20145221 《Java程序设计》实验报告一：Java开发环境的熟悉（Windows+IDEA）
实验要求
- 使用JDK编译、运行简单的Java程序；
- 使用IDEA 编辑、编译、运行、调试Java程序。
实验内容
- 命令行下Java程序开发
- IDEA下Java程序开发、调试
- 练习（通过命令行和IDEA两种方式实现，在IDEA下练习调试程序）
- 实现四则运算，并进行测试
实验步骤（实现四则运算，并进行测试）
前期准备
- 预先安装好JDK，并配置好环境变量，相关操作在 Hello Java ! 中已经进行了说明；
- 继续下载idealC-2016.1.1，安装完毕后在IDEA界面中配置JDK，为后期运行IDEA调试程序做准备。
需求分析
- 四则运算，即要实现基本的加、减、乘、除运算法则，并使结果能在屏幕上正确输出；
- 需要一个主类，设置主函数，提供输入、输出功能，实现计算功能；
- 需要一个“计算器”类，提供“加、减、乘、除”这样一个算法，供主函数调用；
- 需要一个测试类，对基本的易错的输入实例进行测试，检验功能完整性。
设计
- 计算器类的设计：
- 该类不含主函数，仅供调用使用；
- 设计私有成员变量result和flag，result用来记录各个功能函数的计算结果，flag用来判断除法运算是否合法；
- 设计四个计算功能的函数，分别实现加减乘除功能，并通过
this.result来返回计算结果，通过this.flag返回判断是否合法的结果； - 设计两个取值功能的函数，因为result和flag是私有成员变量，不能由别的类直接进行取值，所以设计两个取值的函数，分别为
getResult()和isFlag()。
- 主类的设计：
- 首先要定义接口：
java.util.Scanner;，提供用户输入的功能； - 定义主函数，记录三个输入变量，分别是左右操作数（double型），以及中间的运算符（字符串型）；
- 定义计算器类类变量，实现调用计算器类的功能，针对不同的运算符调用不同功能的计算函数，进而实现计算；
- 将结果进行输出。
- 首先要定义接口：
- 测试类的设计：
- 对一些易错的输入实例进行测试，需要调用主类；
- 修改错误，完成测试。
代码实现 & 测试
IDEA环境下开发：
- 打开IDEA，创建包"lab01"，将实验一所有代码放在该包下，便于编译运行调试；
- 分别创建
class Calculator、class CalculatorDemo和class CalculatorTest； - Calculator类代码：
public class Calculator {
private double result;
private boolean flag = true;
public void add(double a, double b){
this.result = a + b;
}
public void subtract(double a, double b){
this.result = a - b;
}
public void multiply(double a, double b){
this.result = a * b;
}
public void divide(double a, double b){
if(b != 0)
this.result = a / b;
else
this.flag = false;
}
public double getResult(){
return result;
}
public boolean isFlag(){
return flag;
}
}
- CalculatorDemo类代码：
import java.util.Scanner;
public class CalculatorDemo {
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner1 = new Scanner(System.in);
Scanner scanner2 = new Scanner(System.in);
Scanner scanner3 = new Scanner(System.in);
Calculator calculator = new Calculator();
System.out.print("First Number: ");
double a = scanner1.nextDouble();
System.out.print("Calculate Type: ");
String type = scanner2.next();
System.out.print("Second Number: ");
double b = scanner3.nextDouble();
switch (type){
case "+":
calculator.add(a, b);
System.out.println(calculator.getResult());
break;
case "-":
calculator.subtract(a, b);
System.out.println(calculator.getResult());
break;
case "*":
calculator.multiply(a, b);
System.out.println(calculator.getResult());
break;
case "/":
calculator.divide(a, b);
if(calculator.isFlag()) {
System.out.println(calculator.getResult());
break;
}
default:
System.out.println("Error!");
}
}
}
- CalculatorTest类代码：
public class CalculatorTest {
public static void main(String[] args) {
final double TEST1 = 2.7;
final double TEST2 = 0;
boolean flag = true;
Calculator calculator = new Calculator();
calculator.add(TEST1,TEST2);
if(calculator.getResult() != TEST1) {
flag = false;
System.out.println("test failed 1!");
}
calculator.subtract(TEST1,TEST2);
if(calculator.getResult() != TEST1){
flag = false;
System.out.println("test failed 2!");
}
calculator.multiply(TEST1,TEST2);
if(calculator.getResult() != TEST2) {
flag = false;
System.out.println("test failed 3!");
}
calculator.divide(TEST1,TEST2);
if(calculator.isFlag() != false) {
flag = false;
System.out.println("test failed 4!");
}
if(flag)
System.out.println("test passed!");
}
}
- 调试
IDEA中调试很简单，
Ctrl+Shift+F10，即可编译运行；IDEA可以边编译边纠错，所以编译运行时没有发现什么错误；
-
不过通过帮助同学，学到了断点调试、单步执行等方法，可以让JVM只编译你选中的部分，对其中的语法错误可以一句一句纠错，使得发现解决问题的时间大大提高，在此之前，只是按一下编译的按钮，出现错误，逐句查找，比较费时费力。
命令行下开发：
- 代码如上，在DOS命令行下编译执行该代码；
- 编译 & 执行：
在编译时因为该三个类钧属于包lab01下，所以编译时不能直接
javac *.java，这样虽然编译可以通过，但执行的时候无论输入以下哪种代码都会出现如下报错，提示找不到或者无法加载主类Calculator：
所以在编译CalculatorDemo.java文件时，须在命令行下输入以下指令：
javac -d . *.java，这样，JVM会把编译生成的.class文件放在文件夹lab01中，执行时输入指令：java lab01.CalculatorDemo或java lab01.CalculatorTest即可运行以上文件。
分析总结（遇到问题及解决办法）
- 拿到题目后，看见是四则运算，觉得很简单，实现加减乘除不就行了，甚至函数都不用编写，直接通过Java中的运算操作符，然后打印结果不就OK了，不过考虑到实验是实践代码的最好机会，所以就准备运用自己所学，设计一台计算器。
- 问题一：在设计Calculator类时，其中有一个除法功能，当时没顾虑太多，最后想着如果人家输入的除数为0怎么办？这样，就必定要在
divide()函数中加一些别的“特征”，来告诉调用者除法输入参数不合法！所以考虑到了常用的boolean型变量flag，先判断除数是否为0，如果为0，则不再进行除法运算，使flag置为flase；如果不为0，继续除法运算，flag为初始化的值true。这样调用者可以通过isFlag()函数的返回值来判断是否输入有误。 - 问题二：习惯了IDEA的集成开发环境，渐渐对传统的命令行陌生了。为了代码管理的需要，我将本次实验的三个类全部放在了包lab01中，这就使得用命令行编译时要注意了。注意：不能直接使用javac命令编写，因为这三个类属于特定的包中，必须要用
javac -d指令，这样编译的.class文件才能被java指令执行。 - 问题三：仍然是命令行中出现的问题，不能单独编译一个Calculator.java文件（其中含有Calculator类变量），由于刚开始对这一点比较模糊，编译器反复提示“找不到或者无法加载主类”，最后才明白是因为Calculator类根本没有编译，JVM上哪去识别它呢，所以要将Calculator类与CalculatorDemo类一起编译才行，执行
javac -d . *.java指令。
其他（感悟、思考等，可选）
- 这是Java第一次做实验，，也是自己第一次使用对象封装调用等完成了一个简单的小程序。结果可能不重要，因为实现加减乘除并不是很难的一个程序，重要的是在实现计算器功能的同时，让我运用了平时学到的知识，将知识第一次付诸于实践。原本对书本并不理解的知识点，在这次实验中运用了一遍理解就更深刻了，比如在本次实验中用到的对对象封装的技巧，设计出了一个“计算器”，它拥有加减乘除的基本功能，同时也能对输入的对错加以简单的判断。
- 这次实验也让我感到一些不安，因为自己并不能完全独立的完成本次实验。在代码实现的阶段中，有部分经常就忘记怎么敲了，不能确定是否如此，或者IDEA报了错，看着错误类型不知道怎么处理，只知道书中某一页好像讲了这个知识，所以自己只好重新翻课本寻求答案。这说明，在平时的学习过程中，看人家代码容易，自己手敲代码还是一件比较费力的事。读懂代码和会敲代码是两码事，所以要在读懂代码的基础上，多实践，锻炼自己敲代码的能力。
PSP(Personal Software Process)时间：
| 步骤 | 耗时 | 百分比 |
|---|---|---|
| 需求分析 | 10min | 10% |
| 设计 | 20min | 20% |
| 代码实现 | 40min | 40% |
| 测试 | 15min | 15% |
| 分析总结 | 15min | 15% |