# 20155219实验二 Java面向对象程序设计

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%

参考资料

• Java学习笔记(第8版)

• 《Java学习笔记(第8版)》学习指导

• 实验一 Java开发环境的熟悉