20155306 实验二 Java面向对象程序设计

20155306 实验二 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。

实验步骤

（一）单元测试

• 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”

• 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";
   }
}

• 测试代码

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!");
    }
}

一般情况的测试：

异常情况地测试：

边界情况测试：

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

一般情况、异常情况、边缘情况测试如下：

（二）面向对象三要素

（1）抽象

抽象一词的本意是指人在认识思维活动中对事物表象因素的舍弃和对本质因素的抽取。抽象是人类认识复杂事物和现象时经常使用的思维工具，抽象思维能力在程序设计中非常重要，"去粗取精、化繁为简、由表及里、异中求同"的抽象能力很大程度上决定了程序员的程序设计能力。

（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。

数据抽象才是OOP的核心和起源。

• 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。
• 继承指一个类的定义可以基于另外一个已经存在的类，即子类基于父类，从而实现父类代码的重用。以封装为基础，继承可以实现代码复用，需要注意的是，继承更重要的作用是实现多态。
• 多态是指不同的类对象调用同一个签名的成员方法时将执行不同代码的现象。多态是面向对象程序设计的灵活性和可扩展性的基础。

建模如下：

（三）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)

OCP：软件实体（类，模块，函数等）应该对扩充开放，对修改封闭。用以下手段实现：（1）抽象和继承，（2）面向接口编程。

（四）练习

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	20min	7.6%
设计	60min	23.0%
代码实现	120min	41.2%
测试	40min	15.4%
分析总结	60min	23.0%

3. 实现要有伪代码，产品代码，测试代码。

伪代码：
public Complex()        //默认构造方法
public double getReal() {
        return this.real;
    }        //得到实部
public double getImage() {
        return this.img;
    }        //得到虚部
public void setReal(double real) {
        this.real = real;
    }        //设置实部
public void setImage(double img) {
        this.img = img;
    }        //设置虚部
public Complex addComplex(Complex a, Complex b)    //两个复数相加，结果返回
 public Complex decComplex(Complex a, Complex b)    //两个复数相减，结果返回
 public Complex mulComplex(Complex a, Complex b)//两个复数相乘，结果返回
 public Complex divComplex(Complex a, Complex b)//两个复数相除，结果返回

产品代码：
public class Complex {
    double real, img;        //实部和虚部

    public Complex()        //默认构造方法
    {
        this.real = 0;
        this.img = 0;
    }

    public Complex(double real, double img)    //带参数的构造方法
    {
        this.real = real;
        this.img = img;
    }

    public double getReal() {
        return this.real;
    }        //得到实部

    public double getImage() {
        return this.img;
    }        //得到虚部

    public double getReal(Complex c) {
        return c.real;
    }        //得到复数c的实部

    public double getImage(Complex c) {
        return c.img;
    }        //得到复数c的虚部

    public void setReal(double real) {
        this.real = real;
    }        //设置实部

    public void setImage(double img) {
        this.img = img;
    }        //设置虚部

    public Complex addComplex(Complex a, Complex b)    //两个复数相加，结果返回
    {
        Complex temp = new Complex();
        temp.real = a.real + b.real;
        temp.img = a.img + b.img;
        return temp;
    }

    public Complex decComplex(Complex a, Complex b)    //两个复数相减，结果返回
    {
        Complex temp = new Complex();
        temp.real = a.real - b.real;
        temp.img = a.img - b.img;
        return temp;
    }

    public Complex mulComplex(Complex a, Complex b)
    {
        Complex temp = new Complex();
        temp.real = a.real * b.real - a.img * b.img;
        temp.img = a.real * b.img + a.img * b.real;
        return temp;
    }

    public Complex divComplex(Complex a, Complex b)
    {
        Complex temp = new Complex();
        temp.real = (a.real * b.real + a.img * b.img) / (b.real * b.real + b.img * b.img);
        temp.img = (a.img * b.real - a.real * b.img) / (b.real * b.real + b.img * b.img);
        return temp;
    }

    public void printComplex() {
        System.out.println("" + this.real + "+" + this.img + "i");
    }        //输出结果

    public String toString() {
        String fin = " ";
        if (img > 0) {
            fin = real + "+" + img + "i";
        } else if (img < 0) {
            fin = real + "" + img + "i";
        } else {
            fin = fin;
        }
        return fin;
    }
}

测试代码：
public class ComplexTest extends TestCase {
        Complex c = new Complex();
        Complex b = new Complex(2, 6);
        Complex a = new Complex(1, 1);
    @Test
      public void testaddComplex() throws Exception{
        assertEquals("3.0+7.0i",c.addComplex(a,b).toString());
    }
    @Test
      public void testdecComplex() throws Exception{
        assertEquals("-1.0-5.0i",c.decComplex(a,b).toString());
    }
    @Test
      public void testmulComplex() throws Exception{
        assertEquals("-4.0+8.0i",c.mulComplex(a,b).toString());
    }
    @Test
      public void testdivComplex() throws Exception{
        assertEquals("0.2-0.1i",c.divComplex(a,b).toString());
    }

}

4.总结单元测试的好处

程序中的每一项功能都是测试来验证它的正确性。它为以后的开发提供支缓。就算是开发后期，我们也可以轻松的增加功能或更改程序结构，而不用担心这个过程中会破坏重要的东西。而且它为代码的重构提供了保障。这样，我们就可以更自由的对程序进行改进。

（五）实验遇到的问题

1.问题一：在导入jar包时，搜不到自己电脑上的Java文件

解决方法：于是在电脑上自己下载了一个jar包，根据教程Intellij Idea系列之导Jar包成功完成了下载。

2.出现如下图情况：

解决方法：意思是期望值与实际值不符合，要么改期望值为优秀，要么改实际值为满分。