《Java語言程序設計》的課程作業

本文轉載自查看原文 2012-01-03 17:10 4334 Programming

前言：學習編程剛開始最合適的資料可能是一些現成的 bug-free 代碼。由淺入深自己慢慢琢磨，對代碼進行編譯運行，到修改嘗試，到改寫添加新功能，到能夠獨立寫出自己的程序。這學期選了門 Java，雖然沒上過幾節課，不過作業還算是馬馬虎虎的完成了，貼出來便於今后初學者參考。由於我初學 Java，不能保證代碼的編程風格和效率，僅供參考吧。

學習 Java 一開始得確保自己的電腦上有 JRE (Java Runtime Environment)，這樣才能跑程序。可以去官網下一個，設置好環境變量后通過 command window 進行類 dos 命令的操作：將寫好的 Java 程序保存為文本文件 .java，cd 到文件目錄下之后 javac test.java（編譯），生成 .class 文件。然后 java test 即可運行程序。

對於初學者更為推薦的是 eclipse，這是功能強大的集成環境，其實也不光可以用來寫 Java 程序。另外在設計圖形用戶界面時也可以使用 NetBeans，這是類似 Visual Basic 的所見即所得的編輯軟件。在 eclipse 下面新建工程等操作在網上查一下就ok。下面列出這學期的幾次作業：

作業1

設計一個類，要求有一些基本屬性及兩個以上的方法。（可從日常生活中抽取）在類中加入2個不同參數的構造方法。再設計一個類，包含main方法，對上面的類進行應用與測試。該作業要求編程並調試通過。對你設計的類要有詳細的文字說明（類所封裝的內容，屬性、方法的功能與含義等）。

Homework_1.java

1 public class Homework_1
2 {
3      public static void main(String args[])
4     {
5         System.out.println("Hello, Java world!");
6          // define two complex numbers
7         Complex a = new Complex(1.0, 1.0);
8         Complex b = new Complex(-4.0, 3.0);
9         Complex c;
10          // apply basic numerical operations on defined complex objects
11         System.out.println("First one:");
12         a.Show();
13         System.out.println("Second one:");
14         b.Show();
15         System.out.println("Add:");
16         c = Add(a, b);
17         c.Show();
18         System.out.println("Subtract:");
19         c = Subtract(a, b);
20         c.Show();
21         System.out.println("Multiply:");
22         c = Multiply(a, b);
23         c.Show();
24         System.out.println("Divide:");
25         c = Divide(a, b);
26         c.Show();
27     }
28      // definition of basic numerical operations
29      private static Complex Add(Complex a, Complex b)
30     {
31          return new Complex(a.real + b.real, a.imag + b.imag);
32     }
33      private static Complex Subtract(Complex a, Complex b)
34     {
35          return new Complex(a.real - b.real, a.imag - b.imag);
36     }
37      private static Complex Multiply(Complex a, Complex b)
38     {
39          return new Complex(a.real * b.real - a.imag * b.imag, a.real * b.imag + a.imag * b.real);
40     }
41      private static Complex Divide(Complex a, Complex b)
42     {
43          return new Complex((a.real * b.real + a.imag * b.imag) / b.Magnitude(),
44                 (a.imag * b.real - a.real * b.imag) / b.Magnitude());
45     }
46 }
47
48 // Complex number class
49 class Complex
50 {
51      // definition of real and imaginary part
52      double real, imag;
53      // construction
54     Complex( double a, double b)
55     {
56         real = a;
57         imag = b;
58     }
59      // calculate angle
60      double Angle()
61     {
62          return Math.atan(imag / real);
63     }
64      // calculate magnitude
65      double Magnitude()
66     {
67          return Math.sqrt(real * real + imag * imag);
68     }
69      // show this number
70      void Show()
71     {
72         System.out.println("Complex Number: " + real + " + " + imag + "i\n");
73     }
74 }

作業2：設計一個處理復數運算的類，該類中至少有兩個成員方法：復數加法和復數減法運算。在上述類中添加兩個靜態方法：求一個復數的模和求一個復數的復角。設計一個子類，該子類繼承了上述的類，並且至少擁有自己的兩個方法：復數乘法和復數除法。再設計一個類，包含main方法，對上面的類進行應用與測試。

Homework_2.java

1 public class Homework_2
2 {
3      public static void main(String args[])
4     {
5         System.out.println("Hello, Java world!");
6          // define two complex numbers
7         newComplex a = new newComplex(); a.real = 0; a.imag = 1;
8          // apply basic numerical operations on defined complex objects
9         System.out.println("First one:");
10         a.Show();
11         System.out.println("Second one:");
12         System.out.println("Add:");
13         a.Add(0, 1);
14         a.Show();
15         System.out.println("Subtract:");
16         a.Subtract(0, 1);
17         a.Show();
18         System.out.println("Multiply:");
19         a.Multiply(0, 1);
20         a.Show();
21         System.out.println("Divide:");
22         a.Divide(0, 1);
23         a.Show();
24     }
25 }
26
27 // Complex number class
28 class Complex
29 {
30      // definition of real and imaginary part
31      double real, imag;
32      // calculate angle
33      double Angle()
34     {
35          return Math.atan(imag / real);
36     }
37      // calculate magnitude
38      double Magnitude()
39     {
40          return Math.sqrt(real * real + imag * imag);
41     }
42      // show this number
43      void Show()
44     {
45         System.out.println("Complex Number: " + real + " + " + imag + "i\n");
46     }
47      // basic numerical operations
48      void Add( double a, double b)
49     {
50         real = real + a;
51         imag = imag + b;
52     }
53      void Subtract( double a, double b)
54     {
55         real = real - a;
56         imag = imag - b;
57     }
58 }
59
60 // new complex number class
61 class newComplex extends Complex
62 {
63      // more advanced operations
64      void Multiply( double a, double b)
65     {
66          double new_real = real * a - imag * b, new_imag = real * b + imag * a;
67         real = new_real;
68         imag = new_imag;
69     }
70      void Divide( double a, double b)
71     {
72         Complex c = new Complex(); c.real = a; c.imag = b;
73          double new_real = (real * a + imag * b) / c.Magnitude();
74          double new_imag = (imag * a - real * b) / c.Magnitude();
75         real = new_real;
76         imag = new_imag;
77     }
78 }

作業3：編寫一個線段類 MyLine，要求如下：主要屬性有： x ，y ；類型為Point (查看API)。編寫構造方法，如 MyLine(Point p1 , Point p2)。編寫5個成員方法。如：檢查線段是否位於第一象限check()…求線段的長度 length()…判斷兩條直線是否相交(另一線段作為參數)。編寫一點到該線段（或延長線）的距離，其他方法。注：編寫方法時，考慮利用Point類的方法。編寫測試程序。

Homework_3.java

  1 import java.awt.Point;
  2
  3 public class Homework_3
  4 {
  5      public static void main(String args[])
  6     {
  7         System.out.println("Hello, Java world!");
  8          // define two points
  9         Point a = new Point(1, 3);
10         Point b = new Point(3, 1);
11         MyLine l = new MyLine(a, b);
12          // test if in the first quadrant
13          if (l.if_first_Quadrant())
14             System.out.println("This line is in the first quadrant!");
15          else
16             System.out.println("This line is not in the first quadrant!");
17          // print the length of this line
18         System.out.println("The length of this line is " + l.length());
19          // print the mid point of this line
20         Point c = l.midPoint();
21         System.out.println("The mid point is (" + c.getX() + ", " + c.getY() + ")");
22          // print the slope of this line
23         System.out.println("The slope of this line is " + l.direction());
24          // check if the mid point is on the line
25          if (l.if_on_line(c))
26             System.out.println("The mid point is on this line!");
27          else
28             System.out.println("The mid point is not on this line!");
29     }
30 }
31
32 // MyLine class
33 class MyLine
34 {
35      // definition of x and y
36     Point x, y;
37
38     MyLine(Point p1, Point p2)
39     {
40         x = p1; y = p2;
41     }
42
43      // check if this line is in the first Quadrant
44      boolean if_first_Quadrant()
45     {
46          if (x.getX() > 0 && x.getY() > 0 && y.getX() > 0 && y.getY() > 0)
47              return true;
48          else
49              return false;
50     }
51
52      // return the length of this line
53      double length()
54     {
55          return Math.sqrt((x.getX() - y.getX()) * (x.getX() - y.getX()) +
56                 (x.getY() - y.getY()) * (x.getY() - y.getY()));
57     }
58
59      // return midPoint on this line
60     Point midPoint()
61     {
62          return new Point (( int)((x.getX() + y.getX()) / 2), ( int)(x.getY() + y.getY()) / 2);
63     }
64
65      // return direction of the line
66      double direction()
67     {
68          return (x.getY() - y.getY()) / (x.getX() - y.getX());
69     }
70
71      // check if given point is on this line
72      boolean if_on_line(Point p)
73     {
74          if ((p.getX() < x.getX() && p.getX() < y.getX()) ||
75                 (p.getX() > x.getX() && p.getX() > y.getX()))
76              return false;
77          else if ((x.getY() - y.getY()) / (x.getX() - y.getX()) == (x.getY() - p.getY()) / (x.getX() - p.getX()))
78              return true;
79          return false;
80     }
81 }
82
83 // Complex number class
84 class Complex
85 {
86      // definition of real and imaginary part
87      double real, imag;
88      // calculate angle
89      double Angle()
90     {
91          return Math.atan(imag / real);
92     }
93      // calculate magnitude
94      double Magnitude()
95     {
96          return Math.sqrt(real * real + imag * imag);
97     }
98      // show this number
99      void Show()
100     {
101         System.out.println("Complex Number: " + real + " + " + imag + "i\n");
102     }
103      // basic numerical operations
104      void Add( double a, double b)
105     {
106         real = real + a;
107         imag = imag + b;
108     }
109      void Subtract( double a, double b)
110     {
111         real = real - a;
112         imag = imag - b;
113     }
114 }
115
116 // new complex number class
117 class newComplex extends Complex
118 {
119      // more advanced operations
120      void Multiply( double a, double b)
121     {
122          double new_real = real * a - imag * b, new_imag = real * b + imag * a;
123         real = new_real;
124         imag = new_imag;
125     }
126      void Divide( double a, double b)
127     {
128         Complex c = new Complex(); c.real = a; c.imag = b;
129          double new_real = (real * a + imag * b) / c.Magnitude();
130          double new_imag = (imag * a - real * b) / c.Magnitude();
131         real = new_real;
132         imag = new_imag;
133     }
134 }

作業4：完成一個application圖形界面程序。用戶界面要求見如下兩圖：

功能說明：

file菜單包括兩個菜單項（圖1）：

open：打開.gif的圖形文件，並顯示在窗口里。文件名在下面的編輯框中給出（如p1)

exit：結束程序。

edit菜單—包括兩個菜單項（圖2）：

paint：在窗口中畫圖形，圖形的類型及顏色分別由下面的復選框及選擇按扭指定。

clear：清空窗口內容。

該作業要求編程並調試通過。對你設計的類要有詳細的文字說明（類所封裝的內容，屬性、方法的功能與含義等）。

Homework_4.java

  1 import java.awt.*;
  2 import java.awt.event.ActionEvent;
  3 import java.awt.event.ActionListener;
  4 import javax.swing.*;
  5
  6 public class Homework_4
  7 {
  8      // create a simple GUI window
  9      public static void main(String[] args)
10     {
11         MyFrame myFrame = new MyFrame();
12     }
13
14 }
15
16 class MyFrame extends JFrame
17 {
18      private JLabel label;
19      private JFileChooser fileChooser;
20      private JTextArea textArea;
21      private JComboBox comboBox;
22      private ButtonGroup buttonGroup;
23      private String color, shape;
24
25      public MyFrame()
26     {
27          // create and setup the window
28          super("Menu Frame");
29         setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
30         setLocation(300, 300);
31         setSize( new Dimension(700, 500));
32         setResizable( false);
33          try
34         {
35             UIManager.setLookAndFeel(UIManager.getSystemLookAndFeelClassName());
36         }
37          catch (Exception e)
38         {
39             System.out.println("Cannot adapt look and feel.\n");
40         }
41
42          // create menu bar
43         JMenuBar menuBar = new JMenuBar();
44         JMenu fileMenu = new JMenu("File");
45         menuBar.add(fileMenu);
46         JMenu editMenu = new JMenu("Edit");
47         menuBar.add(editMenu);
48         setJMenuBar(menuBar);
49
50          // create and setup open menu item
51         JMenuItem openMenuItem = new JMenuItem("Open");
52         openMenuItem.addActionListener( new ImageOpenListener());
53         fileMenu.add(openMenuItem);
54
55          // create and setup exit menu item
56         JMenuItem exitMenuItem = new JMenuItem("Exit");
57         exitMenuItem.addActionListener( new ActionListener()
58         {
59              public void actionPerformed(ActionEvent e)
60             {
61                 System.exit(0);
62             }
63         });
64         fileMenu.add(exitMenuItem);
65
66          // create paint menu item
67         JMenuItem paintMenuItem = new JMenuItem("Paint");
68         paintMenuItem.addActionListener( new ActionListener()
69         {
70              public void actionPerformed(ActionEvent e)
71             {
72                 textArea.setText( null);
73                 color = buttonGroup.getSelection().getActionCommand();
74                 shape = (String) comboBox.getSelectedItem();
75                 label.setIcon( new MyShape(400, 300));
76                 label.setHorizontalAlignment(SwingConstants.CENTER);
77             }
78         });
79         editMenu.add(paintMenuItem);
80
81          // create clear menu item
82         JMenuItem clearMenuItem = new JMenuItem("Clear");
83         clearMenuItem.addActionListener( new ActionListener()
84         {
85              public void actionPerformed(ActionEvent e)
86             {
87                 label.setText( null);
88                 label.setIcon( null);
89                 textArea.setText( null);
90             }
91         });
92         editMenu.add(clearMenuItem);
93
94          // create label and file chooser to display a image
95         label = new JLabel();
96         getContentPane().add(label, BorderLayout.NORTH);
97         fileChooser= new JFileChooser();
98
99          // create text area
100         textArea = new JTextArea(1, 50);
101         textArea.setEnabled( false);
102
103          // create combo box
104         comboBox = new JComboBox();
105         comboBox.addItem("oval");
106         comboBox.addItem("rectangle");
107         comboBox.addItem("triangle");
108
109          // create radio button
110         JRadioButton radioButtonRed = new JRadioButton("red");
111         radioButtonRed.setActionCommand("red");
112         JRadioButton radioButtonYellow = new JRadioButton("Yellow");
113         radioButtonYellow.setActionCommand("yellow");
114         JRadioButton radioButtonBlue = new JRadioButton("Blue");
115         radioButtonBlue.setActionCommand("blue");
116         buttonGroup = new ButtonGroup();
117         buttonGroup.add(radioButtonRed);
118         buttonGroup.add(radioButtonYellow);
119         buttonGroup.add(radioButtonBlue);
120         radioButtonRed.setSelected( true); // set initial choice for radio button group
121
122          // create a panel containing text area, combo box and radio choice
123         JPanel panel = new JPanel();
124         getContentPane().add(panel, BorderLayout.SOUTH);
125         panel.add(textArea, BorderLayout.WEST);
126         panel.add(comboBox, BorderLayout.CENTER);
127         panel.add(radioButtonRed, BorderLayout.EAST);
128         panel.add(radioButtonYellow, BorderLayout.EAST);
129         panel.add(radioButtonBlue, BorderLayout.EAST);
130
131          // display the window
132         setVisible( true);
133     }
134
135      // create listener for opening images
136      private class ImageOpenListener implements ActionListener
137     {
138          public void actionPerformed(ActionEvent e)
139         {
140             fileChooser.showOpenDialog(MyFrame. this);
141             String imageName = fileChooser.getSelectedFile().getPath();
142             ImageIcon imageIcon = new ImageIcon(imageName);
143             label.setIcon(imageIcon);
144             label.setHorizontalAlignment(SwingConstants.CENTER);
145             textArea.setText(imageName);
146         }
147     }
148
149      // setup MyShape icon to draw different shapes with different colors
150      private class MyShape implements Icon
151     {
152          private int width, height;
153          public MyShape( int wid, int ht)
154         {
155             width = wid;
156             height = ht;
157         }
158          public void paintIcon(Component container, Graphics g, int p, int q)
159         {
160              if (color == "red")
161             {
162                 g.setColor( new Color(255, 0, 0));
163             }
164              else if (color == "yellow")
165             {
166                 g.setColor( new Color(255, 255, 0));
167             }
168              else if (color == "blue")
169             {
170                 g.setColor( new Color(0, 0, 255));
171             }
172              if (shape == "oval")
173             {
174                 g.drawOval(p, q, width - 1, height - 1);
175                 g.fillOval(p, q, width - 1, height - 1);
176             }
177              else if (shape == "rectangle")
178             {
179                 g.drawRect(p, q, width - 1, height - 1);
180                 g.fillRect(p, q, width - 1, height - 1);
181             }
182              else if (shape == "triangle")
183             {
184                 Polygon polygon = new Polygon();
185                 polygon.addPoint(150, 300);
186                 polygon.addPoint(550, 300);
187                 polygon.addPoint(300, 0);
188                 g.drawPolygon(polygon);
189                 g.fillPolygon(polygon);
190             }
191         }
192          public int getIconWidth()
193         {
194              return width;
195         }
196          public int getIconHeight()
197         {
198              return height;
199         }
200     }
201 }

我設計的類有 MyFrame（從 JFrame 繼承而來），MyFrame 封裝了 JMenuBar，JMenuItem，JLabel，JFileChooser，JTextArea，JComboBox，ButtonGroup 等類。另外我還設計了 ImageOpenListener 類（從 ActionListener 繼承而來）以及 MyShape 類（從 Icon 類繼承而來）用來調整所畫圖形的形狀和顏色。

編譯和運行：

作業3最終的界面展示如下：

作業5：將作業4中的程序改為 applet 小程序，並編寫相應的 HTML 文件。

期末大作業：作業題目自定，詳細說明項目的需求。
程序要有明確的功能，調試通過並能正常運行。
程序至少要包含以下知識點：
GUI 圖形界面
多線程
文件I/O或網絡編程
程序代碼在500行以上。
作業要求：
     1、規划出實現這個項目所需要的類；
     2、根據設計要求作出類圖及類相應的關系；
     3、編寫代碼實現設計。

[to be continued]

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