20165230 《Java程序设计》实验二(Java面向对象程序设计)实验报告

一、实验报告封面

课程:Java程序设计 班级:1652班 姓名:田坤烨 学号:20165230 成绩

指导教师:娄嘉鹏 实验日期:2018年4月16日

实验时间:15:45 - 17:20

实验序号:实验二 实验名称:Java面向对象程序设计

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

实验要求

  1. 没有Linux基础的同学建议先学习《Linux基础入门(新版)》《Vim编辑器》 课程;
  2. 完成实验、撰写实验报告,注意实验报告重点是运行结果,遇到的问题(工具查找,安装,使用,程序的编辑,调试,运行等)、解决办法(空洞的方法如“查网络”、“问同学”、“看书”等一律得0分)以及分析(从中可以得到什么启示,有什么收获,教训等);
  3. 实验报告中统计自己的PSP(Personal Software Process)时间;
  4. 严禁抄袭。

二、实验内容及步骤

(一)单元测试

(1) 三种代码

  • 伪代码
如果成绩小于0,转成“错误”
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”
如果成绩大于100,转成“错误”
  • 产品代码
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";
}
}
  • 测试代码
import junit.framework.TestCase;
import org.junit.Test;
import static org.junit.Assert.*;
public class MyUtilTest extends TestCase {
@Test
public void testNormal() {
assertEquals("不及格", MyUtil.percentage2fivegrade(55));
assertEquals("及格", MyUtil.percentage2fivegrade(65));
assertEquals("中等", MyUtil.percentage2fivegrade(75));
assertEquals("良好", MyUtil.percentage2fivegrade(85));
assertEquals("优秀", MyUtil.percentage2fivegrade(95)); }
@Test
public void testException(){
assertEquals("错误",MyUtil.percentage2fivegrade(-55));
assertEquals("不及格",MyUtil.percentage2fivegrade(55));
}
@Test
public void testBoundary(){
assertEquals("不及格",MyUtil.percentage2fivegrade(0));
assertEquals("及格",MyUtil.percentage2fivegrade(60));
assertEquals("中等",MyUtil.percentage2fivegrade(70));
assertEquals("良好",MyUtil.percentage2fivegrade(80));
assertEquals("优秀",MyUtil.percentage2fivegrade(90));
assertEquals("优秀",MyUtil.percentage2fivegrade(100));
}
}
  • 测试代码截图

(二)以TDD的方式研究学习StringBuffer

  • 伪代码
测试charAt方法:字符串中指定索引处的字符与原序列是否匹配
测试capacity方法:StringBuffer的容器容量
测试length方法:字符串长度
测试indexOf方法:子字符串的第一个字母在母字符串的位置
  • 产品代码
public class StringBufferDemo{
StringBuffer buffer = new StringBuffer();
public StringBufferDemo(StringBuffer buffer){
this.buffer = buffer;
}
public Character charAt(int i){//字符串中指定索引处的字符与原序列是否匹配
return buffer.charAt(i);
}
public int capacity(){//StringBuffer的容器容量
return buffer.capacity();
}
public int length(){//字符串长度
return buffer.length();
}
public int indexOf(String buf) {//子字符串的第一个字母在母字符串的位置
return buffer.indexOf(buf);
}
}
  • 测试代码
import junit.framework.TestCase;
import org.junit.Test; import static org.junit.Assert.*;
public class StringBufferDemoTest extends TestCase {
StringBuffer string1 = new StringBuffer("tiankunye");//测试9个字符
StringBuffer string2 = new StringBuffer("tiankunye is learning");//测试21个字符
StringBuffer string3 = new StringBuffer("tiankunye is learning java");//测试26个字符
@Test
public void testCharAt(){//测试字符串中指定索引处的字符与原序列是否匹配
assertEquals('t',string1.charAt(0));
assertEquals('k',string2.charAt(4));
assertEquals('y',string3.charAt(7));
}
@Test
public void testCapacity(){//测试StringBuffer的容器容量
assertEquals(25,string1.capacity());
assertEquals(37,string2.capacity());
assertEquals(42,string3.capacity());
}
@Test
public void testindexOf() {//测试子字符串的第一个字母在母字符串的位置
assertEquals(4, string1.indexOf("kun"));
assertEquals(10, string2.indexOf("is"));
assertEquals(22, string3.indexOf("java"));
}
@Test
public void testlength() {//测试字符串长度
assertEquals(9, string1.length());
assertEquals(21, string2.length());
assertEquals(26, string3.length());
}
}
  • 测试代码截图

(三)体会OCP原则和DIP原则的应用

  • 支持Byte类代码
import java.util.Objects;
abstract class Data {
abstract public void DisplayValue();
}
class Integer extends Data {
int value;
Integer() {
value=100;
}
public void DisplayValue(){
System.out.println (value);
}
}
class Long extends Data {
long value;
Long() {
value=(long)20165230;
}
public void DisplayValue(){
System.out.println (value);
}
}
class Byte extends Data {//Byte继承Data类
byte value;
Byte() {
value=(byte)20165230;
}
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 LongFactory extends Factory {
public Data CreateDataObject(){
return new Long();
}
}
class ByteFactory extends Factory {//ByteFactory继承工厂类
public Data CreateDataObject(){
return new Byte();
}
}
//Client classes
class Document {
Data data;
Document(Factory factory){
data = factory.CreateDataObject();
}
public void DisplayData(){
data.DisplayValue(); }
}
public class MyDoc {
static Document d;
static Document c;
public static void main(String[] args) {
d = new Document(new ByteFactory());
d.DisplayData();
c = new Document(new LongFactory());
c.DisplayData();
}
}
  • 代码运行截图

(四)以TDD的方式开发一个复数类Complex

  • 伪代码
(1)属性:复数包含实部和虚部两个部分,
double RealPart;复数的实部
double ImagePart;复数的虚部
getRealPart():返回复数的实部
getImagePart();返回复数的虚部
setRealPart():设置复数的实部
setImagePart();设置复数的虚部
输出形式:a+bi
(2)方法:
①定义构造函数
public Complex()
public Complex(double R,double I)
②定义公有方法:加减乘除
Complex ComplexAdd(Complex a):实现复数加法
Complex ComplexSub(Complex a):实现复数减法
Complex ComplexMulti(Complex a):实现复数乘法
Complex ComplexDiv(Complex a):实现复数除法
③Override Object
public String toString():将计算结果转化为字符串形式并输出
  • 产品代码
public class Complex {
// 定义属性并生成getter,setter
private double RealPart;
private double ImagePart;
// 定义构造函数
public Complex(){ }
public Complex(double R, double I){
this.RealPart = R;
this.ImagePart = I;
} public double getRealPart() {
return RealPart;
} public void setRealPart(double realPart) {
RealPart = realPart;
} public double getImagePart() {
return ImagePart;
} public void setImagePart(double imagePart) {
ImagePart = imagePart;
} //Override Object
public boolean equals(Object obj){
if(this == obj) {
return true;
}
if(!(obj instanceof Complex)) {
return false;
}
Complex complex = (Complex) obj;
if(complex.RealPart != ((Complex) obj).RealPart) {
return false;
}
if(complex.ImagePart != ((Complex) obj).ImagePart) {
return false;
} return true;
}
public String toString() {
String string = "";
if (ImagePart > 0)
string = RealPart + "+" + ImagePart + "i";
if (ImagePart == 0)
string = RealPart + "";
if (ImagePart < 0)
string = RealPart + " " + ImagePart + "i";
return string;
} // 定义公有方法:加减乘除
Complex ComplexAdd(Complex a) {
return new Complex(RealPart+a.RealPart,ImagePart+a.ImagePart);
}
Complex ComplexSub(Complex a) {
return new Complex(RealPart-a.RealPart,ImagePart-a.ImagePart);
}
Complex ComplexMulti(Complex a) {
return new Complex(RealPart*a.RealPart-ImagePart*a.ImagePart,ImagePart*a.RealPart+RealPart*a.ImagePart);
}
Complex ComplexDiv(Complex a) {
Complex d = new Complex();
d.RealPart = (this.RealPart * a.RealPart + this.ImagePart * a.ImagePart)/(a.RealPart*a.RealPart+a.ImagePart*a.ImagePart);
d.ImagePart = (this.ImagePart * a.RealPart - this.RealPart * a.ImagePart)/(a.RealPart*a.RealPart+a.ImagePart*a.ImagePart);
return d;
} }
  • 测试代码
import static org.junit.Assert.*;
import org.junit.Test;
import junit.framework.TestCase;
public class ComplexTest extends TestCase {
Complex complex = new Complex(1,1);
@Test
public void testAdd(){
assertEquals(new Complex(2.0,1.6), complex.ComplexAdd(new Complex(5.2,3.0)));
}
//测试加法
@Test
public void testSub(){
assertEquals(new Complex(-2.0,-1.6), complex.ComplexSub(new Complex(5.2,3.0)));
}
//测试减法
@Test
public void testMulti(){
assertEquals(new Complex(3.0,2.0), complex.ComplexMulti(new Complex(3.0,2.0)));
}
//测试乘法
@Test
public void testDiv(){
assertEquals(new Complex(1.0,1.0), complex.ComplexDiv(new Complex(1.0,1.0)));
assertEquals(new Complex(0.0,0.0), complex.ComplexDiv(new Complex(1.0,0.0)));
//assertEquals(new Complex(0.0,0.0), complex.ComplexDiv(new Complex(3,4)));
//边缘测试
}
@Test
public void testequals(){
assertEquals(true, complex.equals(new Complex(1.0,1.0)));
}
//测试判断相等
}
  • 测试代码截图

(五)使用StarUML对实验二中的代码进行建模

三、实验遇到的问题

  • 问题1:查询不到junit,如何导入Junit

  • 问题1解决方案:通过学习学长学姐的博客,找到了解决方法,步骤如下:

  1. 打开File中的Project Structure
  2. 点击Dependencies,单击右上角的+,然后选择第一个JARs...
  3. 找到下载IDEA的路径,在lib文件夹中找到junit-4.12.jar和junit,jar文件,点击ok
  4. 选中这两个包然后点击ok
  • 问题2:Stringbuffer类的capcity()方法是什么意思?
  • 问题2解决方案:通过查询API学习到是返回当前容量

接着学习了狄维佳学姐的博客,了解到

如果小于16则默认容器的大小为16。如果大于16则会调用expandCapacity 函数进行容量的扩展。所以第一次append时,小于16则不需扩展,如果大于16则会直接扩展到34(162+2),比较得到大于append后的长度的话则用34,如果不 是则用append后的长度。此时capacity的大小等于append后的长度,如果在append的话,若不超过70(342+2)的话,此时则capacity为70,如果超过70则继续用第二次append后的总长度。

  • 问题3:如何实现复数的除法?
  • 解决方案:首先通过上网查询学习到除法的运算法则

(a+bi)/(c+di)=(ac+bd)/(c^2 + d^2) +((bc-ad)/(c^2 + d^2))i

接着通过代码中对abcd的定义套入公式便实现了复数的除法。

四、实验心得

  • 单元测试的好处
  1. 单元测试可最大限度的减少bug
  2. 可快速定位bug,减少调试时间
  3. 可突破构思瓶颈
  4. 提高代码质量
  • 在这次实验中学习到了如何进行Junit测试,并初步掌握了面向对象编程的过程,同时了解了TDD方式,OCP、DIP原则和SOLID原则,知道了模式的重要作用和设计模式在Java中的重要地位。通过对老师给出的例子进行学习扩充,运用了举一反三的学习方法,对编程有了进一步的认识和熟悉

五、PSP时间

步骤 耗时 百分比
   |需求分析           |   40min           | 9%            |
| 设计 | 65min | 16% |
| 代码实现 | 120min | 29% |
|测试 | 60min | 15% |
|分析总结 | 120min | 29% |

六、参考资料

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