20165318 《Java程序设计》实验一（Java开发环境的熟悉）实验报告

一、实验报告封面

课程：Java程序设计班级：1653班姓名：孙晓暄学号：20165318

指导教师：娄嘉鹏 实验日期：2018年4月2日

实验时间：13:45 - 3:25 实验序号：实验一

实验名称：Java开发环境的熟悉

实验题目：实现凯撒密码并进行安全加固，并进行测试（正常情况，异常情况，边界情况）

实验内容：

1.使用JDK编译、运行简单的Java程序；

2.使用IDEA 编辑、编译、运行、调试Java程序。

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，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）；

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

4.严禁抄袭。

二、实验内容及步骤

（一）使用JDK编译、运行简单的java程序

命令行下的程序开发

步骤一（新建文件夹）：打开windows下的git bash → 输入cd java命令进入java目录 → 输入mkdir 20165318test建立以自己学号命名的文件夹 → 输入cd 20165318test进入文件夹 → 输入mkdir exp1建立“实验一”文件夹 → 输入cd exp1进入“实验一”文件夹 → 输入mkdir src ,mkdir bin,建立src和bin文件夹。

步骤二（编译、运行java程序）：使用git bash中的vim编辑器编辑java程序 → 在命令行下编译、运行

（二）使用IDEA编辑、编译、运行、调试Java程序

1、新建「HelloJDB」类，输入如下代码：

2、运行「HelloJDB」，单击运行按钮（或使用Alt+Shift+F10快捷键）

3、设置断点，单步运行。

在需要设置断点的一行左侧单击鼠标，出现红色圆点。比如如下在第七行设置了断点：

在上方Run菜单找到Debug...进行单步调试（或使用Alt+Shift+F9快捷键）：

运行到第七行截止，结果如下：

继续向下单步执行可使用Step Into(快捷键F7)和Step Over（快捷键F8）

① Step Over(F8)：程序向下执行一行（如果当前行有方法调用，这个方法将被执行完毕返回，然后到下一行）

② Step Into(F7):程序向下执行一行。如果该行有自定义方法，则运行进入自定义方法（不会进入官方类库的方法）

③ Force Step Into:进入任何方法

④ Step Out(Shift+F8):如果在调试的时候进入了一个方法，并觉得该方法没有问题，就可以使用stepout跳出该方法，返回到该方法被调用处的下一行语句。值得注意的是，该方法已执行完毕。

⑤ Run to Cursor:将程序运行到光标处。

可使用Resume（快捷键F9）直接运行完毕，如下图：

4、条件断点

如果想查看大循环中出现的问题，可以通过条件断点来解决。如下图所示设置条件断点，使用Resume（快捷键F9）从上一个断点直接运行到此条件断点。

（三）练习:实现凯撒密码并进行安全加固，并进行测试（正常情况，异常情况，边界情况）

『要求』：通过命令行和IDEA两种方式实现，在IDEA下练习调试程序。

1、设计思路

我们知道凯撒密码是一种代换密码。他的基本思想是:通过把字母移动一定的位数来实现加密和解密。明文中的所有字母都在字母表上向后(或向前)按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。位数就是凯撒密码加密和解密的密钥。

我要实现使用凯撒密码在不同密钥下对明文，进行加密；或对密文进行解密。

2、代码撰写

shiyan1.java

/**

 * Created by SXX on 2018/3/31

 */

import java.io.*;

import java.util.Scanner;

public class shiyan1 {

    public static void main(String[] args)  {

        EncryptAndDecrypt person = new EncryptAndDecrypt();

        System.out.print("请选择加密还是解密：（加密输入1，解密输入2）");

        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        int n = scanner.nextInt();

        if (n == 1) {

            System.out.print("请输入明文：");

            Scanner scanner1 = new Scanner(System.in);

            String m = scanner1.nextLine();

            System.out.print("请输入密钥:");

            Scanner scanner2 = new Scanner(System.in);

            int k = scanner2.nextInt();

            try {

                String serct = person.encrypt(m, k);

                System.out.println("密文是：" + serct);

            }

            catch (EadException e){

                System.out.println(e.warnMess());

            }

        } else {

            System.out.print("请输入密文：");

            Scanner scanner1 = new Scanner(System.in);

            String m = scanner1.nextLine();

            System.out.print("请输入密钥:");

            Scanner scanner2 = new Scanner(System.in);

            int k = scanner2.nextInt();

            try {

                String source = person.decrypt(m, k);

                System.out.print("明文是：" + source);

            }

            catch (EadException e){

                System.out.println(e.warnMess());

            }

        }

    }

}

EncryptAndDecrypt.java //凯撒密码

public class EncryptAndDecrypt {

    String encrypt(String sourceString, int password) throws EadException{   //加密算法

        char[] c = sourceString.toCharArray();

        int m = c.length;

        for (int i = 0; i < m; i++) {

            if(c[i]>122||c[i]<65||(c[i]>90&&c[i]<97)){

                throw new EadException(sourceString);

            }

            int mima = (c[i] - 'a' + password) % 26 + 'a';          //加密

            c[i] = (char) mima;

        }

        return new String(c);                                       //返回密文

    }

    String decrypt(String sourceString, int password) throws EadException{   //解密算法

        char[] c = sourceString.toCharArray();

        int m = c.length;

        for (int i = 0; i < m; i++) {

            if(c[i]>122||c[i]<65||(c[i]>90&&c[i]<97)){

                throw new EadException(sourceString);

            }

            int n = c[i] - 'a' - password;

            if (n <= 0) {

                n = n + 26;

            }

            int mima = n % 26 + 'a';          //解密

            c[i] = (char) mima;

        }

        return new String(c);                          //返回明文

    }

}

EadException.java //自定义异常类

public class EadException extends Exception{

    String message;

    public EadException(String sourceString){

        message = "所输入的字符不符合要求";

    }

    public String warnMess(){

        return message;

    }

}

3、运行结果

命令行实现：

正常情况

边界情况

异常情况

IDEA调试：

正常情况

边界情况

异常情况

三、实验过程中遇到的问题

问题1：当输入字母处于临界值时，不能正常字母，出现异常字符，如下图：

解决过程：使用终端计算后发现，解密时，当字母对应ASCII码取余26，如果是负数，就会输出异常字符，在程序中添加if语句，负数是加上26，就可以解决了。
问题2：在使用异常类时，我本来想直接使用IOException异常类，但是程序报错。
解决过程：在查阅Scanner类会出现的异常时发现，IOException异常类用于，参数有流的情况下，而我的代码中没有使用流。因此我自己定义了一个异常类，问题得以解决。

四、实验体会与总结

“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”书上的代码敲的有3000多行了，真正掌握了书上多少知识点我并不清楚。“实践是检验真理的唯一标准。”实验使我将理论用于实际，对课本知识有了更深的理解。

刚开始看到这个题目的时候，感觉不是很难，但仔细分析之后发现，要真正完整的实现凯撒密码，考虑到尽可能多的情况并不容易，我最初只是进行了一个大致的设计，然后就开始上手编代码，其中遇到很多没有想到的情况，就要打断原来的思路，甚至颠覆之前的想法，这使我编写代码的效率大大降低。因此，敲代码前先构思好整体的框架，尽可能多的想会出现的问题及解决方法，在再编写时用细节一点一点的填充。

之前看书时，我不太理解为什么要将不同的类分开，觉得这样查看起来很麻烦。但这次实验使我感觉到编写时将不同的类分开的好处。最初的代码，我将两个大类都放在一起，出现问题时，要一直上下翻看对比，在自定义异常类时，我将所有的类都分开了，一目了然，运行出现问题时，也比较好查看。

这个代码算是我真正自己编写的代码，编完之后，一股成就感油然而生。这次实验不仅使我更加深入的理解了教材上的知识点，而且锻炼了我的思考能力，让我意识到拥有正确的编程思想的重要性。

码云链接：

https://gitee.com/BESTI-IS-JAVA-2018/20165318_sun_xiaoxuan/commit/5657029dda6f33661c8ac71b7ffa4f674d75956c

代码上传截图：

步骤	耗时	百分比
需求分析	4min	4%
设计	5min	5%
代码实现	60min	64%
测试	4min	5%
分析总结	20min	22%