《Java语言程序设计Ⅰ》实验指导书.docx
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《Java语言程序设计Ⅰ》实验指导书
《Java语言程序设计Ⅰ》实验指导书
一、实验的地位、作用
Java语言程序设计实验作为课程实践性环节之一，是教学过程中必不可少的重要内容。
通过计算机实验和案例分析，使学生加深理解、验证巩固课堂教学内容；增强高级语言程序设计的感性认识；掌握程序设计的基本方法；培养学生理论与实践相结合的能力。
二、实验开设对象
本实验开设对象为《Java语言程序设计Ⅰ》课程的学习者（信息与计算科学专业本科生），实验为必修内容。
三、基本原理及课程简介
Java语言程序设计是必修基础课程。
本课程以BlueJ为工具，主要介绍面向对象的程序设计方法，Java面向对象程序设计语言和面向对象程序设计工具。
使学生掌握面向对象的思想方法，是后续专业课程的基础。
四、指导教师
原则上由Java语言程序设计讲授教师负责，由年轻教师担任主要的实验指导教师，实验室人员配合指导。
指导教师应在每次实验前讲清实验目的、基本原理、实验要求等，指导学生在规定的时间内完成相关课程实验。
五、实验设备配置
每人配置1台电脑，安装有JDK，以及BlueJ、Eclipse或者JBuilder。
六、考核与报告
1．实验后，学生将实验结果等内容写出实验报告，符合实验教学的要求，并得到指导教师的认可。
2．指导教师对每份实验报告进行审阅、评分。
3．该实验程依附于理论课，实验课的成绩记入课程平时成绩，占总成绩的25%
实验一 JDK运行环境的安装、配置与运行
一、实验课时
2课时。
二、实验目的
1．掌握下载并安装JDK软件包的方法。
2．掌握在JDK环境下编写、编译与运行Java程序的方法。
3．了解Java语言的概貌。
4．了解设置环境变量，命令行编译Java程序的方法。
三、实验内容和要求
内容：
1．安装JDK软件包并进行配置。
（1）配置JDK运行环境：
a）配置windows的path环境变量。
将安装的J2SDK（注意：
必须安装J2SDK）的bin文件夹的完整路径添加到path系统变量中，如图3－4所示。
图1－1path系统变量的配置
b）配置CLASSPATH系统变量。
如果系统变量中不存在classpath，则“新建”之。
将J2SDK的lib文件夹的完整路径写入。
如图3－5。
图1－2CLASSPATH系统变量的配置
（2）进入DOS虚拟环境（控制台窗口）；
（3）将实验1的程序保存在d：
\example文件夹下；
（4）使用javac命令编译程序；（如图3－6）
（5）使用java运行程序。
注意包中程序的编译与运行方法。
图1－3利用JDK环境编译运行Java应用程序
2．使用文本编辑工具软件（记事本、UltraEdit等），创建一个文本文件，并输入如下的Java程序源代码。
publicclassHello
{
publicstaticvoidmain（Stringargs[]）
{
System.out.println（"hello,java!
"）;
}
}
3．使用JDK命令编译并运行这个Java程序，在屏幕上输出”hello,java!
”。
4．浏览运行2-3个JDK自带的Applet应用小程序，并将运行结果截屏。
要求：
1、独立完成；并以实际上机操作计成绩；
2、所有上机实验必须在下一次实验之前完成，否则此次实验成绩算0分；
3、编写实验报告（按照报告模板编写，必须写出详细的实验步骤及必要的屏幕截图）。
实验二 BlueJ开发环境
一、实验课时
2课时。
二、实验目的
1．掌握下载并安装BlueJ软件包的方法。
2．掌握在BlueJ环境下编写、编译与运行Java程序的方法。
3．了解在BlueJ环境下调试Java程序的方法。
三、实验内容和要求
内容：
1．安装BlueJ开发环境并进行配置。
（具体操作内容请仔细阅读BlueJ教程的电子文档）
2．在BlueJ环境下新建一个工程，在工程中编写一个简单的Java程序，在屏幕上输出”hello,java!
”。
publicclassHello
{
publicstaticvoidmain（Stringargs[]）
{
System.out.println（"hello,java!
"）;
}
}
3．编译运行Java程序。
4．在程序中设置断点、单步执行、查看变量值。
要求：
1、独立完成；并以实际上机操作计成绩；
2、所有上机实验必须在下一次实验之前完成，否则此次实验成绩算0分；
3、编写实验报告（按照报告模板编写，必须写出详细的实验步骤及必要的屏幕截图）。
实验三 数据类型及表达式（基础）
一、实验课时
2课时。
二、实验目的
1．掌握Java语言的基本数据类型，了解数据类型包装类的概念。
2．掌握变量和表达式的用法。
3．理解类型转换的概念。
三、实验内容和要求
1．输入并运行下面的程序，体会各种基本数据类型的变量的声明、初始化及使用。
publicclassBasicTypes{
publicstaticvoidmain（Stringargs[]）{
byteb=0x88;
shorts=0200;
inti=;
longl=0x;
charc='A';
floatf=.33f;
doubled=.;
booleanbl=true;
System.out.println（″byteb=″+b）;
System.out.println（″shorts=″+s）;
System.out.println（″inti=″+i）;
System.out.println（″long1=″+1）;
System.out.println（″charc=″+c）;
System.out.println（″floatf=″+f）;
System.out.println（″doubled=″+d）;
System.out.println（″booleanbl=″+bl）;
}
}
思考：
（1）上述程序中定义了哪些变量？
每个变量的变量名、数据类型和作用域分别是什么？
（2）查看程序的运行结果，分析为什么有些变量最后输出的结果和初始化时的不同？
2．输入并运行下面的程序并分析结果，体会各种表达式的使用方法。
（1）publicclassArithmaticOp{
publicstaticvoidmain（Stringargs[]）{
inta=5,b=3,c;
doubled=2.5;
c=a/b+a%b;
System.out.println（″c=″+c）;
d=c*b+a/b*d;
System.out.println（″d=″+d）;
}
}
（2）publicclassArithmaticOp2{
publicstaticvoidmain（Stringargs[]）{
inta,b,c;
a=b=c=5;
a=++b－++c;
System.out.println（″a=″+a+″b=″+b+″c=″+c）;
a=b+++c++;
System.out.println（″a=″+a+″b=″+b+″c=″+c）;
a=b――+c――；
System.out.println（″a=″+a+″b=″+b+″c=″+c;
}
}
（3）publicclassLogicOp{
publicstaticvoidmain（Stringargs[]）{
booleanx,y;
x=5>3‖3*4<6&&!
（5<3）;
y=2==6&&9>8+4||5+6<7+4&&!
x;
Systeme.out.println（″x=″+x+″,y=″+y）;
}
}
思考：
（1）上述程序中用到了哪些运算符？
运算符的优先级如何？
（2）增一和减一运算符（++和－－）放在变量和放在变量之后，其用法有何不同？
（3）将你分析程序得到的结果与实际的运行结果相比较，如果有不同，原因在哪里？
3．输入并运行下面的程序，分析结果，了解并掌握自动类型转换用法。
publicclassPromotion{
publicstaticvoidmain（Stringargs[]）{
byteb=10;
charc=′a′;
inti=90;
longl=5551;
floatf=3.5f;
doubled=1.234;
floatf1=f*b;//float*byte―>float
inti1=c+i;//char+int―>int
longl1=1+i1;//long+int―>long
doubled1=f1/i1－d;//float/int―>float,float―double―>double
System.out.println（″f1=″+f1）;
System.out.println（″il=″+il）;
System.out.println（″l1=″+l1）;
System.out.println（″d1=″+d1）;
}
}
思考：
（1）上面的程序用到了哪些自动类型转换？
分别是如何实现的？
（2）何时需要用到强制类型转换？
强制类型转换可能会造成什么不良后果？
要求：
1、独立完成；并以实际上机操作计成绩；
2、所有上机实验必须在下一次实验之前完成，否则此次实验成绩算0分；
3、编写实验报告（按照报告模板编写，必须写出详细的实验步骤及必要的屏幕截图）。
实验四 数据类型及表达式（提高）
一、实验课时
2课时。
二、实验目的
1．掌握Java语言的基本数据类型，了解数据类型包装类的概念。
2．掌握变量和表达式的用法。
3．理解类型转换的概念。
三、实验内容和要求
在Java中，数据类型包装类（typewrapperclass）用于封装基本数据类型的有关信息和操作。
虽然我们经常直接使用Java的基本数据类型，但由于它本身不具备任何操作，无法扩充自身功能，因此，为确保Java语言的纯面向对象特性，Java的语言基础包为数据类型提供了一些对象封装。
数据类型包装类是由多个类组成的一个集合，每种数据类型均存在相应的对象封装类。
下表列出了Java的数据类型包装及其对应的基本数据类型。
基本数据类型数据类型包装类
byteByte
shortShort
intInteger
longLong
floatFloat
doubleDouble
charCharacter
booleanBoolean
每一个类都提供了一些属性和方法，用户可以根据需要来灵活使用。
注意：
数据类型包装类与相应的基本数据类型名字几乎相同，请不要混淆。
前者的显著特点是第一个字母应为大写。
1．输入并运行下面的程序，了解并掌握数据类型包装类的属性和用法。
publicclassMaxVariables{
publicstaticvoidmain（Stringargs[]）{
//integers
bytelargestByte=Byte.MAX_VALUE;
//MAX_VALUE是Byte类的属性（表示Byte类所能达到的最大值）
shortlargestShort=Short.MAX_VALUE;
intlargestInteger=Integer.MAX_VALUE;
longlargestLong=Long.MAX_VALUE;
//realnumbers
floatlargestFloat=Float.MAX_VALUE;
doublelargestDouble=Double.MAX_VALUE;
//otherprimitivetypes
charaChar=′S′;
booleanaBoolean=true;
//displaythemall
System.out.println（″Thelargestbytevalueis″+largestByte）;
System.out.println（″Thelargestshortvalueis″+largestShort）;
System.out.println（″Thelargestintegervalueis″+largestInteger）;
System.out.println（″Thelargestlongvalueis″+largestLong）;
System.out.println（″Thelargestfloatvalueis″+largestFloat）;
System.out.println（″Thelargestdoublevalueis″+largestDouble）;
//Character类有一个方法booleanisUpperCase（charch）是用来判断一个字符是
//否是大写
if（Character.isUpperCase（aChar））{
System.out.println（″Thecharacter″+aChar+″isuppercase.″）;
}else{
System.out.println（″Thecharacter″+aChar+″islowercase.″）;
}
System.out.println（″ThevalueofaBooleanis″+aBoolean）;
}
}
（1）修改上面的程序，让它能输出每种整型数据类型能表示的最小值。
（提示：
Byte类型的最小值属性是MIN_VALUE）
（2）Character类有另一个方法booleanisLowerCase（charch）,可以来判断一个字符是否为小写。
修改适当的语句，使程序完成相同的功能。
（3）修改上面的程序，使布尔型变量aBoolean具有一个不同的值。
要求：
1、独立完成；并以实际上机操作计成绩；
2、所有上机实验必须在下一次实验之前完成，否则此次实验成绩算0分；
3、编写实验报告（按照报告模板编写，必须写出详细的实验步骤及必要的屏幕截图）。
实验五 控制流程（基础）
一、实验课时
2课时。
二、实验目的
1．充分掌握流程控制语句的格式和功能。
2．熟练运用流程控制语句进行程序设计。
3．学会进行简单的程序调试。
三、实验内容和要求
1．输入并运行下面两个程序：
（1）publicclassWhileDemo2{
publicstaticvoidmain（String[]args）{
inti=100;
while（i＜100{
System.out.println（″Print″+i）;
i++;
}
}
}
（2）publicclassDoWhileDemo2{
publicstaticvoidmain（String[]args）{
inti=100;
do{
System.out.println（″Print″+i）;
i++
}while（i<100）;
}
}
思考：
运行上面两个程序，比较While和DoWhile语句的执行过程有何不同。
2．输入并运行下面的程序：
publicclasslxsum{
publicstaticvoidmain（String[]args）{
inti=1,sum;
sum=0;
while（i<=100）{
sum+=i;
i++
}
System.out.println（″sum=″+sum）;
}
}
思考：
（1）循环一般适用于什么情况？
（2）请用for循环和do-while循环为实现上面的程序的功能。
3．输入并运行下面的程序，体会switch语句的使用。
publicclasslxswitch{
publicstaticvoidmain（String[]args）{
intx=1,y=2,i=0,j=0;
switch（x）{
case1:
switch（y）{
case1:
i++;break;
case2:
j++;break;
default:
i++;
j++;
}
case2:
i++;j++;break;
default:
i++;j++;
}
System.out.println（″i=″+i）;
Sysem.out.printin（″j=″+j）;
}
}
思考：
（1）将你分析程序得到的结果与实际的运行结果相比较，看看有没有什么不同。
如果有不同，原因在哪里？
（2）break语句在switch语句中起到了什么作用？
4．输入并运行下面的程序，判断某一年是否是闰年。
闰年的条件是符合下面二者之一：
（1）能被4整除，但不能被100整除；
（2）能被4整除，又能被400整除。
publicclassJudgeLeapYear{
publicstaicvoidmain（Stringargs[]）{
//方法1
intyear=1800;
if（（year%4==0&&year%100!
=0）||（year%400==0））
System.out.println（year+″年是闰年″）；
else
System.out.println（year+″年不是闰年″）;
//方法2
year=1997;
booleanleap;
if（year%4!
=0）
leap=false;
elseif（year%100!
=0）
leap=true;
elseif（year%400!
=0）
leap=false;
else
leap=true;
if（leap==true）
System.out.println（year+″年是闰年″）；
else
System.out.println（year+″年不是闰年″）
//方法3
year=2000;
if（year%4==0）{
if（year%100==0）{
if（year%400==0）
leap=true;
else
leap=false;
}else
leap=false;
}else
leap=false;
if（leap==true）
System.out.println（year+″年是闰年″）；
else
System.out.prinln（year+″年不是闰年″）；
}
}
思考：
（1）程序中是如何判断一个数能被另一个数整除的？
（2）请说出程序中用了哪三种方法来判断是否闰年，并体会其中的联系和区别。
要求：
1、独立完成；并以实际上机操作计成绩；
2、所有上机实验必须在下一次实验之前完成，否则此次实验成绩算0分；
3、编写实验报告（按照报告模板编写，必须写出详细的实验步骤及必要的屏幕截图）。
实验六 控制流程（提高）
一、实验课时
2课时。
二、实验目的
1．充分掌握流程控制语句的格式和功能。
2．熟练运用流程控制语句进行程序设计。
3．学会进行简单的程序调试。
三、实验内容和要求
在输入程序的过程中难免要出错。
一般说业，程序中的错误有两种：
语法错误和逻辑错误。
程序调试就是要找出程序中的错误，编出正确的程序。
下面的程序用来输出5次"Hello！
"，请更正程序中的错误，并上机调试运行。
publicclassHello{
publicstaticvoidmain（String[]args）{
for（i=1;i<5;i++）;
{
System.out.println（″time″+i+″:
Hello!
″）;
}
}
}
在MS-DOS下编译该程序，输入javacHello.java,屏幕上会出现如下错误信息：
Hello.java:
5:
Undefinedvariable:
i
for（i=1;i<5;i++）;
?
Hello.java:
5:
Undefinedvariable:
i
for（i=1;i<5;i++）;
Hello.java:
5:
Undefinedvarable:
i
for（i=1;i<5;i++）
?
Hello.java:
7:
Undefinedvariable:
i
System.out.println（″time″+i+″:
Hello″）;
4errors
可以看到，Java中的错误信息包含如下内容：
（1）源程序文件名；
（2）出错那一行的行号；
（3）出错的类型；
（4）出错那一行的内容。
根据系统给出的错误信息，可以进行相应的修改。
如上面的几个错误，类型都是"Undefinedvariable:
i",也就是说，变量i尚未定义。
于是就可以分析出出错的原因是程序中没有声明变量i就直接使用了它，就是一个语法错误，在源程序中进行相应的修改。
修改过的程序内容如下:
publicclassHello{
publicstaticvoidmain（String[]args）{
inti;//新添的变量说明
for（i=1;i<5;i++）{
System.out.println（″time″+i+″:
Hello!
″）
}
}
}
对上面的程序再进行编译，顺利通过（屏幕没有出现任何信息）后生成相应的.class文件。
运行该文件，结果为：
time5:
Hello!
只输出了一次"Hello!
"与题目的要求（输出5次"Hello!
"）不符，这是一个逻辑错误。
分析结果，发现它只执行了i为5的那一次输出。
再次检查程序，发现在for语句的圆括号后面多了一个分号，造成了for语句的循环体实际为空语句。
从源程序中将"；"去掉，重新存盘、编译、运行。
结果如下：
time1:
Hello!
time2:
Hello!
time3:
Hello!
time4:
Hello!
发现还少输出一次"Hello！
"，将循环变量的结束条件为"i<6"，重新存盘、编译，运行正确。
思考：
（1）变量i在程序中起到什么作用？
（2）如果将i的初值改设为0，那么应如何改写终止循环的条件？
（3）如果将i的初值改设为3，那么应如何改写终止循环的条件？
要求：
1、独立完成；并以实际上机操作计成绩；
2、所有上机实验必须在下一次实验之前完成，否则此次实验成绩算0分；
3、编写实验报告（按照报告模板编写，必须写出详细
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