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

1. 严禁抄袭，有该行为者实验成绩归零，并附加其他惩罚措施。

2. 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

(1) 三种代码

·伪代码可以是中文，自己程序的架构理解
·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";}
}

·编写MyUtilTest的测试模块

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!");}
}

编译结果如下：

·只有一组输入的测试是不充分的，我们把一般情况都测试一下，代码如下：

 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!");}
}

·代码运行结果如下：

(2) TDD(Test Driven Devlopment, 测试驱动开发)

(1)a.先写测试代码，然后再写产品代码的开发方法叫“测试驱动开发”（TDD）。
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
b.基于TDD，我们不会出现过度设计的情况，需求通过测试用例表达出来了，我们的产品代码只要让测试通过就可以了。 Java中有单元测试工具JUnit来辅助进行TDD， 红叉说明代码存在语法错误，原因很简单，MyUtil类还不存在，类中的percentage2fivegrade方法也不存在，我们在TDDDemo的src目录中新建一个MyUtil的类，并实现percentage2fivegrade方法
c.测试结果出现了一个绿条（green bar）,说明测试通过了。

(2)TDD的编码节奏是：
增加测试代码、JUnit出现红条、修改产品代码、JUnit出现绿条，任务完成。

（二）面向对象三要素

（1）抽象

（2）封装、继承与多态

（三）设计模式初步

（1）S.O.L.I.D原则

面向对象三要素是“封装、继承、多态”，任何面向对象编程语言都会在语法上支持这三要素。如何借助抽象思维用好三要素特别是多态还是非常困难的，S.O.L.I.D类设计原则是一个很好的指导：

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)

·范例代码如下

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() + "!";}
}

（四）练习

练习内容:

写一个类测试编写的复数类的方法
构造函数，将实部，虚部都置为0
构造函数，创建复数对象的同时完成复数的实部，虚部的初始化
设置实部，设置虚部:复数相加、复数相减、复数相乘

产品代码：

public class Complex {

protected int a;protected int b;public Complex(int a, int b) {this.a = a;this.b = b;
}public String toString() {return this.a + " + " + this.b + "i";
}public static Complex addition(Complex complex1, Complex complex2) {int a = complex1.a + complex2.a;int b = complex1.b + complex2.b;return new Complex(a, b);
}public static Complex subtract(Complex complex1, Complex complex2) {int a = complex1.a - complex2.a;int b = complex1.b - complex2.b;return new Complex(a, b);
}public static Complex multiplication(Complex complex1, Complex complex2) {int a = complex1.a * complex2.a - complex1.b * complex2.b;int b = complex1.b * complex2.a + complex1.a * complex2.b;return new Complex(a, b);
}

}

import java.util.Scanner;

public class ComplexMain {
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner=new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入两个复数的实部和虚部：（a+bi、c+di）");
System.out.printf("a =");
int a=scanner.nextInt();
System.out.printf("b =");
int b=scanner.nextInt();
System.out.printf("c =");
int c=scanner.nextInt();
System.out.printf("d =");
int d=scanner.nextInt();
Complex fushu1=new Complex(a,b);
Complex fushu2=new Complex(c,d);
while(true) {
System.out.println("请输入需要进行的运算：1、ADD 2、SUBTRACT 3、MULTIPLY ");
int choice = scanner.nextInt();
switch (choice) {
case 1:
System.out.println(Complex.addition(fushu1, fushu2));
break;
case 2:
System.out.println(Complex.subtract(fushu1, fushu2));
break;
case 3:
System.out.println(Complex.multiplication(fushu1, fushu2));
break;

            default:System.out.println("ERROR!!!");}}
}

}
```

PSP(Personal Software Process)