20145219 《Java程序设计》实验二 Java面向对象程序设计实验报告

20145219 《Java程序设计》实验二 Java面向对象程序设计实验报告

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

实验步骤

• 单元测试

  1.三种代码：伪代码、产品代码、测试代码。我们应该先写伪代码->再用特定编程语言翻译成产品代码->最后写测试代码，验证自己的代码有没有问题。

  (1)伪代码

    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”
  

  (2)产品代码

    public class MyUtil{
        public static String percentage2fivegrade(int grade){
            //如果成绩小于60，转成“不及格”
            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";
                //其他，转成“错误”
            else
                return "错误";
        }
    }
  

  (3)测试代码

  用50分测试时：

    public class MyUtilTest {
     public static void main(String[] args) {
        // 百分制成绩是50时应该返回五级制的“不及格”
        if(MyUtil.percentage2fivegrade(50) != "不及格")
            System.out.println("test failed!");
        else
            System.out.println("test passed!");
        }
    }
  

测试正常情况时：

	public class MyUtilTest {
	    public static void main(String[] args) {
	        //测试正常情况
	        if(MyUtil.percentage2fivegrade(55) != "不及格")
	            System.out.println("test failed!");
	        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(65) != "及格")
	            System.out.println("test failed!");
	        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(75) != "中等")
	            System.out.println("test failed!");
	        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(85) != "良好")
	            System.out.println("test failed!");
	        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(95) != "优秀")
	            System.out.println("test failed!");
	        else
	            System.out.println("test passed!");
	    }
	}

输入负分或大于100时：

	public class MyUtilTest3 {
	    public static void main(String[] args) {
	        //测试出错情况
	        if(MyUtil2.percentage2fivegrade(-10) != "错误")
	            System.out.println("test failed 1!");
	        else if(MyUtil2.percentage2fivegrade(115) != "错误")
	            System.out.println("test failed 2!");
	        else
	            System.out.println("test passed!");
	    }
	}

增加对负分的判断后：

	public class MyUtil3{
	    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";
	    }
	}

测试边界情况：

	public class MyUtilTest4{
	    public static void main(String[] args) {
	        //测试边界情况
	        if(MyUtil2.percentage2fivegrade(0) != "不及格")
	            System.out.println("test failed 1!");
	        else if(MyUtil2.percentage2fivegrade(60) != "及格")
	            System.out.println("test failed 2!");
	        else if(MyUtil2.percentage2fivegrade(70) != "中等")
	            System.out.println("test failed 3!");
	        else if(MyUtil2.percentage2fivegrade(80) != "良好")
	            System.out.println("test failed 4!");
	        else if(MyUtil2.percentage2fivegrade(90) != "优秀")
	            System.out.println("test failed 5!");
	        else if(MyUtil3.percentage2fivegrade(100) != "优秀")
	            System.out.println("test failed 6!");
	        else
	            System.out.println("test passed!");
	    }
	}

改正错误后最后代码：

	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";
	    }
	}

2.TDD(Test Driven Devlopment, 测试驱动开发)：先写测试代码，然后再写产品代码的开发方法。TDD的一般步骤如下：

	（1）明确当前要完成的功能，记录成一个测试列表
	（2）快速完成编写针对此功能的测试用例
	（3）测试代码编译不通过
	（4）编写产品代码
	（5）测试通过
	（6）对代码进行重构，并保证测试通过
	（7）循环完成所有功能的开发

3.TDD的编码节奏是：

	（1）增加测试代码，JUnit出现红条
	（2）修改产品代码
	（3）JUnit出现绿条，任务完成

• 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。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。

  2.面向对象(Object-Oriented)的三要素包括：封装、继承、多态。面向对象的思想涉及到软件开发的各个方面，如面向对象分析（OOA）、面向对象设计（OOD）、面向对象编程实现(OOP)。

    OOA根据抽象关键的问题域来分解系统，关注是什么（what）。
    OOD是一种提供符号设计系统的面向对象的实现过程，用非常接近问题域术语的方法把系统构造成“现实世界”的对象，关注怎么做（how）,通过模型来实现功能规范。
    OOP则在设计的基础上用编程语言（如Java）编码。
  
    public class Dog {
        private String color;
        public String getColor() {
            return color;
        }
        public void setColor(String color) {
            this.color = color;
        }
        public String bark(){
            return "汪汪";
        }
        public String toString(){
            return "The Dog's color is " + this.getColor() +", and it shouts "+ this.bark() + "!";
        }
    }
  

• 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：模式是某外在环境(Context) 下﹐对特定问题(Problem)的惯用解决之道(Solution)。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
    …
  

  3.设计模式实示例：设计模式(design pattern)提供一个用于细化软件系统的子系统或组件，或它们之间的关系图，它描述通信组件的公共再现结构，通信组件可以解决特定语境中的一个设计问题。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）
  

• 练习

  1.练习题目：使用TDD的方式设计关实现复数类Complex。

  2.代码如下：

  （1）伪代码

    复数类Complex
    复数=实部+虚部i
    复数相加=（实部+实部）+（虚部+虚部）i
    复数相减=（实部-实部）+（虚部-虚部）i
    打印复数
    虚部>0，“实部”+“+”+“虚部”i
    虚部<0，“实部”+“-”+“虚部”i
    虚部=0，“实部”
  

  （2）产品代码

    public class Complex {
  
        private int sh,xu;
  
        Complex(){
  
             this.sh=0;
  
             this.xu=0;
  
        }
  
        Complex(int sh){
  
             this.sh=sh;
  
             this.xu=0;
  
        }
  
        Complex(int sh,int xu){
  
             this.sh=sh;
  
             this.xu=xu;
  
        }
  
        public void addFu(Complex p1,Complex p2){
  
             System.out.println("这两个复数的和为：");
  
             this.sh=p1.sh+p2.sh;
  
             this.xu=p1.xu+p2.xu;
  
             print();
  
        }
  
        public void minusFu(Complex p1,Complex p2){
  
             System.out.println("这两个复数的差为：");
  
             this.sh=p1.sh-p2.sh;
  
             this.xu=p1.xu-p2.xu;
  
             print();
  
        }
  
        public void outputFu(){
  
             System.out.println("复数的值为：");
  
             print();
  
        }
  
        public void print(){
  
             if(this.xu>0){
  
                   System.out.println(this.sh+"+"+this.xu+"i");
  
             }else if(this.xu<0){
  
                   System.out.println(this.sh+""+this.xu+"i");
  
             }else{
  
                   System.out.println(this.sh);
  
             }
  
        }
  
    }
  

  （3）测试代码

    import ss.Complex;
  
    public class test extends Complex{
        public static void main(String[] args)        //测试代码
        {
            Complex c=new Complex();
            Complex c1=new Complex(2,-6);
            Complex c2=new Complex(5,7);
            c.outputFu();
            c1.outputFu();
            c2.outputFu();
            c.addFu(c1,c2);
            c.addFu(c1,c2);
            c.addFu(c2,c2);
        }
    }
  

  3.运行结果如下：
  
  

实验中的问题和解决过程

• 问题：单元测试和建模时因为界面相差太大而做不出来，实验楼有很卡。
• 解决：下载安装了Eclipse，在其中按照步骤做单元测试，只有建模时在实验楼进行，环境很不流畅。

其他（感悟、思考等，可选）

这次实验耗费了很长时间，因为Eclipse和IDEA的界面构造相差很大，找TDD实现方法花费了很长时间，最后还是决定直接用实验楼中的环境完成实验。在实验中，TDD的方式例题的测试代码看得懂，但是自己编写的时候就不知道哪些语句怎么用，就只好按照自己的想法编写测试代码，也不知道是不是TDD方式，但是通过这次实验建立了我写测试代码的思想体系，让我受益匪浅。

PSP(Personal Software Process)时间

步骤	耗时	百分比
需求分析	40min	16.70%
设计	80min	33.35%
代码实现	80min	33.35%
测试	20min	8.30%
分析总结	20min	8.30%

参考资料

• Java学习笔记(第8版)
• 《Java学习笔记(第8版)》学习指导
• 实验二 Java面向对象程序设计
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