2016-2017-2 20155302 实验二《Java面向对象程序设计》实验报告

2016-2017-2 20155302 实验二《Java面向对象程序设计》实验报告

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

1.参考Intellj IDEA 简易教程
提交最后三个测试用例都通过的截图，截图上要有画图加水印，输入自己的学号。

2.参考 积极主动敲代码使用JUnit学习Java,
以 TDD的方式研究学习StringBuffer，提交你的单元测试用例和测试通过的截图，截图要加上学号水印。

3.实验二 Java面向对象程序设计
对设计模式示例进行扩充，体会OCP原则和DIP原则的应用，初步理解设计模式用自己的学号%6进行取余运算，根据结果进行代码扩充：

0： 让系统支持Byte类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确

1： 让系统支持Short类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确

2： 让系统支持Boolean类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确

3： 让系统支持Long类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确

4： 让系统支持Float类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确

5： 让系统支持Double类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确

4.以TDD的方式开发一个复数类Complex支持加减乘除。

5.使用StarUML对实验二中的代码进行建模，发类图的截图，加上学号水印。类图中至少两个类。

实验步骤

（一）单元测试

（1）三种代码

（1）伪代码：

	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）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";
    }
}

（3）测试代码：

边界测试：

public class MyUtilTest {
    public static void main(String[] args) {
        //测试边界情况
        if(MyUtil.percentage2fivegrade(0) != "不及格")
            System.out.println("test failed 1!");
        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(60) != "及格")
            System.out.println("test failed 2!");
        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(70) != "中等")
            System.out.println("test failed 3!");
        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(80) != "良好")
            System.out.println("test failed 4!");
        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(90) != "优秀")
            System.out.println("test failed 5!");
        else if(MyUtil.percentage2fivegrade(100) != "优秀")
            System.out.println("test failed 6!");
        else 
            System.out.println("test passed!"); 
    }
}

修改后的实验：


运行通过：

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

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

实验步骤

学习在IDEA下使用TDD

一开始按照娄老师的教程进行，发现失败了！！！

电脑中并没有办法下载娄老师要求的Junit！于是很慌不知所措。
后来看到狄惟佳同学的博客的指导，真的太全面了，在里面找到了解决方法

第二个实验：

第四个实验：

实验代码：

public class Complex {
    double RealPart;
    double ImagePart;
    public Complex(){
        this.ImagePart=0;
        this.RealPart=0;
    }
    public Complex(double RealPart, double ImagePart) {
        this.RealPart = RealPart;
        this.ImagePart = ImagePart;
    }
    public  double getRealPart(){
        return this.RealPart;
    }
    public double getImagePart(){
        return this.ImagePart;
    }

    public double setRealPart(double R){
        this.RealPart = R;
        return R;
    }
    public double setImagePart(double I){
        this.ImagePart = I;
        return I;
    }
    Complex ComplexAdd(Complex a){
        double R = a.getRealPart();
        double I = a.getImagePart();
        double cr = R + this.RealPart;
        double ci = I + this.ImagePart;
        Complex c = new Complex(cr,ci);
        return c;
    }
    Complex ComplexSub(Complex a){
        double R = a.getRealPart();
        double I = a.getImagePart();
        double cr = R - this.RealPart;
        double ci = I - this.ImagePart;
        Complex c = new Complex(cr,ci);
        return c;
    }
    Complex ComplexMultib(Complex a){
        double R = a.getRealPart();
        double I = a.getImagePart();
        double cr = R * this.RealPart;
        double ci = I * this.ImagePart;
        Complex c = new Complex(cr,ci);
        return c;
    }
    Complex ComplexDiv(Complex a){
        double R = a.getRealPart();
        double I = a.getImagePart();
        double cr = R / this.RealPart;
        double ci = I / this.ImagePart;
        Complex c = new Complex(cr,ci);
        return c;
    }
    public String toString() {
        String complex=new String();
        if (ImagePart > 0)
            complex = "(" + RealPart + "+" + ImagePart + "i" + ")";
        if (ImagePart == 0)
            complex = "(" + RealPart + ")" ;
        if (ImagePart < 0)
            complex = "(" + RealPart + "-" + ImagePart + "i" + ")";
        return complex;
    }
}

测试类代码：

import junit.framework.TestCase;
import org.testng.annotations.Test;
import java.math.BigDecimal;

/**
 * Created by hp on 2017/4/20.
 */
public class ComplexTest extends TestCase {
    Complex a=new Complex(14,4);
    Complex b=new Complex(5,-2);
    Complex c=new Complex(2,1);
    Complex d=new Complex(4,0);
    Complex m=new Complex();
    @Test
    public void testGetRealPart() throws Exception {
        assertEquals(14.0,a.getRealPart());
        assertEquals(5.0,b.getRealPart());
    }

    @Test
    public void testGetImagePart() throws Exception {
        assertEquals(4.0,a.getImagePart());
        assertEquals(-2.0,b.getImagePart());
    }

    @Test
    public void testSetRealPart() throws Exception {
        m.setRealPart(1);
        assertEquals(1.0,m.getRealPart());
    }

    @Test
    public void testSetImagePart() throws Exception {
        m.setImagePart(4);
        assertEquals(4.0,m.getImagePart());
    }

    @Test
    public void testComplexAdd() throws Exception {
        m=a.ComplexAdd(b);
        assertEquals("(19.0+2.0i)",m.toString());
        m=a.ComplexAdd(c);
        assertEquals("(16.0+5.0i)",m.toString());
    }

    @Test
    public void testComplexSub() throws Exception {
        m=b.ComplexSub(a);
        assertEquals("(9.0+6.0i)",m.toString());
        m=c.ComplexSub(b);
        assertEquals("(3.0--3.0i)",m.toString());
    }

    @Test
    public void testComplexMultib() throws Exception {
        m=a.ComplexMultib(b);
        assertEquals("(70.0--8.0i)",m.toString());
        m=a.ComplexMultib(c);
        assertEquals("(28.0+4.0i)",m.toString());

    }
    @Test
    public void testComplexDiv() throws Exception {
        m=c.ComplexDiv(a);
        assertEquals("(7.0+4.0i)",m.toString());
        m=c.ComplexDiv(b);
        assertEquals("(2.5--2.0i)",m.toString());

    }

}

面向对象三要素

（1）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。面向对象的思想涉及到软件开发的各个方面，如面向对象分析（OOA）、面向对象设计（OOD）、面向对象编程实现(OOP)。OOA根据抽象关键的问题域来分解系统，关注是什么（what）。OOD是一种提供符号设计系统的面向对象的实现过程，用非常接近问题域术语的方法把系统构造成“现实世界”的对象，关注怎么做（how）,通过模型来实现功能规范。OOP则在设计的基础上用编程语言（如Java）编码。贯穿OOA、OOD和OOP的主线正是抽象。

• 封装：将与某一将数据与相关行为包装在一起以实现信息就隐藏，核心内容是模块化和信息隐藏，与此相伴的是接口的使用。

教材给出的代码：

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 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() + "!";
    }
}
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() + "!";
    }
}

利用StarUML完成建模，得到如下图所示：

（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)

（2）模式与设计模式

模式是某外在环境(Context) 下﹐对特定问题(Problem)的惯用解决之道(Solution)。

（2）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
（3）设计模式实示例

设计模式四个基本元素

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

（四）练习

让系统支持boolean类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确。

实验代码：

 /**
 * Created by lovelysong on 17-4-21.
 */
abstract class Data{
    public abstract void DisplayValue();
}
class Integer extends Data {
    int value;
    Integer(){
        value=100;
    }
    public void DisplayValue(){
        System.out.println(value);
    }
}
class Boolean extends Data{
    boolean value;
    Boolean(){
        value=true;
    }
    public void DisplayValue(){
        System.out.println(value);
    }
}
class Document {
    Data pd;
    Document() {
        pd=new Boolean();
    }
    public void DisplayData(){
        pd.DisplayValue();
    }
}
public class MyDoc {
    static Document d;
    public static void main(String[] args) {
        d = new Document();
        d.DisplayData();
    }
}

运行截图：

PSP(Personal Software Process)时间

步骤	耗时	百分比
需求分析	15min	7.5%
设计	40min	20%
代码实现	80min	40%
测试	50min	25%
分析总结	15min	7.5%