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：

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。