的數組，並提供驗證用戶，查詢余額，存款、取款等方法。

namespace MyATM
{
    /// <summary>
    /// 銀行數據庫
    /// </summary>
    public class BankDatabase
    {
        private Account[] accounts;
        public BankDatabase()
        {
            accounts = new Account[2];
            accounts[0] = new Account(12345,54321,1000.00M, 1200.00M);
            accounts[1] = new Account(98765, 56789, 200.00M, 200.00M);
        }
        //根據用戶銀行卡號獲取該用戶帳號
        private Account GetAccount(int accountNumber)
        {
            foreach (Account currentAccount in accounts)
            {
                if (currentAccount.AccountNumber == accountNumber)
                {
                    return currentAccount;
                }
            }
            return null;
        }
        //驗證用戶,根據卡號和密碼
        public bool AuthenticateUser(int userAccountNumber, int userPIN)
        {
            //先根據卡號獲取帳號
            Account userAccount = GetAccount(userAccountNumber);
            if (userAccount != null)
            {
                return userAccount.ValidatePIN(userPIN);
            }
            else
            {
                return false;
            }
        }
        //返回可提取的余額,根據卡號
        public decimal GetAvailableBalance(int userAccountNumber)
        {
            Account userAccount = GetAccount(userAccountNumber);
            return userAccount.AvailableBalance;
        }
        //返回所有余額
        public decimal GetTotalBalance(int userAccountNumber)
        {
            Account userAccount = GetAccount(userAccountNumber);
            return userAccount.TotalBalance;
        }
        //給用戶存款
        public void Credit(int userAccountNumber, decimal amount)
        {
            Account userAccount = GetAccount(userAccountNumber);
            userAccount.Credit(amount);
        }
        //給用戶取款
        public void Debit(int userAccountNumber, decimal amount)
        {
            Account userAccount = GetAccount(userAccountNumber);
            userAccount.Debit(amount);
        }
    }
}

 

(3)關於ATM屏幕顯示的類：Screen

該類提供了分行顯示、不分行顯示、顯示金額這3個方法。

using System;
namespace MyATM
{
    /// <summary>
    /// 屏幕
    /// </summary>
    public class Screen
    {
        //顯示不分行的信息
        public void DisplayMessage(string message)
        {
            Console.Write(message);
        }
        //顯示分行的信息
        public void DisplayMessageLine(string message)
        {
            Console.WriteLine(message);
        }
        //顯示金額
        public void DisplayDollarAmmount(decimal amount)
        {
            Console.Write("{0:c}", amount);
        }
    }
}

 

(4)關於ATM鍵盤的類：Keypad

該類的職責很明確，就是把輸入的數字返回。

using System;
namespace MyATM
{
    /// <summary>
    /// 輸入鍵盤
    /// </summary>
    public class Keypad
    {
        //根據用戶輸入，返回一個整型
        public int GetInput()
        {
            return Convert.ToInt32(Console.ReadLine());
        }
    }
}

 

(5)關於進鈔、出鈔口的類：DepositSlot

該類主要是確認進鈔、出鈔口是否收到錢，默認返回true。

namespace MyATM
{
    /// <summary>
    /// 存款槽
    /// </summary>
    public class DepositSlot
    {
        //判斷是否收到錢
        public bool IsMoneyReceived()
        {
            return true;
        }
    }
}

 

(6)關於ATM出錢的類：CashDispendser
就像在現實生活中，ATM中肯定會預先存放一些人民幣，出錢的時候首先要判斷余額是否足夠，如果足夠就把ATM中當前的票數做適當的減法。

namespace MyATM
{
    /// <summary>
    /// ATM取款
    /// </summary>
    public class CashDispendser
    {
        private const int INITIAL_COUNT = 500;//初始票數
        private int billCount;//當前取款機內票數
        public CashDispendser()
        {
            billCount = INITIAL_COUNT;
        }
        //出錢
        public void DispenseCash(decimal amount)
        {
            int billsRequired = ((int)amount) / 20;
            billCount -= billsRequired;
        }
        //判斷是否有余額
        public bool IsSufficientCashAvailable(decimal amount)
        {
            //假設取款機內鈔票的面值是20
            int billsRequired = ((int) amount)/20;
            return (billCount >= billsRequired);
        }
    }
}

 

(7)關於事務的基類：Transaction

我們可以回想一下，現實生活中，ATM的主要功能包括：查詢余額，取款，存款等。雖然執行的過程不盡相同，但所有的這些事務包含相同的部分：比如說，必須有屏幕必須針對卡號一定和數據庫打交道，等等。於是，我們先抽象出一個有關事務的基類，這個基類是不需要被實例化的，所以把它定義成抽象類。如下：

namespace MyATM
{
    /// <summary>
    /// ATM事務
    /// </summary>
    public abstract class Transaction
    {
        private int accountNumber;//卡號
        private Screen userScreen;//屏幕
        private BankDatabase database;//銀行數據庫
        public Transaction(int userAccount, Screen theScreen, BankDatabase theDatabase)
        {
            accountNumber = userAccount;
            userScreen = theScreen;
            database = theDatabase;
        }
        //銀行卡號屬性 只讀
        public int AccountNumber
        {
            get { return accountNumber; }
        }
        //用戶使用的屏幕屬性 只讀
        public Screen UserScreen
        {
            get { return userScreen; }
        }
        //用戶使用的數據庫 只讀
        public BankDatabase Database
        {
            get { return database; }
        }
        //抽象方法 子類必須重寫
        public abstract void Execute();
    }
}

以上，在其它有關事務的派生類中都可以訪問到基類的只讀屬性，並且子類必須重寫抽象基類的Execute方法。

 

(8)關於查詢的事務類：BalanceInquiry

該類調用Database類的方法查詢可用余額和總余額。

namespace MyATM
{
    /// <summary>
    /// ATM余額查詢事務
    /// </summary>
    public class BalanceInquiry : Transaction
    {
         public BalanceInquiry(int userAccountNumber, Screen atmScreen, BankDatabase atmBankDatabase) : base(userAccountNumber, atmScreen, atmBankDatabase){}
        public override void Execute()
        {
            //獲取可用余額
            decimal availableBalance = Database.GetAvailableBalance(AccountNumber);
            //獲取總余額
            decimal totalBalance = Database.GetTotalBalance(AccountNumber);
            //打印信息
            UserScreen.DisplayMessageLine("\n余額信息為：");
            UserScreen.DisplayMessage(" -可用余額為：");
            UserScreen.DisplayDollarAmmount(availableBalance);
            UserScreen.DisplayMessage("\n -總余額為：");
            UserScreen.DisplayDollarAmmount(totalBalance);
            UserScreen.DisplayMessageLine("");
        }
    }
}

 

(9)關於取款的事務類：Withdrawl

當用戶輸入取款的金額，該類必須要做的事情是：在用戶的銀行數據庫中和ATM上做相應的減法，還必須考慮什么時候退出循環，用戶是否按了取消鍵，用戶賬戶上是否有余額，以及ATM中是否有余額。

namespace MyATM
{
    /// <summary>
    /// ATM取款事務
    /// </summary>
    public class Withdrawl : Transaction
    {
        private decimal amount;//取款金額
        private Keypad keypad;//鍵盤
        private CashDispendser cashDispenser;//出錢
        private const int CANCELED = 6;//對應菜單中的取消
        public Withdrawl(int userAccountNumber, Screen atmScreen, BankDatabase atmBankDatabase, Keypad atmKeypad,
            CashDispendser atmCashDispenser) : base(userAccountNumber, atmScreen, atmBankDatabase)
        {
            keypad = atmKeypad;
            cashDispenser = atmCashDispenser;
        }
        public override void Execute()
        {
            bool cashDispensed = false; //表示還沒出錢
            bool transactionCanceled = false; //表示不取消事務
            do
            {
                int selection = DisplayMenuOfAmounts();
                if (selection != CANCELED)//如果用戶沒有按取消
                {
                    amount = selection; //確定取款金額
                    //根據卡號獲取可用余額
                    decimal availableBalance = Database.GetAvailableBalance(AccountNumber);
                    if (amount <= availableBalance)//如果取款金額小於可用余額
                    {
                        if (cashDispenser.IsSufficientCashAvailable(amount))//如果ATM余額足夠
                        {
                            Database.Debit(AccountNumber, amount);//賬戶扣款
                            cashDispenser.DispenseCash(amount);//ATM扣款
                            cashDispensed = true;//跳出循環
                            UserScreen.DisplayMessageLine("\n您可以拿着錢離開了~~");
                        }
                        else//如果ATM余額不夠
                        {
                            UserScreen.DisplayMessageLine("\n ATM余額不足." + "\n\n請提取更小的金額~~");
                        }
                    }
                    else
                    {
                        UserScreen.DisplayMessageLine("\n 賬戶余額不足." + "\n\n請提取更小的金額~~");
                    }
                }
                else //如果用戶按了取消，提示正在退出並跳出循環
                {
                    UserScreen.DisplayMessageLine("\n正在取消......");
                    transactionCanceled = true;
                }
            } while ((!cashDispensed) && (!transactionCanceled));
        }
        /// <summary>
        /// 顯示提款金額
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        private int DisplayMenuOfAmounts()
        {
            int userChoice = 0; //默認提款金額
            int[] amounts = {0, 20, 40, 60, 100, 200};
            while (userChoice ==0)
            {
                //顯示菜單
                UserScreen.DisplayMessageLine("\nWithdrawal options:");
                UserScreen.DisplayMessageLine("1-20元");
                UserScreen.DisplayMessageLine("2-40元");
                UserScreen.DisplayMessageLine("3-60元");
                UserScreen.DisplayMessageLine("4-100元");
                UserScreen.DisplayMessageLine("5-200元");
                UserScreen.DisplayMessageLine("6-取消操作");
                UserScreen.DisplayMessage("\n輸入數字（1-6），選擇選項：");
                int input = keypad.GetInput();
                switch (input)
                {
                    case 1: case 2: case 3: case 4: case 5:
                        userChoice = amounts[input];
                        break;
                    case CANCELED:
                        userChoice = CANCELED;
                        break;
                    default: 
                        UserScreen.DisplayMessageLine("\n輸入無效數，請重試~~");
                        break;
                }
                
            }
            return userChoice;
        }
    }
}

以上，
維護的amount變量表示的是取款金額，在每次用戶輸入提款金額后為該變量賦值。

 

Keypad類型的變量kepad和CashDispendser類型的變量cashDispenser需要在構造函數中為其賦初值，而這2個因素是在取款時特有的，在事務的抽象基類中不需要考慮這2個因素。

 

通過DisplayMenuOfAmounts方法，會向用戶顯示一些面值，以及對應的數字鍵，然后根據用戶按下的數字鍵返回對應的、int類型的面值。

 

在Execute方法中，首先循環的2個條件是用戶沒有按取消鍵和還沒出錢的時候。然后把DisplayMenuOfAmounts方法的返回值賦值給表示取款金額的amount變量，據此判斷用戶賬戶的余額是否足夠，判斷ATM的余額是否足夠，最后在用戶賬戶和ATM中分別扣款。這期間，如果用戶按了取消鍵，就把表示取消事務的變量transactionCanceled設置為true以跳出循環，完成扣款后把表示扣款完成的變量cashDispensed設置為true以跳出循環。

 

(10)關於存款的事務類：Deposit

該類最終是使用Database屬性把用戶輸入的金額保存到用戶賬戶上。另外需要考慮的是：用戶在存款的時候是否按了取消鍵。

namespace MyATM
{
    /// <summary>
    /// ATM存款事務
    /// </summary>
    public class Deposit : Transaction
    {
        private decimal amount;
        private Keypad keypad;
        private DepositSlot depositSlot;
        private const int CANCELED = 0;
        public Deposit(int userAccountNumber, Screen atmScreen, BankDatabase atmBankDatabase, Keypad atmKeypad,
            DepositSlot atmDepositSlot) : base(userAccountNumber, atmScreen, atmBankDatabase)
        {
            keypad = atmKeypad;
            depositSlot = atmDepositSlot;
        }
        public override void Execute()
        {
            //確定存款金額
            amount = PromptForDepositAmount();
            if (amount != CANCELED)
            {
                UserScreen.DisplayMessage("\n請輸入的存款金額為" + amount);
                //確認是否收到錢
                bool isReceived = depositSlot.IsMoneyReceived();
                if (isReceived)
                {
                    UserScreen.DisplayMessageLine("\n存款成功~~");
                    Database.Credit(AccountNumber, amount);//存款到賬戶
                }
                else
                {
                    UserScreen.DisplayMessageLine("\n存款時發生錯誤~~");
                }
            }
            else
            {
                UserScreen.DisplayMessageLine("\n正在取消交易......");
            }
        }
        /// <summary>
        /// 顯示存款金額
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        private decimal PromptForDepositAmount()
        {
            UserScreen.DisplayMessage("\n請輸入存款金額(輸入0退出)");
            int input = keypad.GetInput();
            if (input == CANCELED)
            {
                return CANCELED;
            }
            else
            {
                return input;
            }
        }
    }
}

以上，
私有方法PromptForDepositAmount用來返回用戶輸入的金額，如果用戶按取消鍵，就返回0。

(11)關於ATM本身的類：ATM

該類主要是提供給外部一個方法用來運行。

namespace MyATM
{
    public class ATM
    {
        private bool userAuthenticated;//表示用戶是否驗證通過
        private int currentAccountNumber;//當前交易的銀行卡號
        private Screen screen;//屏幕
        private Keypad keypad;//鍵盤
        private CashDispendser cashDispendser;//出款
        private DepositSlot depositSlot;//存款
        private BankDatabase bankDatabase;//數據庫
        //菜單選項枚舉
        private enum MenuOption
        {
            BANLANCE_INQUIRY = 1,//余額查詢
            WITHDRAWAL = 2,//取款
            DEPOSIT = 3,//存款
            EXIT_ATM = 4//退出
        }
        public ATM()
        {
            userAuthenticated = false;//默認驗證不通過
            currentAccountNumber = 0;//默認卡號
            screen = new Screen();//默認屏幕
            keypad = new Keypad();//默認鍵盤
            cashDispendser = new CashDispendser();//默認出款幫助類
            bankDatabase = new BankDatabase();//默認銀行數據庫
            depositSlot = new DepositSlot();//默認存款幫助類
        }
        //運行
        public void Run()
        {
            while (true)
            {
                while (!userAuthenticated)//如果用戶沒有驗證通過，就一直循環
                {
                    screen.DisplayMessageLine("\n歡迎");
                    AuthenticateUser();
                    PerormTransactions();
                    //重新設置一些參數
                    userAuthenticated = false;
                    currentAccountNumber = 0;
                    screen.DisplayMessageLine("\n謝謝，再見~~");
                }
            }
        }
        //驗證用戶
        private void AuthenticateUser()
        {
            screen.DisplayMessage("\n請輸入卡號");
            int accountNumber = keypad.GetInput();
            screen.DisplayMessage("\n輸入密碼");
            int pin = keypad.GetInput();
            userAuthenticated = bankDatabase.AuthenticateUser(accountNumber, pin);
            if (userAuthenticated)
            {
                currentAccountNumber = accountNumber; //保存當前的用戶卡號
            }
            else
            {
                screen.DisplayMessageLine("無效的卡號或密碼，請重試~~");
            }
        }
        //執行交易
        private void PerormTransactions()
        {
            Transaction currenTransaction;
            bool userExited = false; //用戶還沒選擇退出
            while (!userExited)
            {
                //確定選擇的具體事務
                int mainMenuSelction = DisplayMainMenu();
                switch ((MenuOption)mainMenuSelction)
                {
                    case MenuOption.BANLANCE_INQUIRY:
                    case MenuOption.WITHDRAWAL:
                    case MenuOption.DEPOSIT:
                        currenTransaction = CreateTransaction(mainMenuSelction);
                        currenTransaction.Execute();
                        break;
                    case MenuOption.EXIT_ATM:
                        screen.DisplayMessageLine("\n正在退出系統......");
                        userExited = true;//退出循環
                        break;
                    default:
                        screen.DisplayMessageLine("\n無效選項，請重新選擇~~");
                        break;
                }
            }
        }
        //顯示菜單
        private int DisplayMainMenu()
        {
            screen.DisplayMessageLine("\n主菜單:");
            screen.DisplayMessageLine("1-查詢余額");
            screen.DisplayMessageLine("2-提取現金");
            screen.DisplayMessageLine("3-存款");
            screen.DisplayMessageLine("4-退出\n");
            screen.DisplayMessage("請輸入選擇：");
            return keypad.GetInput();
        }
        //創建交易
        private Transaction CreateTransaction(int type)
        {
            Transaction temp = null;
            switch ((MenuOption)type)
            {
                case MenuOption.BANLANCE_INQUIRY:
                    temp = new BalanceInquiry(currentAccountNumber, screen, bankDatabase);
                    break;
                case MenuOption.WITHDRAWAL:
                    temp = new Withdrawl(currentAccountNumber, screen, bankDatabase, keypad, cashDispendser);
                    break;
                case MenuOption.DEPOSIT:
                    temp = new Deposit(currentAccountNumber, screen, bankDatabase, keypad, depositSlot);
                    break;
            }
            return temp;
        }
    }
}

以上，
向外部提供了一個Run方法，客戶端只要調用該實例方法就可以了。在Run方法內部又實現了對用戶的驗證和進行用戶選擇的事務。

 

私有方法DisplayMainMenu用來顯示主菜單項，並返回用戶的選擇。

 

在PerormTransactions方法中，根據用戶的選擇，使用CreateTransaction(int type)方法創建具體的事務，並最終執行。並需要考慮用戶按退出按鈕的情況。

 

(12)運行

using System;
namespace MyATM
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            ATM theATM = new ATM();
            theATM.Run();
            Console.ReadKey();
        }
    }
}

 

總結：ATM案例很好地體現了面向對象的一些特點，尤其是：當我們面對一個看似復雜的案例時，首先需要一種對有形和無形事物抽象的能力，其次要盡可能地把代碼中一些重復的部分提煉到基類中去，就像本案例中有關事務的抽象基類。

參考資料：
Visual C# 2008大學教程--（第三版）