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| 作业学习目标 |
|
第一部分：总结第四章理论知识
（1）面对对象程序设计概述
（2）使用预定义类
1.类 是具有相同属性和行为的一组对象集合
类是构造程序的基本单元
类属于一种抽象数据类型
2.对象 特性：
对象的行为——可以对对象施加哪些操作
对象的状态——当施加那些方法时，对象如何响应？
对象标识——如何辨别具有相同行为与状态的不同对象？
3.类和对象
类是对象的原型 所有属于同一类的对象 都具有相同的特性和操作
类用于定义实体逻辑 对象是实际的实体
类是概念模型，定义对象的所有特性和所需的操作 对象是具体的
（3）知识点概况
（4）文档注释
注释的插入
类注释
方法注释
域注释
通用注释
包与概述注释
注释的抽取
（5）类设计技巧
1.一定要保证数据私有
2.一定要对数据初始化
3.不要在类中使用过多的基本类型
4.不是所有的域都需要独立的域访问器和域更改器
5.将职责过多的类进行分解
6.类名和方法名要能够体现他们的职责
7.优先使用不可变的类
第二部分：实验部分
实验名称：实验三 类与对象的定义及使用
1. 实验目的：
(1) 熟悉PTA平台线上测试环境；
(2) 理解用户自定义类的定义；
(3) 掌握对象的声明；
(4) 学会使用构造函数初始化对象；
(5) 使用类属性与方法的使用掌握使用；
(6) 掌握package和import语句的用途。
3. 实验步骤与内容：
实验1 采用个人账号登录https://pintia.cn/，使用绑定码620781加入PTA平台NWNU-2019CST1教学班（西北师范大学 计算机科学与工程学院 2018级计算机科学与技术），完成《2019秋季西北师范大学面向对象程序设计程序设计能力测试1》，测试时间50分钟。
目的：
（1）掌握Java语言构造基本程序语法知识（ch1-ch3）；
（2）利用Java语言基本程序设计知识，学习设计开发含有一个主类、类内可有多个方法的应用程序。
要求：
作业1：公民身份证号码按照GB11643—1999《公民身份证号码》国家标准编制，由18位数字组成：前6位为行政区划分代码，第7位至14位为出生日期码，第15位至17位为顺序码，第18位为校验码。从键盘输入1个身份证号，将身份证号的年月日抽取出来，按年-月-日格式输出。注意：输入使用Scanner类的nextLine()方法，以免出错。
输入样例:
34080019810819327X
输出样例:
1981-08-19
代码如下：
package project1;
import java.util.Scanner;
public class ID {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Scanner s = new Scanner(System.in);
System.out.println("what is your ID:");
String ID = s.nextLine();
int x= Integer.parseInt(ID.substring(6, 10));
int y= Integer.parseInt(ID.substring(10, 12));
int z= Integer.parseInt(ID.substring(12, 14));
System.out.println("Data of birth:" + x + "-" + y + "-" +z);
s.close();
}
}
运行结果：
作业2：studentfile.txt文件内容是某班同学的学号与姓名，利用此文件编制一个程序，将studentfile.txt文件的信息读入到内存，并提供两类查询功能：（1）输入姓名查询学号；（2）输入学号查询姓名。要求程序具有友好人机交互界面。
编程建议：
（1）从文件中读入学生信息，可以编写如下函数：
public static void StudentsFromFile(String fileName))
（2）输入姓名查找学生学号，可以编写如下函数：
public static String findStudent(String name)
（3）输入学号查找学生姓名，可以编写如下函数：
public static String findStudent(String ID)
代码如下：
package Package;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.util.Scanner;
public class Main {
private static Student students[];
public static void main(String[] args) {
students=new Student[50];
Scanner in = new Scanner(System.in);
try {
readFile("studentfile.txt");
System.out.println("请选择操作，1按姓名，2按学号，3退出");
int i;
while ((i = in.nextInt()) != 3) {
switch (i) {
case 1:
System.out.println("请输入姓名");
String name = in.next();
Student student = findStudentByName(name);
if (student == null) {
System.out.println("没找到");
} else {
System.out.println(student.toString());
}
System.out.println("请选择操作，1按姓名，2按学号，3退出");
break;
case 2:
System.out.println("请输入学号");
String id = in.next();
Student student1 = findStudentById(id);
if (student1 == null) {
System.out.println("没找到");
} else {
System.out.println(student1.toString());
}
System.out.println("请选择操作，1按姓名，2按学号，3退出");
break;
default:
System.out.println("输入有误");
System.out.println("请选择操作，1按姓名，2按学号，3退出");
break;
}
}
} catch (IOException e) {
// TODO 自动生成的 catch 块
e.printStackTrace();
}finally {
in.close();
}
}
public static void readFile(String path) throws IOException {
FileReader reader = new FileReader(path);
BufferedReader br = new BufferedReader(reader);
String result;
int i=0;
while ((result = br.readLine()) != null) {
Student student = new Student();
student.setName(result.substring(13));
student.setID(result.substring(0,12));
students[i]=student;
i++;
}
br.close();
}
public static Student findStudentByName(String name) {
for (Student student : students) {
if (student.getName().equals(name)) {
return student;
}
}
return null;
}
public static Student findStudentById(String Id) {
for (Student student : students) {
if (student.getID().equals(Id)) {
return student;
}
}
return null;
}
}
class Student {
private String name;
private String ID;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public String getID() {
return ID;
}
public void setID(String iD) {
ID = iD;
}
@Override
public String toString() {
// TODO 自动生成的方法存根
return "姓名是：" + name + "学号是：" + ID;
}
}
运行如下：
实验2 导入第4章示例程序并测试。
测试程序1：
编辑、编译、调试运行程序4-2（教材104页）；
结合程序运行结果，掌握类的定义与类对象的用法，并在程序代码中添加类与对象知识应用的注释；
尝试在项目中编辑两个类文件（Employee.java、 EmployeeTest.java ），编译并运行程序。
参考教材104页EmployeeTest.java，设计StudentTest.java，定义Student类，包含name（姓名）、sex（性别）、javascore（java成绩）三个字段，编写程序，从键盘输入学生人数，输入学生信息，并按以下表头输出学生信息表：
姓名 性别 java成绩
4-2源代码：
import java.time.*;
/**
* This program tests the Employee class.
* @version 1.13 2018-04-10
* @author Cay Horstmann
*/
public class EmployeeTest
{
public static void main(String[] args)
{
// fill the staff array with three Employee objects （用三个employee对象填充staff数组 ）
Employee[] staff = new Employee[3]; //构造了一个Employee 数组，并填入三个雇员对象
staff[0] = new Employee("Carl Cracker", 75000, 1987, 12, 15);
staff[1] = new Employee("Harry Hacker", 50000, 1989, 10, 1);
staff[2] = new Employee("Tony Tester", 40000, 1990, 3, 15);
// raise everyone's salary by 5% （把每个人的工资提高5% ）
for (Employee e : staff) //利用Employee 类的raiseSalary 方法将每个雇员的薪水提高5%
e.raiseSalary(5);
// print out information about all Employee objects
for (Employee e : staff)
System.out.println("name=" + e.getName() + ",salary=" + e.getSalary() + ",hireDay="
+ e.getHireDay()); //调用getName 方法，getId方法和getSalary方法将每个雇员的信息打印出来
}
}
class Employee //定义了Employee类
{
private String name;
private double salary;
private LocalDate hireDay;
public Employee(String n, double s, int year, int month, int day) //输入数据
{
name = n;
salary = s;
hireDay = LocalDate.of(year, month, day);
}
public String getName() //获得名称
{
return name;
}
public double getSalary() //获得薪水
{
return salary;
}
public LocalDate getHireDay() //雇佣天数
{
return hireDay;
}
public void raiseSalary(double byPercent) //加薪
{
double raise = salary * byPercent / 100;
salary += raise;
}
}
4-2代码运行结果：
类的定义与类对象的用法：
类是对象的抽象，而对象是类的具体实例。类是抽象的，不占用内存，而对象是具体的，占用存储空间。
对象是通过new className产生的，用来调用类的方法;类的构造方法 。
类的语法
class 类名{
属性
行为
}
类名和文件名要一致，首字母要大写，如果类名是多个单词构成，那么每一个单词首字母都大写。
根据类来创建对象
语法：
类名（数据类型） 变量名 = new 类名()；
给对象赋值属性语法：
对象的变量.属性 = 具体值；
类的对象的方法的调用：
对象的变量名字.方法名(参数);
使用”.”运算符访问对象的属性和方法。定义方法：对象.属性：表示调用类之中的属性； 对象.方法()：表示调用类之中的方法。
编译Employee.java代码：
package project4;
import java.time.LocalDate;
public class Employee {
private String name;
private double salary;
private LocalDate hireDay;
public Employee(String n, double s, int year, int month, int day) //输入数据
{
name = n;
salary = s;
hireDay = LocalDate.of(year, month, day);
}
public String getName() //获得名称
{
return name;
}
public double getSalary() //获得薪水
{
return salary;
}
public LocalDate getHireDay() //雇佣天数
{
return hireDay;
}
public void raiseSalary(double byPercent) //加薪
{
double raise = salary * byPercent / 100;
salary += raise;
}
}
运行结果：
编译EmployeeTest.java代码：
package project4;
public class EmployeeTest {
public static void main(String[] args)
{
// fill the staff array with three Employee objects （用三个employee对象填充staff数组 ）
Employee[] staff = new Employee[3]; //构造了一个Employee 数组，并填入三个雇员对象
staff[0] = new Employee("Carl Cracker", 75000, 1987, 12, 15);
staff[1] = new Employee("Harry Hacker", 50000, 1989, 10, 1);
staff[2] = new Employee("Tony Tester", 40000, 1990, 3, 15);
// raise everyone's salary by 5% （把每个人的工资提高5% ）
for (Employee e : staff) //利用Employee 类的raiseSalary 方法将每个雇员的薪水提高5%
e.raiseSalary(5);
// print out information about all Employee objects
for (Employee e : staff)
System.out.println("name=" + e.getName() + ",salary=" + e.getSalary() + ",hireDay="
+ e.getHireDay()); //调用getName 方法，getId方法和getSalary方法将每个雇员的信息打印出来
}
}
运行结果：
设计StudentTest.java的源代码：
package project4;
import java.util.Scanner;
public class StudentTest { //定义StudentTest类
private String name;
private String sex;
private int javascore;
public StudentTest(String n, String s, int j) //输入数据
{
name = n;
sex = s;
javascore = j;
}
public String getName() //读取名字
{
return name;
}
public String getSex() //读取性别
{
return sex;
}
public int getJavascore() //读取成绩
{
return javascore;
}
public static void main(String[] args)
{
System.out.println("请输入学生人数：");
Scanner in = new Scanner(System.in);
int number = in.nextInt();
StudentTest[] score = new StudentTest[number]; //构造了一个StudentTest数组
for (int i=0;i
运行结果：
测试程序2：
编辑、编译、调试运行程序4-3（教材116）；
结合程序运行结果，理解程序代码，掌握静态域（netxtId）与静态方法（getNextId）的用法，在相关代码后添加注释；
理解Java单元（类）测试的技巧。
程序4-3源代码：
/**
* This program demonstrates static methods.
* @version 1.02 2008-04-10
* @author Cay Horstmann
*/
public class StaticTest
{
public static void main(String[] args)
{
// fill the staff array with three Employee objects (用三个employee对象填充staff数组 )
Employee[] staff = new Employee[3]; //构造了一个Employee 数组，并填入三个雇员对象
staff[0] = new Employee("Tom", 40000);
staff[1] = new Employee("Dick", 60000);
staff[2] = new Employee("Harry", 65000);
// print out information about all Employee objects （打印有关所有员工对象的信息 ）
for (Employee e : staff) //调用getName 方法，getId方法和getSalary方法将每个雇员的信息打印出来
{
e.setId();
System.out.println("name=" + e.getName() + ",id=" + e.getId() + ",salary="
+ e.getSalary());
}
int n = Employee.getNextId(); // calls static method （通过类名调用静态方法 ）
System.out.println("Next available id=" + n);
}
}
class Employee //构造了一个Employee类
{
private static int nextId = 1; //添加了一个静态域nextId
private String name; //实例域定义
private double salary;
private int id;
public Employee(String n, double s) //构造器定义
{
name = n;
salary = s;
id = 0;
}
public String getName() //实例域name的访问器方法
{
return name;
}
public double getSalary() //实例域Salary的访问器方法
{
return salary;
}
public int getId() //实例域Id的访问器方法
{
return id;
}
public void setId()
{
id = nextId; // set id to next available id （将id设置为下一个可用id ）
nextId++;
}
public static int getNextId() //实例域NextId的访问方法
{
return nextId; // returns static field （返回静态字段）
}
public static void main(String[] args) // unit test （单元测试 ） main方法测试
{
Employee e = new Employee("Harry", 50000);
System.out.println(e.getName() + " " + e.getSalary());
}
}
实验结果：
静态域（netxtId）与静态方法（getNextId）的用法
1.静态域
如果将域定义为static，每个类只有一个这样的域。而每一个对象对于所有的实例域都有自己的一份拷贝。
例如，假定需要给每一个记雇员赋予惟一的标识
码。这里给Employee类添加一个实例域id和一个静态域nextId：
class Employee{
private int id;
private static int nextId = 1;
}
现在，每一个雇员对象都有一个自己的id域，但这个类的所有实例将共享一个nextId域。换句话说，如果有1000个Employee对象，则有1000个实例域id。但是，只有一个静态nextId。即使没有一个雇员对象，静态域nextId也是存在的。它属于类，而不属于任何独立的对象.
2.静态方法
静态方法是一种不能向对象实施操作的方法。
例如，Math类的pow方法就是一个静态方法。Math.pow(x,a)计算x的a次幂。在计算时，不使用任何Math对象。因为静态方法不能操作对象，所以不能在静态方法中访问实例域。但是，静态方法可以访问自身类中的静态域。
示例：
public static int getNextId(){
return nextId;//return static field
}
可以通过类名调用这个方法： int n = Employee.getNextId();
在下面两种情况使用静态方法：
（1）一个方法不需要访问对象的状态，其所需参数都是通过显示参数来提供(例如：Math.pow())。
（2）一个方法只需要访问类的静态域(例如：Employee.getNextId)。
Java单元（类）测试的技巧
单元测试（unit testing），是指对软件中的最小可测试单元进行检查和验证。比如我们可以测试一个类，或者一个类中的一个方法。
单元测试好处：它是一种验证行为、设计行为、编写文档的行为、具有回归性。
JUnit跟用main方法测试区别：
JUnit的结果更加直观，直接根据状态条的颜色即可判断测试是否通过，而用main方法你需要去检查他的输出结果，然后跟自己的期望结果进行对比，才能知道是否测试通过。
JUnit让我们同时运行多个测试变得非常方便。
测试程序3：
编辑、编译、调试运行程序4-4（教材121）；
结合程序运行结果，理解程序代码，掌握Java方法参数的用法，在相关代码后添加注释；
4-4源代码：
/**
* This program demonstrates parameter passing in Java.
* @version 1.01 2018-04-10
* @author Cay Horstmann
*/
public class ParamTest
{
public static void main(String[] args)
{
/*
* Test 1: Methods can't modify numeric parameters (测试1：方法无法修改数值参数 )
*/
System.out.println("Testing tripleValue:");
double percent = 10; //按值调用
System.out.println("Before: percent=" + percent);
tripleValue(percent);
System.out.println("After: percent=" + percent);
/*
* Test 2: Methods can change the state of object parameters (测试2：方法可以改变对象参数的状态 )
*/
System.out.println("\nTesting tripleSalary:");
var harry = new Employee("Harry", 50000);
System.out.println("Before: salary=" + harry.getSalary());
tripleSalary(harry);
System.out.println("After: salary=" + harry.getSalary());
/*
* Test 3: Methods can't attach new objects to object parameters (测试3：方法不能将新对象附加到对象参数 )
*/
System.out.println("\nTesting swap:");
var a = new Employee("Alice", 70000);
var b = new Employee("Bob", 60000);
System.out.println("Before: a=" + a.getName());
System.out.println("Before: b=" + b.getName());
swap(a, b); //实现交换数据的效果
System.out.println("After: a=" + a.getName());
System.out.println("After: b=" + b.getName());
}
public static void tripleValue(double x) // doesn't work (不工作)
{
x = 3 * x; //将一个参数值增加至3倍
System.out.println("End of method: x=" + x);
}
public static void tripleSalary(Employee x) // works (工作)
{
x.raiseSalary(200); //对象引用作为参数，可实现将一个雇员的薪金提高两倍的操作
System.out.println("End of method: salary=" + x.getSalary());
}
public static void swap(Employee x, Employee y)
{
Employee temp = x; //交换两个对象
x = y;
y = temp;
System.out.println("End of method: x=" + x.getName());
System.out.println("End of method: y=" + y.getName());
}
}
class Employee // simplified Employee class （简化员工类别 ） 定义了一个Employee类
{
private String name;
private double salary;
public Employee(String n, double s) //输入数据
{
name = n;
salary = s;
}
public String getName() //读取名字
{
return name;
}
public double getSalary() //读取薪水
{
return salary;
}
public void raiseSalary(double byPercent) //加薪
{
double raise = salary * byPercent / 100;
salary += raise;
}
}
运行结果：
Java 中方法参数的使用情况:
一个方法不能修改一个基本数据类型的参数 (即数值型或布尔型)。
一个方法可以改变一个对象参数的状态。
一个方法不能让对象参数引用一个新的对象。
测试程序4：
编辑、编译、调试运行程序4-5（教材129）；
结合程序运行结果，理解程序代码，掌握Java用户自定义类的用法，掌握对象构造方法及对象使用方法，在相关代码后添加注释。
程序4-5源代码：
import java.util.*;
/**
* This program demonstrates object construction.
* @version 1.02 2018-04-10
* @author Cay Horstmann
*/
public class ConstructorTest
{
public static void main(String[] args)
{
// fill the staff array with three Employee objects (用三个employee对象填充staff数组 )
var staff = new Employee[3]; ////构造了一个Employee 数组，并填入三个雇员对象
staff[0] = new Employee("Harry", 40000);
staff[1] = new Employee(60000);
staff[2] = new Employee();
// print out information about all Employee objects （打印有关所有员工对象的信息 ）
for (Employee e : staff)
System.out.println("name=" + e.getName() + ",id=" + e.getId() + ",salary="
+ e.getSalary()); ////调用getName 方法，getId方法和getSalary方法将每个雇员的信息打印出来
}
}
class Employee //定义了一个Employee类
{
private static int nextId; //静态域nextId
private int id;
private String name = ""; // instance field initialization（实例字段intialization）
private double salary;
// static initialization block （静态intialization块）
static //标记关键字static
{
var generator = new Random();
// set nextId to a random number between 0 and 9999 （将nextId设置为0到999之间的随机值）
nextId = generator.nextInt(10000); //将雇员的ID的起始值赋予一个小于10000的随机整数
}
// object initialization block （对象intialization块）
{
id = nextId;
nextId++;
}
// three overloaded constructors //三个重载的构造
public Employee(String n, double s)
{
name = n;
salary = s;
}
public Employee(double s)
{
// calls the Employee(String, double) constructor
this("Employee #" + nextId, s); //调用this关键字，调用同一类的另一个构造器。
//当调用new Employee(60000)时，Employee（double）构造器将调用Employee(String, double)构造器
}
// the default constructor //错误的构造器
public Employee()
{
// name initialized to ""--see above
// salary not explicitly set--initialized to 0
// id initialized in initialization block
}
public String getName() //实例域name的访问器方法
{
return name;
}
public double getSalary() //实例域Salary的访问器方法
{
return salary;
}
public int getId() //实例域Id的访问器方法
{
return id;
}
}
运行结果：
Java用户自定义类的用法
自定义类：
1. 一种是java中已经定义好的类，如之前用过的Scanner类、Random类，直接拿过来用就可以了。
2. 另一种是需要我们自己去定义的类，我们可以在类中定义多个方法和属性来供我们实际的使用。
定义类的格式
public class 类名{
定义属性：
事物的基本特征，可以通过变量来定义属性，比如人的姓名:private String name = “张飞”;
修饰符 数据类型 变量名 = 值;
定义方法:
用来定义该事物的具体功能的。
修饰符 返回值类型 方法名(参数列表){
}
}
对象构造方法及对象使用方法
构造方法就是类构造对象时调用的方法，主要用来实例化对象。
使用new + 构造方法 创建一个对象。
构造方法与类同名且没有返回值。
测试程序5：
编辑、编译、调试运行程序4-6、4-7（教材135）；
结合程序运行结果，理解程序代码，掌握Java包的定义及用法，在相关代码后添加注释；
程序4-6源代码：
import com.horstmann.corejava.*; //import语句导入包
// the Employee class is defined in that package （Employees类在该包中定义）
import static java.lang.System.*; //静态导入System类
/**
* This program demonstrates the use of packages.
* @version 1.11 2004-02-19
* @author Cay Horstmann
*/
public class PackageTest
{
public static void main(String[] args)
{
// because of the import statement, we don't have to use
// com.horstmann.corejava.Employee here
var harry = new Employee("Harry Hacker", 50000, 1989, 10, 1);
harry.raiseSalary(5);
// because of the static import statement, we don't have to use System.out here
out.println("name=" + harry.getName() + ",salary=" + harry.getSalary());
}
}
运行结果：
程序4-7源代码：
package com.horstmann.corejava; //将类放入包中
// the classes in this file are part of this package （这个文件中的类就是这个包中的一部分）
import java.time.*; //java.time包的引入
// import statements come after the package statement （import语句位于package语句之后）
/**
* @version 1.11 2015-05-08
* @author Cay Horstmann
*/
public class Employee
{
private String name; //实例域定义
private double salary;
private LocalDate hireDay;
public Employee(String name, double salary, int year, int month, int day) //构造器定义
{
this.name = name; //this用来引用当前对象
this.salary = salary;
hireDay = LocalDate.of(year, month, day);
}
public String getName() //实例域name的访问器方法
{
return name;
}
public double getSalary() //实例域Salary的访问器方法
{
return salary;
}
public LocalDate getHireDay() //实例域HireDay的访问器方法
{
return hireDay;
}
public void raiseSalary(double byPercent)
{
double raise = salary * byPercent / 100;
salary += raise;
}
}
运行结果：
Java包的定义及用法：
1.包的本质就属于一个文件夹，用来解决类名称重名的问题。
关键字：package
打包编译命令： javac -d . 类名.java
-d: 表示生成目录， 根据package定义生成
. :表示在当前所在目录生成子目录
2.包的导入
关键字：import
自动匹配编译顺序（在当前目录下按照主类的使用情况自动编译）
javac -d . ./*.java
3.系统常用包
java.lang:系统常用基础类（String Object 包装类），JDK1.1之后自动导入
java.util：java提供的工具程序包（集合类， ArrayList MashMap），需要手工导入
juc：java.util.concurrent：并发程序包
4.访问控制权限
private < default(包访问权限) < protected （继承访问权限）< public
4. 实验总结：
通过本次实验，掌握了类与对象的基础概念，理解类与对象的关系，对象与对象变量的关系，预定义类Date、LocalDate类的常用API，户自定义类的语法规则，包括实例域、静态域、构造器方法、更改器方法、访问器方法、静态方法、main方法、方法参数的定义要求，对象的构造方法、定义方法及使用要求，重载概念及用法，包的概念及用法。有些地方理解的还不透彻。对于程序设计的作业，导入studentfile.txt文件的这个编程，感觉还不是很明白，难度较大。这章对象与类的学习是个重点，仍需要多加努力下功夫，才能真正掌握吧，继续努力啊。