Java 类与对象实践：从代码验证到四则运算开发

Java类与对象实践：从代码验证到四则运算开发

在学习Java类与对象后，通过代码验证课件知识点、完成四则运算开发，能更深入理解面向对象编程思想。以下是我在实践过程中的详细记录，包含知识点验证、问题解决及项目开发过程。

一、课件代码验证与知识点总结

（一）引用类型与原始数据类型差异验证

1. 验证代码

public class TypeTest {public static void main(String[] args) {// 原始数据类型变量定义int value = 100;// 引用类型变量定义（未引用对象时为null）MyClass obj = null;// 为引用类型变量创建对象obj = new MyClass();System.out.println("原始数据类型值：" + value);System.out.println("引用类型对象字段值：" + obj.getValue());}
}class MyClass {private int value = 200;public int getValue() {return value;}
}

2. 验证结果：原始数据类型定义时直接分配内存并赋值；引用类型变量初始为null，仅当通过new创建对象后，才指向实际内存空间。
3. 核心结论：引用类型变量存储对象地址，原始数据类型变量直接存储数据值。

（二）对象判等：==与equals()方法对比

1. 验证代码

public class EqualsTest {public static void main(String[] args) {MyTestClass obj1 = new MyTestClass(100);MyTestClass obj2 = new MyTestClass(100);MyTestClass obj3 = obj1;// 使用==判等System.out.println("obj1 == obj2：" + (obj1 == obj2)); // falseSystem.out.println("obj1 == obj3：" + (obj1 == obj3)); // true// 使用重写后的equals()判等System.out.println("obj1.equals(obj2)：" + obj1.equals(obj2)); // true}
}class MyTestClass {public int value;public MyTestClass(int initValue) {value = initValue;}// 重写equals()方法@Overridepublic boolean equals(Object obj) {if (this == obj) return true;if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) return false;MyTestClass that = (MyTestClass) obj;return value == that.value;}
}

2. 验证结果：==对引用类型比较地址，对原始数据类型比较值；重写后的equals()可实现对象内容（字段值）比较。
3. 注意事项：实际开发中重写equals()需添加参数有效性检测，如判断obj是否为null、是否为同一类实例。

（三）类字段初始化顺序验证

1. 验证代码

public class InitializeOrderTest {public static void main(String[] args) {InitializeBlockClass obj1 = new InitializeBlockClass();System.out.println("无参构造创建对象的field值：" + obj1.field); // 100InitializeBlockClass obj2 = new InitializeBlockClass(300);System.out.println("有参构造创建对象的field值：" + obj2.field); // 300}
}class InitializeBlockClass {// 字段初始值public int field = 200;// 初始化块{field = 100;}// 无参构造public InitializeBlockClass() {}// 有参构造public InitializeBlockClass(int value) {this.field = value;}
}

2. 验证结果：初始化顺序为“字段默认值/初始化块（按代码顺序）→ 构造函数”，构造函数赋值最终生效。
3. 开发建议：实际项目中应保证一个字段仅初始化一次，避免逻辑混乱。

（四）静态成员与静态初始化块验证

1. 验证代码

public class StaticTest {public static void main(String[] args) {Employee emp1 = new Employee("张三");Employee emp2 = new Employee("李四");// 通过类名访问静态字段System.out.println("总员工数（类名访问）：" + Employee.totalEmployees); // 2// 静态方法调用Employee.clearTotal();System.out.println("清空后总员工数：" + Employee.totalEmployees); // 0}
}class Employee {String name;// 静态字段static int totalEmployees;// 静态初始化块static {totalEmployees = 0;System.out.println("静态初始化块执行");}public Employee(String name) {this.name = name;totalEmployees++;}// 静态方法static void clearTotal() {totalEmployees = 0;}
}

2. 验证结果：静态初始化块仅执行一次；静态成员可通过类名或对象名访问，推荐使用类名；静态方法只能访问静态成员。

二、四则运算项目开发过程

（一）阶段1：基础版——生成30道小学四则运算题

1. 功能需求：随机生成30道整数四则运算题（含加减乘除，结果非负），避免除数为0。
2. 核心代码

import java.util.Random;public class ArithmeticGenerator {public static void main(String[] args) {Random random = new Random();// 生成30道题for (int i = 1; i <= 30; i++) {// 随机生成两个1-100的整数int num1 = random.nextInt(100) + 1;int num2 = random.nextInt(100) + 1;// 随机选择运算符（0：加，1：减，2：乘，3：除）int op = random.nextInt(4);String operator = getOperator(op);// 确保减法结果非负、除法除数非0且结果整数while (!isValid(num1, num2, op)) {num1 = random.nextInt(100) + 1;num2 = random.nextInt(100) + 1;}System.out.printf("第%d题：%d %s %d = \n", i, num1, operator, num2);}}// 获取运算符字符串private static String getOperator(int op) {return switch (op) {case 0 -> "+";case 1 -> "-";case 2 -> "*";case 3 -> "/";default -> "+";};}// 验证题目有效性private static boolean isValid(int num1, int num2, int op) {if (op == 1) { // 减法return num1 >= num2;} else if (op == 3) { // 除法return num2 != 0 && num1 % num2 == 0;}return true;}
}

3. 运行效果：控制台依次输出30道符合要求的四则运算题，无无效题目（如负数结果、除数为0）。

（二）阶段2：进阶版——题目去重与可定制

1. 新增功能：支持自定义题目数量、打印方式（控制台/文本文件），并实现题目去重。
2. 核心优化点

• 题目去重：将每道题转换为字符串（如“5+3”），存入HashSet，利用集合不可重复性实现去重。
• 文本文件输出：使用BufferedWriter将题目写入本地文本文件，三题一行排版。

3. 关键代码（去重与文件输出）

import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.util.HashSet;
import java.util.Random;
import java.util.Scanner;
import java.util.Set;public class CustomArithmeticGenerator {public static void main(String[] args) {Scanner scanner = new Scanner(System.in);// 自定义题目数量System.out.print("请输入题目数量：");int count = scanner.nextInt();// 自定义打印方式System.out.print("请选择打印方式（1：控制台，2：文本文件）：");int printType = scanner.nextInt();Set<String> questionSet = new HashSet<>();Random random = new Random();BufferedWriter writer = null;try {if (printType == 2) {writer = new BufferedWriter(new FileWriter("arithmetic_questions.txt"));}// 生成不重复题目while (questionSet.size() < count) {int num1 = random.nextInt(100) + 1;int num2 = random.nextInt(100) + 1;int op = random.nextInt(4);String operator = getOperator(op);if (isValid(num1, num2, op)) {String question = num1 + " " + operator + " " + num2 + " = ";if (!questionSet.contains(question)) {questionSet.add(question);// 按打印方式输出if (printType == 1) {System.out.print(question + "\t");// 控制台每三题换行if (questionSet.size() % 3 == 0) {System.out.println();}} else {writer.write(question);writer.write("\t");if (questionSet.size() % 3 == 0) {writer.newLine();}}}}}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {if (writer != null) {try {writer.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}scanner.close();}System.out.println("\n题目生成完成！");}// 复用getOperator与isValid方法，同阶段1
}

4. 运行效果：输入题目数量（如50）和打印方式（如2）后，本地生成arithmetic_questions.txt文件，文件内三题一行，无重复题目。

（三）阶段3：高级版——答题交互、错题本与数据库连接

1. 新增功能

• 答题交互：用户输入答案，实时判断正误，记录答题时间与错题。
• 错题本与正确率统计：答题结束后显示正确率，支持查看错题并二次答题。
• 文本导入判题：读取阶段2生成的文本文件，批量判题并输出统计结果。
• 数据库连接：使用JDBC连接MySQL，将题目、答题记录存入数据库（需提前创建表）。

2. 核心代码片段（答题交互与错题本）

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Scanner;public class ArithmeticQuiz {// 错题实体类static class WrongQuestion {String question;int userAnswer;int correctAnswer;public WrongQuestion(String question, int userAnswer, int correctAnswer) {this.question = question;this.userAnswer = userAnswer;this.correctAnswer = correctAnswer;}}public static void main(String[] args) {Scanner scanner = new Scanner(System.in);// 假设从阶段2获取题目列表（此处简化为示例题目）List<String> questions = new ArrayList<>();List<Integer> correctAnswers = new ArrayList<>();// 添加示例题目与正确答案questions.add("5 + 3 = ");correctAnswers.add(8);questions.add("10 - 4 = ");correctAnswers.add(6);questions.add("6 * 7 = ");correctAnswers.add(42);List<WrongQuestion> wrongQuestions = new ArrayList<>();int correctCount = 0;long startTime = System.currentTimeMillis();// 答题过程for (int i = 0; i < questions.size(); i++) {System.out.print("请回答第" + (i + 1) + "题：" + questions.get(i));int userAnswer = scanner.nextInt();int correct = correctAnswers.get(i);if (userAnswer == correct) {correctCount++;System.out.println("回答正确！");} else {System.out.println("回答错误，正确答案是：" + correct);wrongQuestions.add(new WrongQuestion(questions.get(i), userAnswer, correct));}}// 答题统计long endTime = System.currentTimeMillis();double accuracy = (double) correctCount / questions.size() * 100;System.out.printf("\n答题结束！用时：%d秒，正确率：%.2f%%\n", (endTime - startTime) / 1000, accuracy);// 错题本功能if (!wrongQuestions.isEmpty()) {System.out.print("是否查看错题本并二次答题？（1：是，2：否）：");int choice = scanner.nextInt();if (choice == 1) {int retryCorrect = 0;for (WrongQuestion wq : wrongQuestions) {System.out.print("二次答题：" + wq.question);int retryAnswer = scanner.nextInt();if (retryAnswer == wq.correctAnswer) {retryCorrect++;System.out.println("回答正确！");} else {System.out.println("仍错误，正确答案是：" + wq.correctAnswer);}}System.out.printf("二次答题正确率：%.2f%%\n", (double) retryCorrect / wrongQuestions.size() * 100);}}scanner.close();}
}

3. 数据库连接说明：需导入MySQL驱动包（如mysql-connector-java-8.0.30.jar），创建arithmetic_questions（存储题目）和answer_records（存储答题记录）表，通过JDBC实现数据插入与查询。

三、实践总结与收获

1. 知识点巩固：通过代码验证，深入理解了引用类型、对象判等、初始化顺序、静态成员等核心概念，纠正了“equals()默认比较地址”“静态方法可访问实例成员”等误区。
2. 开发能力提升：从基础功能到高级交互，逐步掌握了需求分析、逻辑设计、代码优化（如去重、文件操作）的流程，学会了使用集合、IO流、JDBC等技术解决实际问题。
3. 问题解决思路：面对“题目去重”“无效题目过滤”等问题，通过查阅资料、调试代码，学会了利用HashSet特性、添加有效性校验等解决方案，培养了debug能力。

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