20155301 《Java程序设计》实验二实验报告

20155301 《Java程序设计》实验二实验报告

一、单元测试和TDD

用程序解决问题时，要学会写以下三种代码：

伪代码
产品代码
测试代码
正确的顺序应为：伪代码（思路）→ 测试代码（产品预期功能）→ 产品代码（实现预期功能），这种开发方法叫“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
基于TDD，可以有效避免过度开发的现象，因为我们只需要让测试通过即可。

任务一：实现百分制成绩转成“优、良、中、及格、不及格”五级制成绩的功能

1.首先要明白自己的程序需要进行哪些操作？要实现什么目标？伪代码可以帮我们理清思路。

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”

2.其次，选择一种语言把伪代码实现，也就成了产品代码

public class MyUtil{
    public static String percentage2fivegrade(int grade){
        //如果成绩小于0，转成“错误”
        if ((grade < 0))
            return "错误";
            //如果成绩小于60，转成“不及格”
        else 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";
            //如果成绩大于100，转成“错误”
        else
            return "错误";
    }
}

3.这是我们就需要写测试代码。根据我们现在的理解，测试代码不就是不断调用System.out.println()：

public class MyUtilTest {
    public static void main(String[] args) {
        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!");
    }
}

任务二：以TDD的方式研究学习StringBuffer

1.这个任务主要锻炼我们自己写JUnit测试用例的能力。老师在教程里给出的程序如下：

public static void main(String [] args){
       StringBuffer buffer = new StringBuffer();
       buffer.append('S');
       buffer.append("tringBuffer");
       System.out.println(buffer.charAt(1));
       System.out.println(buffer.capacity());
       System.out.println(buffer.length());
       System.out.println(buffer.indexOf("tring"));
       System.out.println("buffer = " + buffer.toString());

2.对于这个程序，我们先来看一看哪些方法需要测试？有四个，charAt()、capacity()、length()、indexOf。在产品代码里，我们需要为这四个方法加上返回值，并与我们的断言进行比较。产品代码如下：

public class StringBufferDemo{
   StringBuffer buffer = new StringBuffer();
   public StringBufferDemo(StringBuffer buffer){
       this.buffer = buffer;
   }
   public Character charAt(int i){
       return buffer.charAt(i);
   }
   public int capacity(){
       return buffer.capacity();
   }
   public int length(){
       return buffer.length();
   }
   public int indexOf(String buf) {
       return buffer.indexOf(buf);
   }
}

3.接下来我们需要对调用各种方法的返回值进行猜测。对charAt(int i)的解释为：“返回此序列中指定索引处的 char 值。第一个 char 值在索引 0 处，第二个在索引 1 处，依此类推，这类似于数组索引。”indexOf(String s)则返回输入的子字符串的第一个字母在母字符串的位置。

public class StringBufferDemoTest extends TestCase {
    StringBuffer a = new StringBuffer("StringBuffer");//测试12个字符（<=16）
    StringBuffer b = new StringBuffer("StringBufferStringBuffer");//测试24个字符（>16&&<=34）
    StringBuffer c = new StringBuffer("StringBufferStringBufferStringBuffer");//测试36个字符（>=34）
    @Test
    public void testcharAt() throws Exception{
        assertEquals('S',a.charAt(0));
        assertEquals('g',a.charAt(5));
        assertEquals('r',a.charAt(11));
    }
    @Test
    public void testcapacity() throws Exception{
        assertEquals(28,a.capacity());
        assertEquals(40,b.capacity());
        assertEquals(52,c.capacity());
    }
    @Test
    public void testlength() throws Exception{
        assertEquals(12,a.length());
        assertEquals(24,b.length());
        assertEquals(36,c.length());
    }
    @Test
    public void testindexOf() throws Exception{
        assertEquals(0,a.indexOf("Str"));
        assertEquals(5,a.indexOf("gBu"));
        assertEquals(10,a.indexOf("er"));
    }
}

任务三：对MyDoc类进行扩充，让其支持Short类，初步理解设计模式

1.OCP是OOD中最重要的一个原则，要求软件实体（类，模块，函数等）应该对扩充开放，对修改封闭。也就是说，软件模块的行为必须是可以扩充的，在应用需求改变或需要满足新的应用需求时，我们要让模块以不同的方式工作；同时，模块的源代码是不可改动的，任何人都不许修改已有模块的源代码。OCP可以用以下手段实现：（1）抽象和继承，（2）面向接口编程。

以这道题为例，已有的支持Int型的代码如下：

abstract class Data{
    public abstract void DisplayValue(); 
} 
class Integer extends Data { 
  int value; 
   Integer(){
      value=100;  
   }  
   public void DisplayValue(){
       System.out.println(value); 
   }  
}
class Document { 
     Data pd; 
     Document() { 
        pd=new Integer(); 
     } 
     public void DisplayData(){
        pd.DisplayValue(); 
     }     
} 
public class MyDoc {
    static Document d;    
    public static void main(String[] args) {
        d = new Document(); 
        d.DisplayData();      
    }   
}

2.如果要求支持Short类，Document类要修改构造方法，这还违反了OCP原则。封装、继承、多态解决不了问题了，这时需要设计模式了。

abstract class Data { 
    abstract public void DisplayValue(); 
}
class Integer extends  Data {    
    int value; 
    Integer() {
         value=100; 
    }  
    public void DisplayValue(){
        System.out.println (value);
    } 
 } 
// Pattern Classes 
abstract class Factory { 
   abstract public Data CreateDataObject(); 
}
class IntFactory extends Factory { 
   public Data CreateDataObject(){
     return new Integer(); 
   } 
} 

3.这样一来，我们只需要class Short extends Data、class ShortFactory extends Factory即可使系统支持Short类型，测试代码如下:

public class MyDoc {
    static Document d;
    public static void main(String[] args) {
        d = new Document(new ShortFactory());
        d.DisplayData();
    }
}

任务四：以TDD的方式开发一个复数类Complex

1.经过以上的学习，我们已经可以基本熟练地应用TDD方法，并跟随TDD方法的节奏设计出伪代码、产品代码和测试代码了，这个任务算是对以上学习内容的回顾。

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。
2.测试代码：

public class ComplexTest extends TestCase {
    Complex c1 = new Complex(0, 3);
    Complex c2 = new Complex(-1, -1);
    Complex c3 = new Complex(2,1);
    @Test
    public void testgetRealPart() throws Exception {
        assertEquals(-1.0, Complex.getRealPart(-1.0));
        assertEquals(5.0, Complex.getRealPart(5.0));
        assertEquals(0.0, Complex.getRealPart(0.0));
    }
    @Test
    public void testgetImagePart() throws Exception {
        assertEquals(-1.0, Complex.getImagePart(-1.0));
        assertEquals(5.0, Complex.getImagePart(5.0));
        assertEquals(0.0, Complex.getImagePart(0.0));
    }
    @Test
    public void testComplexAdd() throws Exception {
        assertEquals("-1.0+2.0i", c1.ComplexAdd(c2).toString());
        assertEquals("2.0+4.0i", c1.ComplexAdd(c3).toString());
        assertEquals("1.0", c2.ComplexAdd(c3).toString());
    }
    @Test
    public void testComplexSub() throws Exception {
        assertEquals("1.0+4.0i", c1.ComplexSub(c2).toString());
        assertEquals("-2.0+2.0i", c1.ComplexSub(c3).toString());
        assertEquals("-3.0 -2.0i", c2.ComplexSub(c3).toString());
    }
    @Test
    public void testComplexMulti() throws Exception {
        assertEquals("3.0 -3.0i", c1.ComplexMulti(c2).toString());
        assertEquals("-3.0+6.0i", c1.ComplexMulti(c3).toString());
        assertEquals("-1.0 -3.0i", c2.ComplexMulti(c3).toString());
    }
    @Test
    public void testComplexComplexDiv() throws Exception {
        assertEquals("-1.5 -1.5i", c1.ComplexDiv(c2).toString());
        assertEquals("1.2+0.6i", c1.ComplexDiv(c3).toString());
        assertEquals("-0.6 -0.6i", c2.ComplexDiv(c3).toString());
    }
}

3.产品代码如下：

public class Complex{
    private double r;
    private double i;

    public Complex(double r, double i) {
        this.r = r;
        this.i = i;
    }

    public static double getRealPart(double r) {
        return r;
    }

    public static double getImagePart(double i) {
        return i;
    }

    public Complex ComplexAdd(Complex c) {
        return new Complex(r + c.r, i + c.i);
    }
    public Complex ComplexSub(Complex c) {
        return new Complex(r - c.r, i - c.i);
    }
    public Complex ComplexMulti(Complex c) {
        return new Complex(r * c.r - i * c.i, r * c.i + i * c.r);
    }
    public Complex ComplexDiv(Complex c) {
        return new Complex((r * c.i + i * c.r)/(c.i * c.i + c.r * c.r), (i * c.i + r * c.r)/(c.i * c.i + c.r * c.r));
    }

    public String toString() {
        String s = " ";
        if (i > 0)
            s =  r + "+" + i + "i";
        if (i == 0)
            s =  r + "";
        if (i < 0)
            s = r + " " + i + "i";
        return s;
    }
}

任务五：使用StarUML对实验二中的代码进行建模

UML是一种通用的建模语言，可以非常直观地表现出各个结构之间的关系。