Java程序设计实验指导书版本.docx
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Java程序设计实验指导书版本
《Java程序设计》
实验指导书
武汉科技大学信息科学与工程学院
《Java程序设计》实验教学大纲
实验课程名称：
Java程序设计英文名称：
TheJavaProgrammingLanguage
实验课程性质：
非独立设课应开实验学期：
5
课程编码：
0402004实验学时数：
10
适用专业：
电子信息工程
一、实验教学目的和要求
《JAVA程序设计》是一门实践性很强的专业课程。
通过上机实验，不仅可以帮助学生较好地掌握Java语言和面向对象程序设计的基本概念、基本方法和技巧，同时也可培养学生独立设计程序的能力，理解面向对象的编程思想。
实验教学目的：
1．使学生通过实验，验证书本和课堂教学内容：
逐步理解、体会、消化、巩固和补充课堂所学主要内容;
2．培养学生设计与动手能力：
通过设计性的实验任务，通过实践环节理解Java语言的基本结构和程序设计方法。
通过亲手编程掌握Java语言编程的方法，从而提高学生的分析问题、解决问题的能力和动手能力。
通过实验，要求学生应达到以下实验能力与标准：
1．熟练掌握Java程序的编辑、编译、运行步骤及程序调试的方法，熟练运用Java语言进行面向对象程序设计
2．深入理解面向对象的封装、继承和多态等特性
3．利用Java语言进行异常处理
4．能利用Java语言进行磁盘数据文件的建立及读写操作编程。
5．采用面向对象程序设计思想进行综合程序设计。
二、主要仪器设备（所开实验的主要仪器设备）
每个学生上机使用一台PC机进行程序开发，PC机的硬件、软件环境如下：
1）硬件：
CPUP43.0GHZ256M内存，80G硬盘空间。
2）软件：
操作系统：
WindowsXP
开发工具：
MyEclipse8.5、Jsdk1.6.1_02软件开发包
三、实验项目名称和学时分配
序号
实验项目名称
学时
分配
实验
属性
实验
类型
实验者类别
必开/选开
1
初步的面向对象的程序设计
2
专业类
设计性
本科生
必开
2
面向对象程序设计的继承、多态等特性的练习
2
专业类
设计性
本科生
必开
3
异常类的定义及处理
2
专业类
设计性
本科生
必开
4
文件的读/写操作
2
专业类
设计性
本科生
必开
5
综合程序设计
2
专业类
设计性
本科生
必开
四、实验课考核方式
1.实验报告：
每位同学必须独立书写实验报告，注意：
不得抄袭他人的报告（或给他人抄袭），一旦发现，成绩为零分。
实验报告的内容应包括以下几个部分：
1）按照实验内容和实验步骤要求完成实验任务后，若程序已通过实验指导教师验收，则只在报告中重点给出调试分析过程描述：
包括测试数据、测试输出结果，以及对程序调试过程中存在问题的思考（列出主要问题的出错现象、出错原因、解决方法及效果等）；若程序未完全通过验收，则需再此基础上提交包含详细注释的源程序清单。
2）根据思考题要求，重点描述需求分析、概要设计和详细设计过程，并提交包含详细注释的源程序清单，最后详细描述程序调试分析过程。
2.考核方式
2.1实验课成绩根据学生的实验预习、实验纪律、实验动手能力、实验结果和实验报告等几个部分进行综合评定，并给出优、良、中、及格和不及格共五档成绩。
2.2实验课成绩占课程总成绩的30%。
五、实验指导书及主要参考书
[1]蔡翠平主编唐大仕编著，JAVA程序设计（修订本），北方交通大学出版社清华大学出版社，2007年.
[2]侯捷译，JAVA编程思想（第二版）,机械工业出版社,2002.
[3]丁振凡，Java语言实用教程，北京邮电大学出版社，2005.
[4]丁振凡，Java语言实用教程实验指导，北京邮电大学出版社，北京，2006
目录
实验一初步的面向对象的程序设计练习1
实验二面向对象程序设计的继承、多态等特性的练习6
实验三异常类的定义及处理11
实验四流、文件及基于文本的应用17
实验五综合实验21
主要参考文献23
实验一初步的面向对象的程序设计练习
一、实验目的
1）掌握类和构造方法的定义。
2）掌握创建类实例的方法。
3）初步掌握面向对象的编程思想
二、实验内容
1）编写一个JavaApplication,利用JDK软件包中的工具在命令行方式下编译并运行这个程序，使之能够输出字符串信息“HelloWorld!
”。
（注：
其后的所有实验如无特别说明，均是在MyEclipse8.5环境下编译执行）
2）编写程序实现如下功能：
已知学生类有域变量（姓名、考号、综合成绩、体育成绩）和方法（获取综合成绩、获取体育成绩、显示基本信息），学校类有静态变量（录取分数线）和方法（设置录取分数、获取录取分数线），录取类有方法（获取学生是否符合录取条件，其中录取条件为综合成绩在录取分数线之上，或体育成绩在96分以上并且综合成绩大于300分）。
现要求编写程序输出一组学生对象中被某学校录取的学生基本信息。
三、实验仪器、设备及材料
每个学生上机使用一台PC机进行程序开发，PC机的硬件、软件环境如下：
1）硬件：
CPUP43.0GHZ256M内存，80G硬盘空间。
2）软件：
操作系统：
WindowsXP
开发工具：
MyEclipse8.5、Jsdk1.6.1_02软件开发包
四、实验原理
1）类、域、方法
类体中包括域和方法，都是类的成员。
一个类可以定义多个域和方法。
（1）域也就是类的静态属性，也称为变量、成员变量等，格式为：
类型名域名；
在定义域变量前，还可以加修饰符。
（2）方法是类的动态属性。
Java的方法与其它语言中的函数类似。
由方法头和方法体组成：
修饰符1……返回类型方法名（形参列表）throws异常列表
{
方法体语句；
}
其中，形参列表格式为：
形参类型形参名1，形参类型形参名2
2）类和对象
（1）类（class）：
抽象的集合概念。
类包括系统类库中已定义好的类和用户自定义的类
（2）对象（实例instance）：
实际个体。
创建某个类的具体对象（类似变量声明），具体定义格式为：
类名对象变量=new类名（[参数]）;
（3）构造方法：
构造方法的名字与类名相同。
创建对象时自动调用，并对对象进行初始化操作。
注意：
构造方法前面没有返回类型定义，它没有返回值，也不是void。
[不能return]；JAVA每个类都至少有一个构造方法[系统默认无参数构造方法]；一旦定义了构造方法，系统不再提供默认构造方法。
（4）对象的使用：
要访问或调用一个对象的域或者方法，使用.操作符。
一般形式：
引用对象变量名.域/方法名;如p.sayHello（）;
由于只能用对象变量来访问这个对象的域或方法，不通过引用变量就没有办法访问，体现了面向对象的“封装性”。
3）静态域和静态方法
（1）静态域
用static修饰的域属于类的静态域（静态量,类变量），不用static修饰的为实例变量（实例域）。
静态域的特点如下：
●它们是类的域，不属于任何一个类的具体对象实例。
它保存在类的内存区域的公共存储单元。
●对于该类的任何一个实例对象，静态域是一个公共的存储单元。
●任何一个类的对象访问它，取到的都是相同的值；
●任何一个类的对象修改它，那么也是在对同一个内存单元进行操作。
（2）静态方法
用static修饰的方法属于类的静态方法，又称为类方法。
不用static修饰的方法为实例方法。
类方法的本质是该方法属于整个类，而不是属于某个实例。
静态方法具有如下特点：
●static方法是属于整个类的，它在内存中的代码段将随着类的定义而进行分配和装载。
而非static的方法是属于某个对象的，在这个对象创建时，对象的方法在内存中有自己的代码段。
●static方法不能操纵属于某个对象的成员变量，只能处理属于类的成员变量，即只能处理static域和方法。
●类方法中不能访问实例变量，也不能使用this或super。
●调用类方法可以使用类名，也可以用具体对象名。
五、实验步骤
1）编写一个JavaApplication，利用JDK软件包中的工具编译并运行这个程序。
步骤
（1）：
编写、编译Java源程序。
打开MyEclipse，新建一个java文件，键入如下程序代码：
publicclassHello
{
publicstaticvoidmain（Stringargs[]）
{System.out.println（"Hello,World!
"）;}
}
将文件命名为Hello.java，注意保存文件Hello.java到路径“e:
\自己学号\java\”下。
步骤
（2）：
编译Java源程序
Java源程序编写后，要使用Java编译器（javac.exe）将Java源程序编译成字节码文件。
Java源程序都是扩展名为.java的文本文件。
编译时首先读入Java源程序，然后进行语法检查，如果出现问题就终止编译。
语法检查通过后，生成可执行程序代码即字节码，字节码文件名和源文件名相同，扩展名为.class。
打开命令提示符窗口（MS－DOS窗口）进入Java源程序所在路径e:
\自己学号\java\”。
键入编译器文件名和要编译的源程序文件名，具体如下：
Setpath=%path%;c:
\programfiles\jdk1.6.0_02\bin;
javac-dclassHello.java
按回车键开始编译（注意：
文件名H要大写，否则运行会出问题）。
如果源程序没有错误，则屏幕上没有输出，键入“dir”按回车键后可在当前目录中看到生成了class子目录，在class子目录下有一个同名字的.class文件即“Hello.class”。
否则，将显示出错信息。
步骤（3）：
运行Java程序
按如下命令回到e:
\自己学号\java\目录：
cd..
使用Java解释器（java.exe）可将编译后的字节码文件Hello.class解释为本地计算机代码。
在命令提示符窗口或MS－DOS窗口键入解释器文件名和要解释的字节码文件名：
java–classpathe:
\自己学号\java\classHello
按回车键即开始解释并可看到运行结果。
2）编写程序实现如下功能：
已知学生类有域变量（姓名、考号、综合成绩、体育成绩）和方法（获取综合成绩、获取体育成绩、显示基本信息），学校类有静态变量（录取分数线）和方法（设置录取分数、获取录取分数线），录取类有方法（获取学生是否符合录取条件，其中录取条件为综合成绩在录取分数线之上，或体育成绩在96分以上并且综合成绩大于300分）。
现要求编写程序输出一组学生对象中被某学校录取的学生基本信息。
（注意：
这个程序可以直接在Eclipse集成编辑环境中完成）
步骤
（1）：
定义类Stduent,并添加如下域变量：
Stringname;Stringid;floatcomScore;floatscore;
步骤
（2）：
在类Student中添加如下方法，并编写代码实现具体方法的功能：
Student（Stringname,Stringid,floatcomScore,floatscore）{……}
floatgetcomScore（）{……}
floatgetscore（）{……}
voidprint（）{……}
步骤（3）定义类School,并添加静态变量
staticfloatscoreLine;
添加静态方法
staticfloatgetScoreLine（）{……}
staticvoidsetScoreLine（floatscore）{……}
步骤（4）定义一个Application程序类Enroll并添加方法：
publicstaticvoidmain（Stringargs[]）{……}
staticbooleanisEnroll（Students）{……}
步骤（5）保存文件名为Enroll.java,然后编译、调试和运行程序。
六、实验报告要求
每位同学必须独立书写实验报告，注意：
不得抄袭他人的报告（或给他人抄袭），一旦发现，成绩为零分。
实验报告的内容应包括以下几个部分：
1）按照实验内容和实验步骤要求完成实验任务后，若程序已通过实验指导教师验收，则只在报告中重点给出调试分析过程描述：
包括测试数据、测试输出结果，以及对程序调试过程中存在问题的思考（列出主要问题的出错现象、出错原因、解决方法及效果等）；若程序未完全通过验收，则需再此基础上提交包含详细注释的源程序清单。
2）根据思考题要求，重点描述需求分析、概要设计和详细设计过程，并提交包含详细注释的源程序清单，最后详细描述程序调试分析过程。
七、实验注意事项
1）每个同学必须按时参加实验，并且每次实验前提交程序代码初稿，否则不能进行实验。
2）实验中严禁随意拷贝其他同学的程序或给其他同学拷贝。
3）在实验过程中，爱惜实验器材，避免对实验器材造成不必要的损害。
如发生损坏照价赔偿。
4）在实验用机上使用移动存储设备之前，必须用杀毒软件进行检测，否则不能使用。
5）每位同学完成实验任务后，必须经过实验指导老师验收后方可离开。
实验二面向对象程序设计的继承、多态等特性的练习
一、实验目的
1）掌握类的继承机制。
2）熟悉类中成员变量和方法的访问控制。
3）熟悉方法或构造方法多态性。
4）熟悉接口的定义方法。
二、实验内容
1）编写程序实现如下功能：
已知Person类包含三个公共域变量（姓名、性别、年龄）和一个构造方法，Student类是Person类的派生类，包含两个新的公共域变量（学号、班号）、两个公共方法（修改年龄、显示基本信息）及一个构造方法。
定义一组学生对象，并初始化他们的基本信息，然后依次输出。
2）输入课本例5-4的源程序，观察其运行结果，然后将Shape类分别定义为一个抽象类和接口，然后将源程序进行修改，让其实现相同功能。
三、实验仪器、设备及材料
每个学生上机使用一台PC机进行程序开发，PC机的硬件、软件环境如下：
1）硬件：
CPUP43.0GHZ256M内存，80G硬盘空间。
2）软件：
操作系统：
WindowsXP
开发工具：
MyEclipse8.5、Jsdk1.6.1_02软件开发包
四、实验原理
1）类的继承
面向对象语言允许从一个已有的类[父类]定义新的类[子类]，从而形成继承关系。
父类是所有子类的公共域和公共方法的集合，每个子类是父类的特殊化。
子类继承父类的状态和行为，同时也可以修改父类，并可以添加新的状态和行为。
（1）域的继承和添加
子类可以从父类那里继承所有的没有被private和static修饰的域。
那么子类就无需再重复定义。
还可以在子类中定义其独特的域变量：
（2）方法的继承、覆盖和添加
父类的非private方法也可以被子类自动继承。
同时子类也可以重新定义与父类同名的方法，实现对其的覆盖/重置（override/overlay）。
在覆盖父类方法时注意应保持完全相同的方法名、返回值和参数类型列表，即重写父类中的方法。
另外子类还可以重载父类的方法或添加新的方法。
2）访问修饰符
Java提供4种访问权限:
public、protected、private和默认。
描述
private
默认
protected
public
同一类中
√
√
√
√
同一包中对子类
×
√
√
√
同一包中对非子类
×
√
√
√
不同包中对子类
×
×
√
√
不同包中对非子类
×
×
×
√
3）抽象类和接口
（1）抽象类和抽象方法
一个方法如果没有定义方法体，则称该方法为抽象方法。
包含一个或多个抽象方法的类，称为抽象类。
定义抽象类后，其它类可以对它进行扩充并且通过实现其中的抽象方法，使抽象类具体化。
Java语言中，用abstract关键字来修饰一个类时，这个类叫做抽象类，用abstract关键字来修饰一个方法时，这个方法叫做抽象方法。
抽象类的语法格式如下
abstractClass{…}//抽象类
抽象方法的语法格式如下
abstractreturnTypeabstractMethod（[paramlist]）//抽象方法
抽象类必须被继承，抽象方法必须被重写。
抽象方法只需声明，无需实现，抽象类不能被实例化。
若类中包含了抽象方法，则该类必须被定义为抽象类。
（2）接口
接口是抽象类的一种，只包含常量和方法的定义，而没有方法的实现，且其方法都是抽象方法。
它的用处体现在下面几个方面：
●通过接口指明多个类需要实现的方法。
●通过接口实现不相关类的相同行为，而无需考虑这些类之间的关系。
●通过接口了解对象的交互界面，而无需了解对象所对应的类。
接口的定义包括接口声明和接口体，接口声明的格式如下：
[public]interfaceinterfaceName[extendslistOfSuperInterface]{…}
其中，extends子句与类声明的extends子句基本相同，不同的是一个接口可有多个父接口，用逗号隔开，而一个类只能有一个基类。
4）多态的两种表现形式
（1）同一类中的方法多态（方法重载）：
同一类中允许多个同名方法，通过参数的数量、类型的差异进行区分。
（2）子类对父类方法的重新定义（方法覆盖）：
方法名、返回值和参数形态完全一样。
五、实验步骤
1）编写程序实现如下功能：
已知Person类包含三个公共域变量（姓名、性别、年龄）和一个构造方法，Student类是Person类的派生类，包含两个新的公共域变量（学号、班号）、两个公共方法（构造方法、修改年龄、显示基本信息）和一个构造方法。
定义一组学生对象，并初始化他们的基本信息，然后依次输出。
步骤
（1）：
定义类Person，并添加以下公共域变量
publicStringname;publiccharsex;publicintage;
添加构造方法Person（Stringname,charsex,intage）{……}
步骤
（2）：
基于类Person派生类Student,并添加如下公共域变量和方法
publicStringclassno;publicStringsno;
publicvoidupdateAge（intage）{……}
voidtoString（）{……}
Student（Stringname,charsex,intage,Stringsno,Stringname）
{super（name,sex,age）;
…….
}
步骤（3）：
定义一个包含main方法的Application程序类TestStudentPerson，初
始化一个学生类对象数组,并利用循环语句显示所有学生基本信息。
2）输入课本例5-4的源程序，观察其运行结果，然后将Shape类分别定义为一个抽象类和接口，然后将源程序进行修改，让其实现相同功能。
步骤
（1）：
在编辑调试工具中输入课本例5-4TestVirtualInvoke.java程序，编译运行，观察程序的运行结果，并思考为什么产生这样的结果。
步骤
（2）：
将Shape类定义为abstactclassShape{……},然后重新定义Shape抽象类的派生类Circle、Triangle、Line，最后编译运行，观察程序的运行结果是否和上面的结果相同。
步骤（3）：
将Shape定义为interfaceShape{……},然后基于Shape接口实现类Circle、Triangle、Line，最后编译运行，观察程序的运行结果是否和上面的结果相同。
六、实验报告要求
每位同学必须独立书写实验报告，注意：
不得抄袭他人的报告（或给他人抄袭），一旦发现，成绩为零分。
实验报告的内容应包括以下几个部分：
1）按照实验内容和实验步骤要求完成实验任务后，若程序已通过实验指导教师验收，则只在报告中重点给出调试分析过程描述：
包括测试数据、测试输出结果，以及对程序调试过程中存在问题的思考（列出主要问题的出错现象、出错原因、解决方法及效果等）；若程序未完全通过验收，则需再此基础上提交包含详细注释的源程序清单。
2）根据思考题要求，重点描述需求分析、概要设计和详细设计过程，并提交包含详细注释的源程序清单，最后详细描述程序调试分析过程。
七、实验注意事项
1）每个同学必须按时参加实验，并且每次实验前提交程序代码初稿，否则不能进行实验。
2）实验中严禁随意拷贝其他同学的程序或给其他同学拷贝。
3）在实验过程中，爱惜实验器材，避免对实验器材造成不必要的损害。
如发生损坏照价赔偿。
4）在实验用机上使用移动存储设备之前，必须用杀毒软件进行检测，否则不能使用。
5）每位同学完成实验任务后，必须经过实验指导老师验收后方可离开。
八、思考题
编写一个完整的JavaApplication程序,包含Circle类、Cylinde类、Test类、具体要求如下：
⑴Circle类
①属性
Radius：
double型，表示圆的半径
②方法
doublefindArea（）：
返回圆的面积（半径若为r，则面积为πr2）
doublegetRadius（）：
返回圆的半径
⑵Cylinder类
继承Circle类，并有以下属性和方法：
①属性
length:
double型，表示圆柱体的高
②方法
Cylinder（doubler,doublel）：
构造函数，给圆柱体的半径和高赋初值
doublefindVolume（）：
返回圆柱体的体积
toString（）：
返回圆柱体的半径、高、体积等信息
⑶Test类作为主类要完成测试功能
①生成Cylinder对象②输出对象的描述信息
importjava.io.*;
publicclassTest
{publicstaticvoidmain（Stringargs[]）{}
classCircle//Circle类定义，请填写完整
{finalfloatPI=3.14159f;
doubleradius;
doublegetRadius（）{returnradius;}
Circle（doubler）{}
doublefindArea（）{}
}
classCylinderextendsCircle//Cylinder类定义
{doublelength;
Cylinder（doubler,doublel）{}
doublefindVolume（）{}
publicStringtoString（）{}
}
实验三异常类的定义及处理
一、实验目的
1）了解异常处理方法。
2）熟悉并掌握常见异常的捕获方法。
3）熟悉JDK中已经定义的若干异常类的层次结构
升级会员 