20155219实验二 Java面向对象程序设计

一、实验内容

1.初步掌握单元测试和TDD

2.理解并掌握面向对象三要素：封装、继承、多态

3.初步掌握UML建模

4.熟悉S.O.L.I.D原则

5.了解设计模式

二、实验步骤

（一）单元测试

(1) 三种代码

1.伪代码：以简洁的自然语言表明设计步骤；伪代码是产品代码最自然的、最好的注释。

百分制转五分制：

   如果成绩小于60，转成“不及格”

   如果成绩在60与70之间，转成“及格”

   如果成绩在70与80之间，转成“中等”

   如果成绩在80与90之间，转成“良好”

   如果成绩在90与100之间，转成“优秀”

   其他，转成“错误”

2.产品代码：用以实现特定功能的程序或机器语言。

package exp1;

public class MyUtil{

   public static String percentage2fivegrade(int grade){

   //如果成绩小于60，转成“不及格”

   if (grade < 60)

       return "不及格";

   //如果成绩在60与70之间，转成“及格”

   else if (grade < 70)

       return "及格";

   //如果成绩在70与80之间，转成“中等”

   else if (grade < 80)

       return "中等";

   //如果成绩在80与90之间，转成“良好”

   else if (grade < 90)

       return "良好";

   //如果成绩在90与100之间，转成“优秀”

   else if (grade < 100)

       return "优秀";

   //其他，转成“错误”

   else

       return "错误";

   }

}

3.测试代码：用以对产品代码进行测试的代码。

测试一：选取某一合法输入值进行测试

public class MyUtilTest {

public static void main(String[] args) {

    // 百分制成绩是50时应该返回五级制的“不及格”

    if(MyUtil.percentage2fivegrade(50) != "不及格")

        System.out.println("test failed!");

    else

        System.out.println("test passed!");

}

}

测试结果如下

测试二：全面覆盖各等级段

public class MyUtilTest {

public static void main(String[] args) {

    //测试正常情况

    if(MyUtil.percentage2fivegrade(55) != "不及格")

        System.out.println("test failed!");

    else if(MyUtil.percentage2fivegrade(65) != "及格")

        System.out.println("test failed!");

    else if(MyUtil.percentage2fivegrade(75) != "中等")

        System.out.println("test failed!");

    else if(MyUtil.percentage2fivegrade(85) != "良好")

        System.out.println("test failed!");

    else if(MyUtil.percentage2fivegrade(95) != "优秀")

        System.out.println("test failed!");

    else

        System.out.println("test passed!");

}

}

运行结果如下：

测试三：异常情况测试

public class MyUtilTest {

public static void main(String[] args) {

    //测试出错情况

    if(MyUtil.percentage2fivegrade(-10) != "错误")

        System.out.println("test failed 1!");

    else if(MyUtil.percentage2fivegrade(115) != "错误")

        System.out.println("test failed 2!");

    else

        System.out.println("test passed!");

}

}

运行结果如下：

出现此错误的原因是判断不及格时没有要求成绩大于零，因此需要增加对负分的判断：

public class MyUtil{

   public static String percentage2fivegrade(int grade){

       //如果成绩小于0，转成“错误”

       if ((grade < 0))

           return "错误";

       //如果成绩小于60，转成“不及格”

       else if (grade < 60)

           return "不及格";

       //如果成绩在60与70之间，转成“及格”

       else if (grade < 70)

           return "及格";

       //如果成绩在70与80之间，转成“中等”

       else if (grade < 80)

           return "中等";

       //如果成绩在80与90之间，转成“良好”

       else if (grade < 90)

           return "良好";

       //如果成绩在90与100之间，转成“优秀”

       else if (grade < 100)

           return "优秀";

       //如果成绩大于100，转成“错误”

       else

           return "错误";

   }

}

之后再次运行程序：

程序通过编译正确运行。

测试四：测试分段结点

我们对输入为“0，60，70，80，90，100”这些边界情况进行测试的代码如下：

public class MyUtilTest {

    public static void main(String[] args) {

        //测试边界情况

        if(MyUtil.percentage2fivegrade(0) != "不及格")

            System.out.println("test failed 1!");

        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(60) != "及格")

            System.out.println("test failed 2!");

        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(70) != "中等")

            System.out.println("test failed 3!");

        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(80) != "良好")

            System.out.println("test failed 4!");

        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(90) != "优秀")

            System.out.println("test failed 5!");

        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(100) != "优秀")

            System.out.println("test failed 6!");

        else

            System.out.println("test passed!");

    }

TDD研究方式

TDD的一般步骤如下：

明确当前要完成的功能，记录成一个测试列表。

快速完成编写针对此功能的测试用例

测试代码编译不通过（没产品代码呢）

编写产品代码

测试通过

对代码进行重构，并保证测试通过（重构下次实验练习）

循环完成所有功能的开发

以 TDD的方式研究学习StringBuffer

源代码如下：

public class StringBufferDemo {

    public static String append1(StringBuffer a,String b)

    {

        return a.append(b).toString();

    }

    public  static char charAt1(StringBuffer a,int i)

    {

        return a.charAt(i);

    }

    public  static int capacity1(StringBuffer a)

    {

        return a.capacity();

    }

    public static int indexof(StringBuffer a,String b)//indexOf() 方法可返回某个指定的字符串值在字符串中首次出现的位置。

    {

        return a.indexOf(b);

    }

    public static int length1(StringBuffer a)

    {

        return a.length();

    }

}

测试代码如下：

import junit.framework.TestResult;

import org.junit.Test;

import junit.framework.TestCase;

public class StringBufferDemoTest extends TestCase {

    StringBuffer buffer = new StringBuffer(20);

    @Test

    public void testNormal() {

        assertEquals("String",StringBufferDemo.append1(buffer,"String"));

        assertEquals('r',StringBufferDemo.charAt1(buffer,2));

        assertEquals(20,StringBufferDemo.capacity1(buffer));

        assertEquals(1,StringBufferDemo.indexof(buffer,"tring"));

        assertEquals(6,StringBufferDemo.length1(buffer));

    }

}

Java面向对象程序设计

对设计模式示例进行扩充，体会OCP原则和DIP原则的应用，初步理解设计模式。
让系统支持Short类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确。

代码如下所示：

import java.lang.*;

// Server Classes

abstract class Data {

    abstract public void DisplayValue();

}

class Integer extends  Data {

    int value;

    Integer() {

        value=100;

    }

    public void DisplayValue(){

        System.out.println (value);

    }

}

class Short extends Data{

    short  value;

    Short()

    {

        value=100;

    }

    public void DisplayValue(){

        System.out.println(value);

    }

}

// Pattern Classes

abstract class Factory {

    abstract public Data CreateDataObject();

}

class IntFactory extends Factory {

    public Data CreateDataObject(){

        return new Integer();

    }

}

class ShortFactory extends Factory{

    public Data CreateDataObject()

    {

        return new Short();

    }

}

//Client classes

class Document {

    Data pd;

    Document(Factory pf){

        pd = pf.CreateDataObject();

    }

    public void DisplayData(){

        pd.DisplayValue();

    }

}

//Test class

public class MyDoc {

    static Document d;

    public static void main(String[] args) {

        d = new Document(new ShortFactory());

        d.DisplayData();

    }

}

其中包含了老师给的支持Integer()类，和字节编写的支持short（）类。

运行结果如下图：

练习

使用TDD的方式设计关实现复数类Complex

1.伪代码：

Complex类要输出实部，输出虚部，并按照a+bi的形式输出复数。

Complex类中有两个变量，实部RealPart和虚部ImaginePart；

方法：

getRealPart(int RealPart);返回实部

getImaginePart(int ImaginePart);返回虚部

add(Complex c);实现复数相加

minus(Complex c);实现复数相减

multiply(Complex c);实现复数相乘

toString(int RealPart,int ImaginePart);将复数输出成a+bi的格式。

最终代码：

public class MyComplex {

    private double m;

    private double n;

    public double getm(double m)

    {

        return m;

    }

    public double getn(double n)

    {

        return n;

    }

    public void setm(double m)

    {

        this.m=m;

    }

    public void setn(double n)

    {

        this.n=n;

    }

    public MyComplex(double m, double n) {

        this.m = m;

        this.n = n;

    }

    public MyComplex add(MyComplex c) {

        return new MyComplex(m + c.m, n + c.n);

    }

    public MyComplex minus(MyComplex c) {

        return new MyComplex(m - c.m, n - c.n);

    }

    public MyComplex multiply(MyComplex c) {

        return new MyComplex(m * c.m - n * c.n, m * c.n + n * c.m);

    }

    public MyComplex  ComplexDiv(MyComplex c)

    {

        return new MyComplex((m*c.m+n*c.n)/((c.m*c.m)*(c.n*c.n)),(n*c.m-m*c.n)/((c.m*c.m)*(c.n*c.n)));

    }

    public String toString() {

        String str = new String();

        if (this.n>=0)

        {

            str=m+"+"+n+"i";

        }

        else str=m+"-"+(-n)+"i";

        return str;

    }

    public boolean equals(MyComplex c)

    {

        if(this.m==c.m&&this.n==c.n)

            return true;

        else

            return false;

    }

}

测试代码：

public class MyComplexTest extends TestCase {

    MyComplex a = new MyComplex(1, 2);

    MyComplex b = new MyComplex(1, -4);

    MyComplex c = new MyComplex(19, 0);

    MyComplex d = new MyComplex(0, -3);

    MyComplex e = new MyComplex(1, 0);

    MyComplex f = new MyComplex(1, 0);

    @Test

    public void testadd()

    {

        assertEquals("2.0-2.0i",a.add(b).toString());

        assertEquals("1.0-1.0i",a.add(d).toString());

    }

    @Test

    public void testminus()

    {

        assertEquals("0.0+6.0i", a.minus(b).toString());

        assertEquals("-18.0+2.0i", a.minus(c).toString());

    }

    @Test

    public void testmultiply()

    {

        assertEquals("9.0-2.0i", a.multiply(b).toString());

        assertEquals("19.0+38.0i", a.multiply(c).toString());

    }

    @Test

    public void testComplexDiv()

    {

        assertEquals("-0.4375+0.375i",a.ComplexDiv(b).toString());

        assertEquals("1.1875+4.75i",c.ComplexDiv(b).toString());

    }

    @Test

    public void testequals()

    {

        assertEquals(false,a.equals(b));

        assertEquals(true,e.equals(f));

    }

}

利用StarUML软件进行UML建模

将生成代码稍作修改，可以得到输出如下：

实验总结与体会

这一次的实验我学会了如何使用单元测试，单元测试不仅能保证项目进度还能优化我们的设计，我们可以从测试中发现一些设计时所遗漏的问题，从而改善自己的代码，测试说到底其实也就是一个发现BUG的过程，我们没有必要对一些能够肯定正确的答案进行测试，相反，我们要尽可能把那些觉得容易出错的答案进行测试，这样也就能够更快的发现BUG的所在。

PSP(Personal Software Process)时间

步骤	耗时	百分比
需求分析	15min	12.5%
设计	15min	12.5%
代码实现	60min	50.0%
测试	15min	12.5%
分析总结	15min	12.5%

参考资料