20155219实验二 Java面向对象程序设计
一、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
二、实验步骤
（一）单元测试
(1) 三种代码
1.伪代码：以简洁的自然语言表明设计步骤；伪代码是产品代码最自然的、最好的注释。
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：用以实现特定功能的程序或机器语言。
package exp1;
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：用以对产品代码进行测试的代码。
- 测试一：选取某一合法输入值进行测试
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!");
}
}
测试结果如下
- 测试二：全面覆盖各等级段
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!");
}
}
运行结果如下：
- 测试三：异常情况测试
public class MyUtilTest {
public static void main(String[] args) {
//测试出错情况
if(MyUtil.percentage2fivegrade(-10) != "错误")
System.out.println("test failed 1!");
else if(MyUtil.percentage2fivegrade(115) != "错误")
System.out.println("test failed 2!");
else
System.out.println("test passed!");
}
}
运行结果如下：
出现此错误的 原因是判断不及格时没有要求成绩大于零，因此需要增加对负分的判断：
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";
}
}
之后再次运行程序：
程序通过编译正确运行。
- 测试四：测试分段结点
我们对输入为“0，60，70，80，90，100”这些边界情况进行测试的代码如下：
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!");
}
TDD研究方式
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
以 TDD的方式研究学习StringBuffer
- 源代码如下：
public class StringBufferDemo {
public static String append1(StringBuffer a,String b)
{
return a.append(b).toString();
}
public static char charAt1(StringBuffer a,int i)
{
return a.charAt(i);
}
public static int capacity1(StringBuffer a)
{
return a.capacity();
}
public static int indexof(StringBuffer a,String b)//indexOf() 方法可返回某个指定的字符串值在字符串中首次出现的位置。
{
return a.indexOf(b);
}
public static int length1(StringBuffer a)
{
return a.length();
}
}
- 测试代码如下：
import junit.framework.TestResult;
import org.junit.Test;
import junit.framework.TestCase;
public class StringBufferDemoTest extends TestCase {
StringBuffer buffer = new StringBuffer(20);
@Test
public void testNormal() {
assertEquals("String",StringBufferDemo.append1(buffer,"String"));
assertEquals('r',StringBufferDemo.charAt1(buffer,2));
assertEquals(20,StringBufferDemo.capacity1(buffer));
assertEquals(1,StringBufferDemo.indexof(buffer,"tring"));
assertEquals(6,StringBufferDemo.length1(buffer));
}
}
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。
- 让系统支持Short类，并在MyDoc类中添加测试代码表明添加正确。
代码如下所示：
import java.lang.*;
// Server Classes
abstract class Data {
abstract public void DisplayValue();
}
class Integer extends Data {
int value;
Integer() {
value=100;
}
public void DisplayValue(){
System.out.println (value);
}
}
class Short extends Data{
short value;
Short()
{
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();
}
}
class ShortFactory extends Factory{
public Data CreateDataObject()
{
return new Short();
}
}
//Client classes
class Document {
Data pd;
Document(Factory pf){
pd = pf.CreateDataObject();
}
public void DisplayData(){
pd.DisplayValue();
}
}
//Test class
public class MyDoc {
static Document d;
public static void main(String[] args) {
d = new Document(new ShortFactory());
d.DisplayData();
}
}
其中包含了老师给的支持Integer()类，和字节编写的支持short（）类。
运行结果如下图：
练习
使用TDD的方式设计关实现复数类Complex
1.伪代码：
Complex类要输出实部，输出虚部，并按照a+bi的形式输出复数。
Complex类中有两个变量，实部RealPart和虚部ImaginePart；
方法：
getRealPart(int RealPart);返回实部
getImaginePart(int ImaginePart);返回虚部
add(Complex c);实现复数相加
minus(Complex c);实现复数相减
multiply(Complex c);实现复数相乘
toString(int RealPart,int ImaginePart);将复数输出成a+bi的格式。
最终代码：
public class MyComplex {
private double m;
private double n;
public double getm(double m)
{
return m;
}
public double getn(double n)
{
return n;
}
public void setm(double m)
{
this.m=m;
}
public void setn(double n)
{
this.n=n;
}
public MyComplex(double m, double n) {
this.m = m;
this.n = n;
}
public MyComplex add(MyComplex c) {
return new MyComplex(m + c.m, n + c.n);
}
public MyComplex minus(MyComplex c) {
return new MyComplex(m - c.m, n - c.n);
}
public MyComplex multiply(MyComplex c) {
return new MyComplex(m * c.m - n * c.n, m * c.n + n * c.m);
}
public MyComplex ComplexDiv(MyComplex c)
{
return new MyComplex((m*c.m+n*c.n)/((c.m*c.m)*(c.n*c.n)),(n*c.m-m*c.n)/((c.m*c.m)*(c.n*c.n)));
}
public String toString() {
String str = new String();
if (this.n>=0)
{
str=m+"+"+n+"i";
}
else str=m+"-"+(-n)+"i";
return str;
}
public boolean equals(MyComplex c)
{
if(this.m==c.m&&this.n==c.n)
return true;
else
return false;
}
}
测试代码：
public class MyComplexTest extends TestCase {
MyComplex a = new MyComplex(1, 2);
MyComplex b = new MyComplex(1, -4);
MyComplex c = new MyComplex(19, 0);
MyComplex d = new MyComplex(0, -3);
MyComplex e = new MyComplex(1, 0);
MyComplex f = new MyComplex(1, 0);
@Test
public void testadd()
{
assertEquals("2.0-2.0i",a.add(b).toString());
assertEquals("1.0-1.0i",a.add(d).toString());
}
@Test
public void testminus()
{
assertEquals("0.0+6.0i", a.minus(b).toString());
assertEquals("-18.0+2.0i", a.minus(c).toString());
}
@Test
public void testmultiply()
{
assertEquals("9.0-2.0i", a.multiply(b).toString());
assertEquals("19.0+38.0i", a.multiply(c).toString());
}
@Test
public void testComplexDiv()
{
assertEquals("-0.4375+0.375i",a.ComplexDiv(b).toString());
assertEquals("1.1875+4.75i",c.ComplexDiv(b).toString());
}
@Test
public void testequals()
{
assertEquals(false,a.equals(b));
assertEquals(true,e.equals(f));
}
}
利用StarUML软件进行UML建模
将生成代码稍作修改，可以得到输出如下：
实验总结与体会
这一次的实验我学会了如何使用单元测试，单元测试不仅能保证项目进度还能优化我们的设计，我们可以从测试中发现一些设计时所遗漏的问题，从而改善自己的代码，测试说到底其实也就是一个发现BUG的过程，我们没有必要对一些能够肯定正确的答案进行测试，相反，我们要尽可能把那些觉得容易出错的答案进行测试，这样也就能够更快的发现BUG的所在。
PSP(Personal Software Process)时间
| 步骤 | 耗时 | 百分比 |
|---|---|---|
| 需求分析 | 15min | 12.5% |
| 设计 | 15min | 12.5% |
| 代码实现 | 60min | 50.0% |
| 测试 | 15min | 12.5% |
| 分析总结 | 15min | 12.5% |
