20172319 2018.04.17-30
实验二《Java面向对象程序设计》实验报告
课程名称:《程序设计与数据结构》
学生班级：1723班
学生姓名：唐才铭
学生学号：20172319
实验教师：王志强老师
课程助教：刘伟康、张旭升学长
实验时间：2018年4月17日——2018年4月30日
必修/选修：必修
目录
实验内容
- 初步掌握单元测试和TDD
- 理解并掌握面向对象三要素：封装、继承、多态
- 初步掌握UML建模
- 熟悉S.O.L.I.D原则
- 了解设计模式
实验要求
- 没有Linux基础的同学建议先学习《Linux基础入门（新版）》和《Vim编辑器》课程
- 完成实验、撰写实验报告，实验报告以博客方式发表在博客园，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）。报告可以参考范飞龙老师的指导
- 严禁抄袭，有该行为者实验成绩归零，并附加其他惩罚措施。
- 请大家先在实验楼中的~/Code目录中用自己的学号建立一个目录，代码和UML图要放到这个目录中，截图中没有学号的会要求重做，然后跟着下面的步骤练习。
实验步骤
前期准备：
预先安装好IDEA
在IDEA中安装JUnitGenerator V2.0插件
下载安装WhiteStarUML；并学习如何画UML类图
需求分析：
- 需要初步掌握单元测试和TDD；
- 需要理解并掌握面向对象三要素：封装、继承、多态；
- 需要初步掌握UML建模；
- 认识，理解S.O.L.I.D原则，应尽量做到熟悉；
- 理解设计模式；
代码实现及解释
本次实验一共分为五个提交点：
1.自主学习单元测试（考查JUnit的使用）：
在编程前要学会写三种代码：伪代码、产品代码、测试代码。
举例：新建MyUtil类，在其中解决一个百分制成绩转成“优、良、中、及格、不及格”五级制成绩的功能。我们先来写一下伪代码（汉英皆可）：
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”
- 产品代码（即用编程语言翻译"伪代码"，以下是最终代码）
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 （正常测试、异常测试、边界测试）
//Created by tangcaiming on 2018/4/18
import junit.framework.TestCase;
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 testExceptions() {
assertEquals("错误", MyUtil.percentage2fivegrade(105));
assertEquals("错误", 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));
}
}
结果：出现绿条。
初始产品代码可能会有不足，测试的目的就是找出漏洞，然后对所编写的产品代码进行修改、完善，直到出现绿条为止。
2.以TDD的方式研究学习StringBuffer（考查是否会写测试用例）
TDD的方式：先写
测试代码，然后再写产品代码的开发方法;在测试代码中增加测试代码（尽可能考虑多种情况），测试出现红条，修改产品代码，直至出现绿条为止。StringBufferDemo代码：
public class StringBufferDemo
{
public static void main(String [] args)
{
StringBuffer buffer = new StringBuffer(20);
buffer.append('S');
buffer.append("tringBuffer");
System.out.println(buffer.charAt(1));
System.out.println(buffer.capacity());
System.out.println(buffer.indexOf("tring12345"));
System.out.println("buffer = " + buffer.toString());
System.out.println(buffer.length());
}
}
- StringBufferDemoTest代码：
// Created by tangcaiming on 2018/4/18
import junit.framework.TestCase;
public class StringBufferDemoTest extends TestCase {
StringBuffer a = new StringBuffer("RollerBaller"); // 测试12个字符（<=16）
StringBuffer b = new StringBuffer("RollerBallerRollerBaller"); // 测试24个字符（>16&&<=34）
StringBuffer c = new StringBuffer("RollerBallerRollerBallerRollerBaller"); // 测试36个字符（=>34）
@Test
public void testcharAt() throws Exception {
assertEquals('l', a.charAt(3));
assertEquals('B', a.charAt(6));
assertEquals('l', a.charAt(9));
}
@Test
public void testcapacity() throws Exception {
assertEquals(28, a.capacity());
assertEquals(40, b.capacity());
assertEquals(52, c.capacity());
}
@Test
public void testlength() throws Exception {
assertEquals(12, a.length());
assertEquals(24, b.length());
assertEquals(36, c.length());
}
@Test
public void testindexOf() throws Exception {
assertEquals(0, a.indexOf("Rol"));
assertEquals(3, b.indexOf("ler"));
assertEquals(11, c.indexOf("rRo"));
}
}
结果：出现绿条。
3.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
用自己的学号%6进行取余运算，根据结果进行代码扩充：
0:让系统支持Byte类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确；
1:让系统支持Short类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确；
2:让系统支持Boolean类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确；
3:让系统支持Long类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确；
4:让系统支持Float类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确；
5:让系统支持Double类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确。MyDoc代码：
// Server Classes
abstract class Data {
abstract public void DisplayValue();
}
class Integer extends Data {
int value;
Integer() {
value=20172319%6;
}
public void DisplayValue(){
System.out.println ("学号取余后的余数为：" + value);
}
}
class Short extends Data{
short value;
Short(){value = 12313;}
public void DisplayValue(){
System.out.println("支持的类型为Short：" + 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 c,d;
public static void main(String[] args) {
c = new Document(new IntFactory());
c.DisplayData();
d = new Document(new ShortFactory());
d.DisplayData();
}
}
- 结果：
学号取余后的余数为：1
支持的类型为Short：12313
- 4.以TDD的方式开发一个复数类Complex
- 要求：
// 定义属性并生成getter,setter
double RealPart;
double ImagePart;
// 定义构造函数
public Complex()
public Complex(double R,double I)
//Override Object
public boolean equals(Object obj)
public String toString()
// 定义公有方法:加减乘除
Complex ComplexAdd(Complex a)
Complex ComplexSub(Complex a)
Complex ComplexMulti(Complex a)
Complex ComplexDiv(Complex a)
- Complex类代码：
public class Complex {
// 定义属性
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;
}
// getter,setter
public void setRealPart(double r)
{
this.RealPart = r;
}
public double getRealPart()
{
return this.RealPart;
}
public void setImagePart(double i)
{
this.ImagePart = i;
}
public double getImagePart()
{
return this.ImagePart;
}
// 定义公有方法:加减乘除
public Complex ComplexAdd(Complex a)
{
return new Complex(RealPart + a.getRealPart(),ImagePart + a.ImagePart);
}
public Complex ComplexSub(Complex a)
{
return new Complex(RealPart - a.getRealPart(),ImagePart - a.ImagePart);
}
public Complex ComplexMulti(Complex a)
{
return new Complex(RealPart * a.getRealPart() - ImagePart * a.getImagePart(),
RealPart * a.getImagePart() + ImagePart * a.getRealPart());
}
public Complex ComplexDiv(Complex a)
{
return new Complex((RealPart * a.getRealPart() + ImagePart * a.getImagePart()) / (a.getRealPart() * a.getRealPart() + a.getImagePart() * a.getImagePart()),
((ImagePart * a.getRealPart())-(RealPart * a.getImagePart())) / (a.getRealPart() * a.getRealPart() + a.getImagePart() * a.getImagePart()));
}
// Override Object
public boolean equals(Complex obj)
{
if (RealPart == obj.getRealPart() && ImagePart == obj.getImagePart() )
return true;
else
return false;
}
@Override
public String toString()
{
String result;
if (ImagePart > 0)
result = "(" + RealPart + "+" + ImagePart +"i" + ")";
else
if (ImagePart < 0)
result = "(" + RealPart + "" + ImagePart +"i" + ")";
else
result = RealPart + "" ;
return result;
}
}
- ComplexTest代码：
import junit.framework.TestCase;
public class ComplexTest extends TestCase {
Complex a = new Complex(1,3);
Complex b = new Complex(0,3);
Complex c = new Complex(1,6);
Complex d = new Complex(-9,3);
Complex e = new Complex(1,1);
Complex f = new Complex(1,1);
Complex g = new Complex(1,0);
@Test
public void testComplexAdd() throws Exception{
assertEquals(a.ComplexAdd(b).toString(),c.toString());
}
@Test
public void testComplexSub() throws Exception{
assertEquals(c.ComplexSub(b).toString(),a.toString());
}
@Test
public void testComplexMulti() throws Exception{
assertEquals(a.ComplexMulti(b).toString(),d.toString());
}
@Test
public void testComplexDiv() throws Exception{
assertEquals(e.ComplexDiv(f).toString(),g.toString());
}
}
结果：出现绿条
5.对实验二中的代码进行建模
要求：
类图中只少两个类；
类，继承，接口实现，组合在UML中表达；
测试过程及遇到的问题
问题1：Complex类的编写
解决：实验1、2、3；哐哐哐，地就测试完了，虽然任务完成了，然而对其了解只是知之甚少，兄得，这能叫学习？？，似乎实验的存在只是为了复制粘贴，纯属浪费时间，跟个*一样什么都不懂。幸好实验4的存在让我看到、也才真正明白了测试的意义。这是第一次，在自己编写的东西里出现了红条，当时写好了测试代码，在除法的测试里结果是期望值与实际值不符合，一经检查，是两个复数之间get的是实部还是虚部的问题。后面，不断针对测试显示的结果对类进行修改，试了好久都没能成功，最后，去重新学了下复数的除法，依据上面的定义再针对自己除法里的代码进行修改，终于出现了绿条。
问题2：UML图的画法
解决：当时学UML图的时候，并没有实践过，所以对上面的东西也仅仅了解皮毛罢了，看到例题有+号、自己也照搬，结果在自己的父类图里private了一些成员，还傻傻地在子类中引用、重新定义。最后仔细查了下关于UML的画法，才真正搞懂了那些字符后面代表的含义。
分析总结
- 虚假的繁荣。
- 虽然有着不爽，但总归学到了点东西：
1.UML图的构画，能为自己在编程时指引方向；
2.测试代码的存在和编写，更有利于去完善自己所编写的东西。
参考资料
Intellj IDEA 简易教程
积极主动敲代码，使用JUnit学习Java
实验二《Java面向对象程序设计》的一点说明