2018-2019-2 20175236实验二《Java面向对象程序设计》实验报告

2023-01-27 21:52:32

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）》《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。

实验步骤

一、单元测试

三种代码
要了解并养成用写三种代码来编程的习惯

伪代码
产品代码
测试代码

举个例子：我们要在一个MyUtil类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。

先写伪代码，伪代码与具体编程语言无关，不要写与具体编程语言语法相关的语句，伪代码从意图层面来解决问题，最终，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”

写完伪代码后，就可以用特定的编程语言翻译一下，就是可用的产品代码了。这里使用JavaMyUtil.java:

public class MyUtil{

public static String percentage2fivegrade(int grade){

//如果成绩小于60，转成“不及格”

if (grade < )

return "不及格";

//如果成绩在60与70之间，转成“及格”

else if (grade < )

return "及格";

//如果成绩在70与80之间，转成“中等”

else if (grade < )

return "中等";

//如果成绩在80与90之间，转成“良好”

else if (grade < )

return "良好";

//如果成绩在90与100之间，转成“优秀”

else if (grade < )

return "优秀";

//其他，转成“错误”

else

return "错误";

}

}

一般来说产品代码出来后，大部分工作可以说是完成了，但是，谁能保证你的产品代码不会出现bug或者错误呢？所以这个时候就需要编写测试代码，通过测试代码能够更好的完善最后的产品代码~

在IDEA中我们可以借助单元测试工具JUnit来辅助进行TDD，直接点击Create Test就可以了

而且，测试代码仅测试一种情况往往是不够的，通常来说会进行三个方面的测试：
正常情况

import org.junit.Test;

import junit.framework.TestCase;

public class MyUtilTest extends TestCase {

@Test

public void testNormal() {

assertEquals("不及格", MyUtil.percentage2fivegrade());

assertEquals("及格", MyUtil.percentage2fivegrade());

assertEquals("中等", MyUtil.percentage2fivegrade());

assertEquals("良好", MyUtil.percentage2fivegrade());

assertEquals("优秀", MyUtil.percentage2fivegrade());

}

}

异常情况

import org.junit.Test;

import junit.framework.TestCase;

public class MyUtilTest extends TestCase {

@Test

public void testException() {

assertEquals("错误", MyUtil.percentage2fivegrade(-));

assertEquals("错误", MyUtil.percentage2fivegrade());

}

}

边界情况

import org.junit.Test;

import junit.framework.TestCase;

public class MyUtilTest extends TestCase {

@Test

public void testBoundary() {

assertEquals("不及格", MyUtil.percentage2fivegrade());

assertEquals("及格", MyUtil.percentage2fivegrade());

assertEquals("中等", MyUtil.percentage2fivegrade());

assertEquals("良好", MyUtil.percentage2fivegrade());

assertEquals("优秀", MyUtil.percentage2fivegrade());

assertEquals("优秀", MyUtil.percentage2fivegrade());

}

}

如果测试通过就会显示test passed

如果测试没通过，则会显示红色，并显示test failed，而且会告知哪里出了错误

通过最后的测试代码的成功测试后，我们的产品代码才算是真正的完工了。当然，测试代码的编写不能随意，应该尽可能地考虑周全，才能很好的完善产品代码

二、TDD(Test Driven Devlopment, 测试驱动开发)

1.先写测试代码，再写产品代码的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

2.TDD的编码节奏是：

增加测试代码，JUnit出现红条
修改产品代码
JUnit出现绿条，任务完成

3.老师给的StringBuffer 的例子积极主动敲代码，使用JUnit学习Java

public class StringBufferDemo{

public static void main(String [] args){

StringBuffer buffer = new StringBuffer();

buffer.append('S');

buffer.append("tringBuffer");

System.out.println(buffer.length());

System.out.println(buffer.charAt());

System.out.println(buffer.capacity();

System.out.println(buffer.indexOf("tring"));

System.out.println("buffer = " + buffer.toString());

}

}

首先我们需要改写一下例子中的程序，使其能够使用TDD来测试。改代码之前我们得知道StringBufferDemo类中的方法都是什么功能，才能知道我们需要测试哪些内容。通过查阅资料，得知

StringBuffer( )：分配16个字符的缓冲区
length()：返回字符串的长度
charAt(int i) ：返回此序列中指定索引处的 char 值。第一个 char 值在索引 0 处，第二个在索引 1 处，依此类推
capacity()：返回string分配的存储容量
indexOf(String s)：返回输入的子字符串的第一个字母在母字符串的位置

最后的出的产品代码：

public class StringBufferDemo{

StringBuffer buffer = new StringBuffer();

public StringBufferDemo(StringBuffer buffer){

this.buffer = buffer;

}

public Character charAt(int i){

return buffer.charAt(i);

}

public int capacity(){

return buffer.capacity();

}

public int length(){

return buffer.length();

}

public int indexOf(String buf) {

return buffer.indexOf(buf);

}

}

通过IDEA中的TDD写出的测试代码：

import junit.framework.TestCase;

import org.junit.Test;

public class StringBufferDemoTest extends TestCase {

StringBuffer a = new StringBuffer("zhuyueniupi");//（<=16）

StringBuffer b = new StringBuffer("zhuyueniupizhuyueniupi");//（>16&&<=34）

StringBuffer c = new StringBuffer("zhuyueniupizhuyueniupizhuyueniupi");//（>=34）

@Test

public void testcharAt() throws Exception{

assertEquals('z',a.charAt());

assertEquals('u',a.charAt());

assertEquals('p',a.charAt());

assertEquals('i',a.charAt());

}

@Test

public void testcapacity() throws Exception{

assertEquals(,a.capacity());

assertEquals(,b.capacity());

assertEquals(,c.capacity());

}

@Test

public void testlength() throws Exception{

assertEquals(,a.length());

assertEquals(,b.length());

assertEquals(,c.length());

}

@Test

public void testindexOf() throws Exception{

assertEquals(,a.indexOf("zh"));

assertEquals(,a.indexOf("yueniu"));

assertEquals(,a.indexOf("iupi"));

}

}

测试运行截图：

三、面向对象三要素

抽象
程序设计中，抽象包括两个方面，一是过程抽象，二是数据抽象

例如：打印“1-100”这种大数据的时候

public void printn(int n){

for(int i=; i<=n; i++)

System.out.println(n);

}

而且能够快速打印

printn();

封装、继承与多态
面向对象(Object-Oriented)的三要素包括：封装、继承、多态。
包括：面向对象分析（OOA）、面向对象设计（OOD）、面向对象编程实现(OOP)
设计模式初步
S.O.L.I.D原则：
SRP(Single Responsibility Principle,单一职责原则)
OCP(Open-Closed Principle,开放-封闭原则)
LSP(Liskov Substitusion Principle,Liskov替换原则)
ISP(Interface Segregation Principle,接口分离原则)
DIP(Dependency Inversion Principle,依赖倒置原则)

四、练习

要求：使用TDD的方式设计关实现复数类Complex

伪代码：

// 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)

产品代码：

public class Complex {

// 定义属性并生成getter,setter

private double r;

private double i;

// 定义构造函数

public Complex(double r,double i){

this.r=r;

this.i=i;

}

public static double getRealPart(double r){

return r;

}

public static double getImagePart(double i){

return i;

}

//Override Object

public boolean equals(Object obj){

Complex complex=(Complex) obj;

if (complex.r!=r) {

return false;

}

if(complex.i!=i){

return false;

}

return true;

}

public String toString(){

String str=new String();

if (i==) str=r+"";

else if(i<) str=r + ""+i+"i";

else str=r+""+"+"+i+"i";

return str;

}

// 定义公有方法:加减乘除

Complex ComplexAdd(Complex a){

return new Complex(r+a.r,i+a.i);

}

Complex ComplexSub(Complex a){

return new Complex(r-a.r,i-a.i);

}

Complex ComplexMulti(Complex a){

return new Complex(ra.r-ia.i,ra.i+ia.r);

}

Complex ComplexDiv(Complex a){

return new Complex((ra.r+ia.i)/(a.ra.r+a.ia.i),(ia.r-ra.i)/(a.ra.r+a.ia.i));

}

}

测试代码：

import junit.framework.TestCase;

import org.junit.Test;

public class ComplexTest extends TestCase {

Complex a=new Complex(,);

Complex b=new Complex(-,-);

Complex c=new Complex(,-);

Complex d=new Complex(,-);

@Test

public void testequals(){

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

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

assertEquals(true,c.equals(d));

}

@Test

public void testAdd(){

assertEquals(new Complex(-,),a.ComplexAdd(b));

assertEquals(new Complex(,),a.ComplexAdd(c));

}

@Test

public void testSub(){

assertEquals(new Complex(,),a.ComplexSub(b));

assertEquals(new Complex(-,),a.ComplexSub(c));

}

@Test

public void testMulti(){

assertEquals(new Complex(,-),a.ComplexMulti(b));

assertEquals(new Complex(,),a.ComplexMulti(c));

}

@Test

public void testDiv(){

assertEquals(new Complex(,0.5),a.ComplexDiv(c));

assertEquals(new Complex(-0.3,-0.4),b.ComplexDiv(c));

}

}

五、实验中遇到的问题

在使用Junit的时候，import junit.framework.TestCase; 中的Junit 显示红色

提示是程序包org.junti不存在，后来通过百度查找解决了这个问题

@Test 是红色的
在老师的博客中有解决方法

直接File 中点击Project Structure ，然后找到Modules 里的Dependencies 添加junit.jar

其中对于junit.jar 的地址查询可以用Everything软件快捷查到

PSP(Personal Software Process)时间

步骤	耗时	百分比
需求分析	40min	20%
设计	60min	30%
代码实现	70min	30%
测试	20min	10%
分析总结	20min	10%

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