20145236 《Java程序设计》实验二实验报告

2023-08-19 12:05:28

北京电子科技学院（BESTI）实验报告

课程：Java程序设计

班级：1452

指导教师：娄嘉鹏

实验日期：2016.04.08

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

实验目的与要求：

1.使用TDD的方式设计关实现复数类Complex。

2.实验报告中统计自己的PSP(Personal Software Process)时间：

步骤 耗时 百分比
需求分析 1h 20%
设计 2h 40%
代码实现 40min 15%
测试 40min 15%
分析总结 30min 10%

3.实现要有伪代码，产品代码，测试代码。

4.总结单元测试的好处。

实验内容、步骤与体会

一、实验内容：

(一)使用TDD的方式设计关实现复数类Complex：

1.伪代码

请用户输入第一个复数的实部与虚部：

请用户输入第二个复数的实部与虚部：

这两个复数的和为：

这两个复数的差为：

这两个复数的乘为：

这两个复数的除为：

2.产品代码

public class MyUtil{

   public static Complex{

       //两个复数相加

        double real2 = a.getReal();

        double image2 = a.getImage();

        double newReal = real + real2;

        double newImage = image + image2;

        Complex result = new Complex(newReal,newImage);

        return result;

       //两个复数相减

        double real2 = a.getReal();

        double image2 = a.getImage();

        double newReal = real - real2;

        double newImage = image - image2;

        Complex result = new Complex(newReal,newImage);

        return result;

       //两个复数相乘

       double real2 = a.getReal();

        double image2 = a.getImage();

        double newReal = real*real2 - image*image2;

        double newImage = image*real2 + real*image2;

        Complex result = new Complex(newReal,newImage);

        return result;

       //两个复数相除

        double real2 = a.getReal();

        double image2 = a.getImage();

        double newReal = (real*real2 + image*image2)/(real2*real2 + image2*image2);

        double newImage = (image*real2 - real*image2)/(real2*real2 + image2*image2);

        Complex result = new Complex(newReal,newImage);

        return result;

   }

}

3.测试代码

public class MainClass { // 用于测试复数类

	public static void main(String[] args) {

		System.out.println("请用户输入第一个复数的实部和虚部:");

        Complex data1 = new Complex();

                System.out.println("请用户输入第二个复数的实部和虚部:");

        Complex data2 = new Complex();

        // 以下分别为加减乘除

        Complex result_add = data1.add(data2);

        Complex result_sub = data1.sub(data2);

        Complex result_mul = data1.mul(data2);

        Complex result_div = data1.div(data2);

        result_add.print();

        result_sub.print();

        result_mul.print();

        result_div.print();

	}

}

程序源代码

import java.util.Scanner;

public class Complex { // 复数类

    double real;  // 实部

    double image; // 虚部

    Complex(){  // 不带参数的构造方法

        Scanner input = new Scanner(System.in);

        double real = input.nextDouble();

        double image = input.nextDouble();

        Complex(real,image);

    }

    private void Complex(double real, double image) { // 供不带参数的构造方法调用

        // TODO Auto-generated method stub

        this.real = real;

        this.image = image;

    }

    Complex(double real,double image){ // 带参数的构造方法

        this.real = real;

        this.image = image;

    }

    public double getReal() {

        return real;

    }

    public void setReal(double real) {

        this.real = real;

    }

    public double getImage() {

        return image;

    }

    public void setImage(double image) {

        this.image = image;

    }

    Complex add(Complex a){ // 复数相加

        double real2 = a.getReal();

        double image2 = a.getImage();

        double newReal = real + real2;

        double newImage = image + image2;

        Complex result = new Complex(newReal,newImage);

        return result;

    }

    Complex sub(Complex a){ // 复数相减

        double real2 = a.getReal();

        double image2 = a.getImage();

        double newReal = real - real2;

        double newImage = image - image2;

        Complex result = new Complex(newReal,newImage);

        return result;

    }

    Complex mul(Complex a){ // 复数相乘

        double real2 = a.getReal();

        double image2 = a.getImage();

        double newReal = real*real2 - image*image2;

        double newImage = image*real2 + real*image2;

        Complex result = new Complex(newReal,newImage);

        return result;

    }

    Complex div(Complex a){ // 复数相除

        double real2 = a.getReal();

        double image2 = a.getImage();

        double newReal = (real*real2 + image*image2)/(real2*real2 + image2*image2);

        double newImage = (image*real2 - real*image2)/(real2*real2 + image2*image2);

        Complex result = new Complex(newReal,newImage);

        return result;

    }

    public void print(){ // 输出

        if(image > 0){

            System.out.println(real + " + " + image + "i");

        }else if(image < 0){

            System.out.println(real + "" + image + "i");

        }else{

            System.out.println(real);

        }

    }

}

public class MainClass { // 用于测试复数类

    public static void main(String[] args) {

        // TODO Auto-generated method stub

        System.out.println("请用户输入第一个复数的实部和虚部:");

        Complex data1 = new Complex();

        System.out.println("请用户输入第二个复数的实部和虚部:");

        Complex data2 = new Complex();

        // 以下分别为加减乘除

        Complex result_add = data1.add(data2);

        Complex result_sub = data1.sub(data2);

        Complex result_mul = data1.mul(data2);

        Complex result_div = data1.div(data2);

        result_add.print();

        result_sub.print();

        result_mul.print();

        result_div.print();

    }

    }

测试结果：

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- 以下是建立的模型：

20145236 《Java程序设计》实验二实验报告

- 从模型中可以看见在Complex类中定义了如下方法：

首先定义了实部real与虚部imaginary，并赋初值0

- getComplex（）方法用于置数

- add（）方法用于两个复数相加

- multi（）方法用于两个复数相乘

- Minus（）方法用于两个复数相减

- GetRealPatr（）方法得到实部

- GetimaginaryPatr（）方法得到实部

- tostring（）方法把复数结合成为a+bi形势的字符串

（二）面向对象三要素

1.抽象

"去粗取精、化繁为简、由表及里、异中求同"。抽象就是抽出事物的本质特征而暂时不考虑他们的细节。对于复杂系统问题人们借助分层次抽象的方法进行问题求解；在抽象的最高层，可以使用问题环境的语言，以概括的方式叙述问题的解。在抽象的较低层，则采用过程化的方式进行描述。在描述问题解时，使用面向问题和面向实现的术语。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。

2.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。过程抽象的结果是函数，数据抽象的结果是抽象数据类型（Abstract Data Type，ADT），类可以作具有继承和多态机制的ADT，数据抽象才是OOP的核心和起源。

OOP三要素的第一个要素是封装，封装就是将数据与相关行为包装在一起以实现信息就隐藏。Java中用类进行封装。

封装实际上使用方法(method)将类的数据隐藏起来，控制用户对类的修改和访问数据的程度,从而带来模块化(Modularity)和信息隐藏(Information hiding)的好处；接口（interface）是封装的准确描述手段。

public abstract class Animal {

    private String color;

    public String getColor() {

        return color;

    }

    public void setColor(String color) {

        this.color = color;

    }

    public abstract String shout();

}

public class Dog extends Animal{

    public String shout(){

        return "汪汪";

    }

       public String toString(){

        return "The Dog's color is " + this.getColor() +", and it shouts "+ this.shout() + "!";

    }

}

public class Cat extends Animal{

    public String shout(){

        return "喵喵";

    }

    public String toString(){

        return "The Cat's color is " + this.getColor() +", and it shouts "+ this.shout() + "!";

    }

}

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3.设计模式初步

（1）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)

（2）模式与设计模式

计算机科学中有很多模式:

GRASP模式

分析模式

软件体系结构模式

设计模式：创建型，结构型，行为型

管理模式： The Manager Pool 实现模式

界面设计交互模式

这里面最重要的是设计模式

（3）设计模式实示例

设计模式有四个基本要素：

Pattern name：描述模式，便于交流，存档

Problem：描述何处应用该模式

Solution：描述一个设计的组成元素，不针对特例

Consequence：应用该模式的结果和权衡（trade-offs）

二、单元测试的好处：

  • 减少问题出现，提高程序质量，在测试中进行项目，边改边写，可以将自己设计的项目不断优化

  • 更快地定位问题出现在哪个模块，提高效率，减少成本，这有助于实现模块的“块内高内聚，块间低耦合”

三、心得体会：

这次实验较第一次实验而言，增加了软件的利用性，不仅要编辑、编译、运行、调试代码，还要建模，单元测试，所以这次实验遇到的最大问题就是软件的使用方面，安装，运行，每一步都有问题，首先是StarUML的安装，在下载完了之后不知道如何安装，好不容易安装好之后发现不能运行，感觉这次实验真的好复杂，有时候在想，不就就是编程嘛，咋就这么麻烦呢，难道编译好代码直接运行代码不行么！也许是自己接触的编程太少太浅显，还没有达到能将编程运用自如的境界，体会不到其中的便利。

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