20145220 《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
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。