20145236 《Java程序设计》实验二实验报告

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：

- 以下是建立的模型：

- 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() + "!";
    }
}

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。