Java编程内存分析简要

需求1:计算五名学生,一门课程的平均分。
- 分析数据存储:
- - 数组存储数据(1)
  - 数组存储数据(2)
  - 数组存储数据(3)
- 关于需求1使用面向对象程序设计思想的思考。
需求2:计算五名学生,三门课程的平均分。
- 设计类
- 设计类的成员
- 代码实现
- 增加需求：根据每名同学平均成绩进行排序输出。
- - 第1步：定义排序类
  - 第2步：使用Arrays类的sort方法排序
需求3:计算多名学生,多门课程的平均分
- 分析：
- 设计：
- 代码实现
需求4:计算多名学生,多门课程的平均分，并分别按数学、语文、英语成绩排序输出。

需求1:计算五名学生,一门课程的平均分。

分析数据存储:

Java语言中存储数据的方式有几种?
(1)简单变量，例如int age;
(2)数组,例如,int []age，定义一个数组相当于一次定义了多个变量，这些变量都是相同类型的。
(3)集合，集合存储不同类型的多个变量

数组存储数据(1)

package tests;public class Test1 {public static void main(String[] args) {//定义数组存储成绩int[] score = null; //存入成绩for(int i = 0; i < score.length;i++) { score[i] = 80;}//打印成绩for(int i : score) {System.out.print(i+",");}}
}

运行时出现空指针异常。

数组存储数据(2)

Test1之所以出现空指针异常是由于没有给数组score申请内存，接下来给数组score申请内存后如下：

package tests;public class Test2 {public static void main(String[] args) {int[] score = new int[5];for(int i = 0; i < score.length;i++) {score[i] = 80 + i;}for(int i : score) {System.out.println(i+"分");}}
}

数组存储数据(3)

Test2中虽然解决了空指针异常的情况，但是，却无法知道成绩具体所指向的学生是谁？？所以要先创建一个学生类(Students),具体如下：

package tests;public class Test3 {public static void main(String[] args) {// 定义引用类型数组Students[] stu = new Students[2];// 给数学成绩赋值for(int i = 0; i < stu.length;i++) {stu[i].math = 80;}//打印成绩for(Students i : stu) {System.out.println(i+"分");}}
}

解析：出现空指针异常，这是由于只创建了Studnets类，但是没有创建学生对象new Students();。
(连学生对象都不存在，如何给学生对象的数学成绩赋值呢，所以报空指针异常。)

解决办法：创建学生后再给数学成绩赋值。
student class

package tests;public class Students {int math; //数学成绩
}

Test Class

package tests;public class Test4 {public static void main(String[] args) {Students[] stu = new Students[2];//创建学生对象for(int i = 0; i < stu.length;i++) {stu[i] = new Students();}for(int i = 0; i < stu.length;i++) {stu[i].math = 80 + i;}for(Students i : stu) {System.out.println(i.math+"分");}}
}

解释：
首先要明白
基本类型中存储的是真正的数据,引用数据类型存储的都是地址编号。
Students类是引用数组类型，因此，stu[0]或stu[1]存储的是地址，而数学成绩是基本数据类型(int)，其存储的是值。

关于需求1使用面向对象程序设计思想的思考。

相对于简单变量与数组解决这个需求1时,数组更好,因为数组的扩展性好,例如更改了学生数量,数组的维护成本小得多.

但是需求1中的数组实现方式中,如果要增加课程,应该怎么设计呢?显然需要增加数组的个数,让一个数组表示一门课程,有几门课程就定义几个数组。这种设计方法没有体现面向对象的思想,因此无法使用面向对象的特征来解决需求变化的问题.

关于需求1使用面向对象程序设计思想的思考
面向对象认为:万物皆对象,也就是任何事物都是对象.
更具面向对象的思想并结合需求1来设计该程序：

 将班级设计为：班级类(名称,学生,平均分)将学生设计为：学生类(姓名,数学成绩)将程序启动的文件命名为：Tes t.

Student

package tests;public class Student {String name; //姓名int maht;//数学成绩
}

ClassInfo

package tests;public class ClassInfo {String name; //班级名称Student[] stus = new Student[5];//学生public int getMathAverage() {  //数学成绩平均值int sum = 0;for(int i = 0;i < stus.length;i++) {sum += stus[i].maht;}return sum/stus.length;}
}

Test

package tests;import java.util.Random;public class Test {public static void main(String[] args) {// 创建班级ClassInfo cla = new ClassInfo();cla.name = "史莱克学院n期";// 输入班级学生的信息for(int i = 0;i < cla.stus.length;i++) {cla.stus[i].name = "唐"+(i+1);cla.stus[i].maht = new Random().nextInt(40) + 60;System.out.println(cla.stus[i].name + " " + cla.stus[i].maht);}// 计算平均数学成绩int mathAverage = cla.getMathAverage();System.out.println("数学平均成绩："+mathAverage);   }
}

运行结果：“java.lang.NullPointerException”。
分析如下图：

解析：
在创建班级时，学生类也就一并创建了，但是没有创建学生对象；因此在给具体学生对象输入信息时，先要实现对象的实例化。

// 实例化学生对象并输入班级学生的信息for(int i = 0;i < cla.stus.length;i++) {cla.stus[i] = new Student(); //实例化学生对象cla.stus[i].name = "唐"+(i+1);cla.stus[i].maht = new Random().nextInt(40) + 60;}

创建学生对象之后，运行后的Java内存分配如下图：

需求2:计算五名学生,三门课程的平均分。

设计类

面向对象中如何分析问题,设计类,设计类的成员.
分析类:找出问题中描述的名词,每个名词设计为一个类.

例如: 统计班级五个学生数学、语文和英语成绩平均分。

其中的班级, 学生是名词,应该设计为类，因此设计一个班级类和一个学生类,用类图表示类,如下所示

设计类的成员

例如:班级中有学生,因此学生是班级的一个属性;平均分是班级的属性;将班级类设计如下

学生类有数学、语文和英语成绩和学生姓名,学生类的类图如下

代码实现

Student

package tests;public class Student {String name; //姓名int math;//数学成绩int ch; //语文成绩int en; //英语成绩
}

ClassInfo

package tests;public class ClassInfo {String name; //班级名称Student[] stus = new Student[5];//学生int mathAvg; //数学平均成绩int chAvg; //语文平均成绩int enAvg; //英语平均成绩public int getMathAverage() {  //数学成绩平均值int sum = 0;for(int i = 0;i < stus.length;i++) {sum += stus[i].math;}mathAvg = sum/stus.length;return mathAvg;}public int getChAverage() {  //语文成绩平均值int sum = 0;for(int i = 0;i < stus.length;i++) {sum += stus[i].ch;}chAvg = sum/stus.length;return chAvg;}public int getEnAverage() {  //英语成绩平均值int sum = 0;for(int i = 0;i < stus.length;i++) {sum += stus[i].en;}enAvg = sum/stus.length;return enAvg;}
}

Test

package tests;import java.util.Random;public class Test {public static void main(String[] args) {// 创建班级ClassInfo cla = new ClassInfo();cla.name = "史莱克学院n期";// 实例化学生对象并输入班级学生的信息System.out.println("\n\t\t"+cla.name+"成绩单\n\n\t姓名\t数学\t语文\t英语\n");for(int i = 0;i < cla.stus.length;i++) {cla.stus[i] = new Student();//创建学生对象cla.stus[i].name = "唐"+(i+1);cla.stus[i].math = new Random().nextInt(40) + 60;cla.stus[i].ch = new Random().nextInt(40) + 60;cla.stus[i].en = new Random().nextInt(40) + 60;System.out.println("\t"+cla.stus[i].name+ "\t"+cla.stus[i].math+ "\t"+cla.stus[i].ch+ "\t"+cla.stus[i].en);}// 输出平均成绩System.out.println("\n\t数学平均成绩："+cla.getMathAverage());System.out.println("\t语文平均成绩："+cla.getChAverage());System.out.println("\t英语平均成绩："+cla.getEnAverage());}
}

增加需求：根据每名同学平均成绩进行排序输出。

第1步：定义排序类

首先按照数学排序,排序类必须是实现了java.util.Comparator接口的类,并且要实现int compare(Student s1, Student s2)比较方法,该方法返回int类型的数据,当返回值大于0时,表示s1大于s2,当返回值等于0时,表示s1等于s2,当返回值小于0时表示s1小于s2.

AverageScoreComparator

package tests;import java.util.Comparator;public class AverageScoreComparator implements Comparator<Student>{@Overridepublic int compare(Student o1, Student o2) {return (o1.math + o1.ch + o1.en) - (o2.math + o2.ch + o2.en);}}

在ClassInfo类中定义查看成绩的方法shouAvgScore().

public void showAvgScore() {System.out.println("\t姓名\t平均 成绩");for(int i = 0;i < stus.length;i++) {System.out.println("\t"+stus[i].name+"\t平均 成绩"+(stus[i].math + stus[i].ch + stus[i].en)/3);}}

第2步：使用Arrays类的sort方法排序

Arrays.sort(cla.stus,new AverageScoreComparator());

完整的测试类如下：

package tests;import java.util.Arrays;
import java.util.Random;public class Test {public static void main(String[] args) {// 创建班级ClassInfo cla = new ClassInfo();cla.name = "史莱克学院n期";// 实例化学生对象并输入班级学生的信息System.out.println("\n\t\t"+cla.name+"成绩单\n\n\t姓名\t数学\t语文\t英语\n");for(int i = 0;i < cla.stus.length;i++) {cla.stus[i] = new Student();//创建学生对象cla.stus[i].name = "唐"+(i+1);cla.stus[i].math = new Random().nextInt(40) + 60;cla.stus[i].ch = new Random().nextInt(40) + 60;cla.stus[i].en = new Random().nextInt(40) + 60;System.out.println("\t"+cla.stus[i].name+ "\t"+cla.stus[i].math+ "\t"+cla.stus[i].ch+ "\t"+cla.stus[i].en);}// 输出平均成绩System.out.println("\n\t数学平均成绩："+cla.getMathAverage());System.out.println("\t语文平均成绩："+cla.getChAverage());System.out.println("\t英语平均成绩："+cla.getEnAverage());System.out.println("排序前三门成绩平均分");cla.showAvgScore();Arrays.sort(cla.stus,new AverageScoreComparator());System.out.println("排序后三门成绩平均分");cla.showAvgScore();}
}

结果展示：

需求3:计算多名学生,多门课程的平均分

并按数学、语文、英语和总成绩排序。

分析：

被操作的数据是数学、语文和英语，数学、语文和英语属于学生类；需要操作的内容是平均分，平均分属于班级，人数不确定所以不能使用数组，应该使用集合存储数据。

设计：

设计学生类：定义数学、语文和英语属性
设计班级类：定义学生类的集合，定义班级的平均分，定义计算平均分的方法
设计测试类：运行程序

代码实现

Student

public class Student {private String name;private int math;private int ch;private int en;public Student(String name, int math, int ch, int en) {this.name = name;this.math = math;this.ch = ch;this.en = en;}public Student() {}public String getName() {return name;}public int getMath() {return math;}public int getCh() {return ch;}public int getEn() {return en;}public void setName(String name) {this.name = name;}public void setMath(int math) {this.math = math;}public void setCh(int ch) {this.ch = ch;}public void setEn(int en) {this.en = en;}
}

ClassInfo

import java.util.List;public class ClassInfo {private List students;private int avgMath;private int avgCh;private int avgEn;public List getStudents() {return students;}public void setStudents(List students) {this.students = students;}public int getAvgMath() {int sum = 0;for (int i = 0; i < students.size(); i++) {Student stu = (Student) students.get(i);sum += stu.getMath();}avgMath = sum / students.size();return avgMath;}public int getAvgCh() {int sum = 0;for (int i = 0; i < students.size(); i++) {Student stu = (Student) students.get(i);sum += stu.getCh();}avgCh = sum / students.size();return avgCh;}public int getAvgEn() {int sum = 0;for (int i = 0; i < students.size(); i++) {Student stu = (Student) students.get(i);sum += stu.getEn();}avgEn = sum / students.size();return avgEn;}
}

Test

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class Test {public static void main(String[] args) {//      创建班级ClassInfo c1 = new ClassInfo();
//      创建学生Student s1 = new Student("唐1",77,77,77);Student s2 = new Student("唐2",78,78,78);Student s3 = new Student("唐3",79,79,79);Student s4 = new Student("唐4",80,80,80);Student s5 = new Student("唐5",81,81,81);
//      将学生存储到集合中List students = new ArrayList();students.add(s1);students.add(s2);students.add(s3);students.add(s4);students.add(s5);
//      将集合存储到班级中c1.setStudents(students);
//      输出学生的平均成绩System.out.println("平均数学成绩："+c1.getAvgMath());System.out.println("平均数学成绩："+c1.getAvgCh());System.out.println("平均数学成绩："+c1.getAvgEn());}
}

需求4:计算多名学生,多门课程的平均分，并分别按数学、语文、英语成绩排序输出。

只需要在需求3的基础上加以改进就行，不过首先要知道一下两点：

对数组排序，java提供了java.util.Arrays类，调用sort方法实现排序，需要传入比较器
对集合排序，java提供了java.util.Collections类，调用sort方法实现排序，需要传入比较器

针对于数学、语文和英语分别进行比较器的设计如下：
MathComparator

import java.util.Comparator;public class MathComparator implements Comparator<Student> {@Overridepublic int compare(Student o1, Student o2) {return o1.getMath() - o2.getMath();}
}

ChComparator

import java.util.Comparator;public class ChComparator implements Comparator<Student> {@Overridepublic int compare(Student o1, Student o2) {return o1.getCh() - o2.getCh();}
}

EnComparator

import java.util.Comparator;public class EnComparator implements Comparator<Student> {@Overridepublic int compare(Student o1, Student o2) {return o1.getEn() - o2.getEn();}
}

接下来还需要在ClassInfo中添加，查看成绩的方法，如下所示：

public void showByMant(){for (int i = students.size() - 1; i >= 0; i--) {Student stu = (Student) students.get(i);System.out.println(stu.getName() + " " + stu.getMath());}}public void showByCh(){for (int i = students.size() - 1; i >= 0; i--) {Student stu = (Student) students.get(i);System.out.println(stu.getName() + " " + stu.getCh());}}public void showByEn(){for (int i = students.size() - 1; i >= 0; i--) {Student stu = (Student) students.get(i);System.out.println(stu.getName() + " " + stu.getEn());}}

最后在Test类中添加如下代码就可以测试结果了：

//      数学成绩排序后输出Collections.sort(c1.getStudents(),new MathComparator());c1.showByMant();Collections.sort(c1.getStudents(),new ChComparator());c1.showByCh();Collections.sort(c1.getStudents(),new EnComparator());c1.showByEn();

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分析数据存储:

数组存储数据(1)

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设计类

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第2步：使用Arrays类的sort方法排序

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