JAVA实验二(面向对象)

注:由于网络卡顿,部分内容在自己电脑上的eclipse上完成

课程:Java程序设计          班级: 1351         

姓名:姜文敏                学号:20135112

成绩:             指导教师:娄嘉鹏       实验日期:2015.05.06

实验密级:         预习程度:             实验时间:2015年5月8日-5月9日

仪器组次:        必修/选修:选修       实验序号:2

实验名称:Java面向对象程序设计                                                          

实验目的与要求:

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,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

3. 严禁抄袭,有该行为者实验成绩归零,并附加其他惩罚措施。

4. 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。                                                      

                                                                       

实验仪器:

名称

型号

数量

PC

 

1

虚拟机

实验楼

1

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、实验过程:

(一)单元测试

1.以“百分制转五分制”为例,介绍三种代码

(1)伪代码  (2)产品代码  (3)测试代码

2.按照实验说明里的要求,将代码输入,并运行出测试结果:

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(2)TDD(Test Driven Devlopment, 测试驱动开发)

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

关于测试工具的使用:

打开Eclipse,单击File->New->Java Project新建一个TDDDemo的Java项目;

在TDDDemo项目中,把鼠标放到项目名TDDDemo上,单击右键,在弹出的菜单中选定New->Source Folder新建一个测试目录test;

把鼠标放到test目录上,单击右键,在弹出的菜单中选定New->JUnit Test Case新建一个测试用例类MyUtilTest;

由此,根据给出的实验代码输入,得出实验结果:

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(二)面向对象三要素

(1)抽象 (2)封装、继承、多态

用UML中的类图来描述类Dog,首先在实验楼的环境中打开shell,在命令行中输入umbrello,打开UML建模软件umbrello;

先单击工具栏上的类图标,再在class diagram(类图)中单击一下,会弹出一个框,输入类名Dog;

把鼠标放到Dog类上,单击右键,选择Properties,在弹出的对话框中的Display中去掉Public Only选项;

把鼠标放到Dog类上,单击右键,选择New->Attribute,在弹出的对话框中的填好Type,Name,并选好Visibility;

把鼠标放到Dog类上,单击右键,选择New->Operation,在弹出的对话框中的填好Type,Name,并选好Visibility。

在UML 里,一个类的属性能显示它的名字,类型,初始化值,属性也可以显示private,public,protected。 类的方法能显示它们的方法名,参数,返回类型,以及方法的private,public,protected属性。其中:

  • +表示public
  • #表示 protected
  • -表示 private

操作结果如下:

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将文件保存为“jiangwenmin”,存在Code/20135112下

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相对应的java代码为:

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(三)设计模式初步

S.O.L.I.D原则

面向对象三要素是“封装、继承、多态”,任何面向对象编程语言都会在语法上支持这三要素。如何借助抽象思维用好三要素特别是多态还是非常困难的,S.O.L.I.D类设计原则是一个很好的指导:

  • 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)

 

三、遇到的问题及解决方法

      1、看实验说明里要求打开shell,自己还傻傻的在群里问“桌面上哪有shell”。后来才想起来翻一翻实验一的记录,明白了应该打开Xface,之后系统自动运行shell程序。Linux系统对自己来说相对陌生,不会操作的时候多复习以前的实验记录。

      2、做UML图的时候,Animal类的shout()没有显示斜体。想想觉得可能是少了哪个步骤,果然是忘记勾选“抽象方法”这一栏了。

四、实验收获

  1、第一次听说了测试代码和TDD。之前学C的时候也明白要对代码进行白盒、黑盒测试,但是往往这种测试行为是自发的、不系统的,根本没有记录,甚至是想到哪里测试哪里。而学习了Junit Test Case后,发现这样的单元测试系统很管用,不仅界面美观(看到绿条条的时候好开心),而且功能强大,能够很好地记录开发者测试的过程,便于代码的管理和维护。有时候,花在测试代码上的时间多于产品代码,但正因如此,才能确保程序的完整性、健壮性。

      2、初步学习了UML图。UML图能够一目了然地概括各个类的属性和功能,轻松看出各类之间的关系,方便提取和抽象。听说UML能和java代码互相转化,真是神奇,有待探索。

      3、学习了程序设计的SOLID思想。后面三个不是太理解,不过前面两个图很形象,并在实际学习JAVA的过程中体会到了SRP、OCP思想。练习题中也有体现。

      4、编练习题让我感受到了是在编JAVA代码。之前编过的代码,并没有怎么体现“面向对象”的思想,于我而言,只是换了一种语法的C程序。而今天的复数类,让我体会到了什么是抽象、封装,并且第一次、主动使用了static(之前一直没怎么想过要用静态,对各种修饰符也不是很敏感,想到了就用,想不到就不用)

五、练习题

//伪代码

类有虚部实部
复数的加法运算
复数的减法运算
复数的乘法运算
复数的除法运算

打印一个复数

打印四则运算的语句

 

public class ComplexDemo {

public static void main(String[] args) {
Complex x = new Complex(1.0 , -2.0);
Complex y = new Complex(3.0 , 4.0);
Complex.printSentence(x, y);
}

}
class Complex
{
private double a,b;
Complex(double a,double b)//构造方法对复数进行初始化
{
this.a = a;
this.b = b;
}
static Complex Add(Complex x,Complex y)
{
return new Complex(x.a+y.a, x.b+y.b);
}
static Complex Minus(Complex x,Complex y)
{
return new Complex(x.a-y.a, x.b-y.b);
}
static Complex Multiple(Complex x,Complex y)
{
return new Complex(x.a * y.a - x.b * y.b, x.a * y.b + x.b * y.a);
}
static Complex Divide(Complex x,Complex y)
{
Complex conjugate = new Complex(y.a, -y.b); //求出除数y的共轭复数
double mo = (y.a)*(y.a) + (y.b)*(y.b); //计算y的模

Complex t = Multiple(x,conjugate);
return new Complex(t.a/mo , t.b/mo);
}
static String print(Complex x)
{
if (x.b > 0)
return x.a + "+" + x.b + "i";
else
return x.a + "-" + (-x.b) + "i";
}
static void printSentence(Complex x, Complex y)
{
System.out.println("("+ print(x) + ")+("+ print(y) + ") =" +print(Add(x, y)));
System.out.println("("+ print(x) + ")-("+ print(y) + ") =" +print(Minus(x, y)));
System.out.println("("+ print(x) + ")*("+ print(y) + ") =" +print(Multiple(x, y)));
System.out.println("("+ print(x) + ")/("+ print(y) + ") =" +print(Divide(x, y)));
}

}

     构造方法的使用:利用构造方法一加载就运行的特点,给复数初始化。

     返回一个对象:一开始想直接打印x.a+"+"+x.b+"i",后来发现return new Complex(x.a+y.a, x.b+y.b);这样的语句更有阅读性,也方便维护

     分工:复数类的四种运算方法各司其职,对外提供接口(返回值),内部运算过程是封装的。考虑到SRP单一职责原则,放弃了在四则运算方法中打印语句的功能

     提取:打印一个复数的过程要多次使用,可以提取,符合DRY原则

     封装:一开始也想过在主函数中调用对象的print(Add(x,y))输出语句功能,后来觉得违反了OCP开放-封闭原则,因为暴露了类内部的print方法和Add方法。最终把四种打印语句封装为一个函数,叫printSentence(Complex x, Complex y),又因为该方法涉及两个对象,不适合用一个对象来调用,所以想到用类名调用,于是静态,有关的方法统统都静态了。

     

运行结果:

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六、时间统计

步骤

耗时

百分比

需求分析

 3min

 3.2%

设计

10min  10.8%

代码实现

 50min  53.8%

测试

 20min  21.5%

分析总结

 10min  10.8%

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