20145333 《Java程序设计》第二次实验报告

2014333 《Java程序设计》第二次实验报告

课程：Java程序设计

指导教师：娄嘉鹏

实验日期：2016.04.12

实验名称：Java面向对象程序设计

实验内容

• 初步掌握单元测试和TDD

• 理解并掌握面向对象三要素：封装、继承、多态

• 初步掌握UML建模

• 熟悉S.O.L.I.D原则

• 了解设计模式

实验步骤

（1） 三种代码：当用程序解决问题时，要写三种码：伪代码、产品代码、测试代码。

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”

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";
}
}

测试代码

1、用50分测试：

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!");
}
}

2、测试正常情况：

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!");
}
}

3、输入负分或大于100：

public class MyUtilTest3 {
public static void main(String[] args) {
    //测试出错情况
    if(MyUtil2.percentage2fivegrade(-10) != "错误")
        System.out.println("test failed 1!");
    else if(MyUtil2.percentage2fivegrade(115) != "错误")
        System.out.println("test failed 2!");
    else
        System.out.println("test passed!");
}
}

4、增加对负分的判断后：

public class MyUtil3{
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";
}
}

5、测试边界情况：

public class MyUtilTest4{
public static void main(String[] args) {
    //测试边界情况
    if(MyUtil2.percentage2fivegrade(0) != "不及格")
        System.out.println("test failed 1!");
    else if(MyUtil2.percentage2fivegrade(60) != "及格")
        System.out.println("test failed 2!");
    else if(MyUtil2.percentage2fivegrade(70) != "中等")
        System.out.println("test failed 3!");
    else if(MyUtil2.percentage2fivegrade(80) != "良好")
        System.out.println("test failed 4!");
    else if(MyUtil2.percentage2fivegrade(90) != "优秀")
        System.out.println("test failed 5!");
    else if(MyUtil3.percentage2fivegrade(100) != "优秀")
        System.out.println("test failed 6!");
    else
        System.out.println("test passed!");
}
}

TDD

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：

1、明确当前要完成的功能，记录成一个测试列表

2、快速完成编写针对此功能的测试用例

3、测试代码编译不通过（没产品代码呢）

4、编写产品代码

5、测试通过

6、对代码进行重构，并保证测试通过（重构下次实验练习）

7、循环完成所有功能的开发

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

面向对象三要素

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。

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)

练习

伪代码

第一个复数的实部与虚部：
第二个复数的实部与虚部：
复数的加法运算
复数的减法运算
复数的乘法运算
复数的除法运算

产品代码

public class MyUtil{
  public static Complex{
   //两个复数相加
    double real2 = a.getReal();  
    double image2 = a.getImage();  
    double newReal = real + real2;  
    double newImage = image + image2;  
    Complex result = new Complex(newReal,newImage);  
    return result;   
   //两个复数相减
    double real2 = a.getReal();  
    double image2 = a.getImage();  
    double newReal = real - real2;  
    double newImage = image - image2;  
    Complex result = new Complex(newReal,newImage);  
    return result;   
   //两个复数相乘
   double real2 = a.getReal();  
    double image2 = a.getImage();  
    double newReal = real*real2 - image*image2;  
    double newImage = image*real2 + real*image2;  
    Complex result = new Complex(newReal,newImage);  
    return result;
   //两个复数相除
    double real2 = a.getReal();  
    double image2 = a.getImage();  
    double newReal = (real*real2 + image*image2)/(real2*real2 + image2*image2);  
    double newImage = (image*real2 - real*image2)/(real2*real2 + image2*image2);  
    Complex result = new Complex(newReal,newImage);  
    return result;  
  }
}

测试代码

public class MainClass { // 用于测试复数类

public static void main(String[] args) {
    System.out.println("请输入第一个复数的实部和虚部:");
    Complex data1 = new Complex();
            System.out.println("请输入第二个复数的实部和虚部:");
    Complex data2 = new Complex();
   
    // 以下分别为加减乘除
    Complex result_add = data1.add(data2);
    Complex result_sub = data1.sub(data2);
    Complex result_mul = data1.mul(data2);
    Complex result_div = data1.div(data2);
    
    result_add.print();
    result_sub.print();
    result_mul.print();
    result_div.print();
}
}

测试结果

PSP(Personal Software Process)时间

步骤	耗时	百分比
需求分析	25min	11.9%
设计	30min	14.3%
代码实现	90min	42.9%
测试	45min	21.4%
分析总结	20min	9.5%

总结单元测试的好处

1、在产品代码中，各个类之间相互独立，互不影响，保证代码的独立性并且方便进行再次添加或减少。

2、代码更加清晰明确，模块化更加清晰。

3、代码出现问题时，更加容易进行维护和修改。

4、将产品代码和测试代码分开，更加方便使用者理解。

实验体会

这次实验是java的第二次实验，这次实验主要内容是代码面向对象三要素的应用，以及代码的设计思想以及测试方法。让我了解到想用程序解决实际问题时，不仅是只要写出一个代码就可以了，而是最好写出三种代码：伪代码、产品代码、测试代码，这样的程序才有实际意义。