20165318 《Java程序设计》实验一（Java开发环境的熟悉）实验报告
一、实验报告封面
课程：Java程序设计 班级：1653班 姓名：孙晓暄 学号：20165318
指导教师：娄嘉鹏 实验日期：2018年4月2日
实验时间：13:45 - 3:25 实验序号：实验一
实验名称：Java开发环境的熟悉
实验题目：实现凯撒密码并进行安全加固，并进行测试（正常情况，异常情况，边界情况）
实验内容：
1.使用JDK编译、运行简单的Java程序；
2.使用IDEA 编辑、编译、运行、调试Java程序。
实验要求：
1.没有Linux基础的同学建议先学习《Linux基础入门（新版）》《Vim编辑器》 课程；
2.完成实验、撰写实验报告，注意实验报告重点是运行结果，遇到的问题(工具查找，安装，使用，程序的编辑，调试，运行等)、解决办法（空洞的方法如“查网络”、“问同学”、“看书”等一律得0分）以及分析（从中可以得到什么启示，有什么收获，教训等）；
3.实验报告中统计自己的PSP(Personal Software Process)时间；
4.严禁抄袭。
二、实验内容及步骤
（一）使用JDK编译、运行简单的java程序
- 命令行下的程序开发
步骤一（新建文件夹）：打开windows下的git bash → 输入cd java命令进入java目录 → 输入mkdir 20165318test建立以自己学号命名的文件夹 → 输入cd 20165318test进入文件夹 → 输入mkdir exp1建立“实验一”文件夹 → 输入cd exp1进入“实验一”文件夹 → 输入mkdir src,mkdir bin,建立src和bin文件夹。
步骤二（编译、运行java程序）：使用git bash中的vim编辑器编辑java程序 → 在命令行下编译、运行
（二）使用IDEA编辑、编译、运行、调试Java程序
1、新建「HelloJDB」类，输入如下代码：
2、运行「HelloJDB」，单击运行按钮（或使用Alt+Shift+F10快捷键）
3、设置断点，单步运行。
在需要设置断点的一行左侧单击鼠标，出现红色圆点。比如如下在第七行设置了断点：
在上方Run菜单找到Debug...进行单步调试（或使用Alt+Shift+F9快捷键）：
运行到第七行截止，结果如下：
继续向下单步执行可使用Step Into(快捷键F7)和Step Over（快捷键F8）
① Step Over(F8)：程序向下执行一行（如果当前行有方法调用，这个方法将被执行完毕返回，然后到下一行）
② Step Into(F7):程序向下执行一行。如果该行有自定义方法，则运行进入自定义方法（不会进入官方类库的方法）
③ Force Step Into:进入任何方法
④ Step Out(Shift+F8):如果在调试的时候进入了一个方法，并觉得该方法没有问题，就可以使用stepout跳出该方法，返回到该方法被调用处的下一行语句。值得注意的是，该方法已执行完毕。
⑤ Run to Cursor:将程序运行到光标处。
可使用Resume（快捷键F9）直接运行完毕，如下图：
4、条件断点
如果想查看大循环中出现的问题，可以通过条件断点来解决。如下图所示设置条件断点，使用Resume（快捷键F9）从上一个断点直接运行到此条件断点。
（三）练习:实现凯撒密码并进行安全加固，并进行测试（正常情况，异常情况，边界情况）
『要求』：通过命令行和IDEA两种方式实现，在IDEA下练习调试程序。
1、设计思路
我们知道凯撒密码是一种代换密码。他的基本思想是:通过把字母移动一定的位数来实现加密和解密。明文中的所有字母都在字母表上向后(或向前)按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。位数就是凯撒密码加密和解密的密钥。
我要实现使用凯撒密码在不同密钥下对明文，进行加密；或对密文进行解密。
2、代码撰写
shiyan1.java
/**
* Created by SXX on 2018/3/31
*/
import java.io.*;
import java.util.Scanner;
public class shiyan1 {
public static void main(String[] args) {
EncryptAndDecrypt person = new EncryptAndDecrypt();
System.out.print("请选择加密还是解密：（加密输入1，解密输入2）");
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
int n = scanner.nextInt();
if (n == 1) {
System.out.print("请输入明文：");
Scanner scanner1 = new Scanner(System.in);
String m = scanner1.nextLine();
System.out.print("请输入密钥:");
Scanner scanner2 = new Scanner(System.in);
int k = scanner2.nextInt();
try {
String serct = person.encrypt(m, k);
System.out.println("密文是：" + serct);
}
catch (EadException e){
System.out.println(e.warnMess());
}
} else {
System.out.print("请输入密文：");
Scanner scanner1 = new Scanner(System.in);
String m = scanner1.nextLine();
System.out.print("请输入密钥:");
Scanner scanner2 = new Scanner(System.in);
int k = scanner2.nextInt();
try {
String source = person.decrypt(m, k);
System.out.print("明文是：" + source);
}
catch (EadException e){
System.out.println(e.warnMess());
}
}
}
}
EncryptAndDecrypt.java //凯撒密码
public class EncryptAndDecrypt {
String encrypt(String sourceString, int password) throws EadException{ //加密算法
char[] c = sourceString.toCharArray();
int m = c.length;
for (int i = 0; i < m; i++) {
if(c[i]>122||c[i]<65||(c[i]>90&&c[i]<97)){
throw new EadException(sourceString);
}
int mima = (c[i] - \'a\' + password) % 26 + \'a\'; //加密
c[i] = (char) mima;
}
return new String(c); //返回密文
}
String decrypt(String sourceString, int password) throws EadException{ //解密算法
char[] c = sourceString.toCharArray();
int m = c.length;
for (int i = 0; i < m; i++) {
if(c[i]>122||c[i]<65||(c[i]>90&&c[i]<97)){
throw new EadException(sourceString);
}
int n = c[i] - \'a\' - password;
if (n <= 0) {
n = n + 26;
}
int mima = n % 26 + \'a\'; //解密
c[i] = (char) mima;
}
return new String(c); //返回明文
}
}
EadException.java //自定义异常类
public class EadException extends Exception{
String message;
public EadException(String sourceString){
message = "所输入的字符不符合要求";
}
public String warnMess(){
return message;
}
}
3、运行结果
命令行实现：
- 正常情况
- 边界情况
- 异常情况
IDEA调试：
- 正常情况
- 边界情况
- 异常情况
三、实验过程中遇到的问题
- 问题1：当输入字母处于临界值时，不能正常字母，出现异常字符，如下图：
-
解决过程：使用终端计算后发现，解密时，当字母对应ASCII码取余26，如果是负数，就会输出异常字符，在程序中添加
if语句，负数是加上26，就可以解决了。 -
问题2：在使用异常类时，我本来想直接使用
IOException异常类，但是程序报错。 -
解决过程：在查阅Scanner类会出现的异常时发现，
IOException异常类用于，参数有流的情况下，而我的代码中没有使用流。因此我自己定义了一个异常类，问题得以解决。
四、实验体会与总结
“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”书上的代码敲的有3000多行了，真正掌握了书上多少知识点我并不清楚。“实践是检验真理的唯一标准。”实验使我将理论用于实际，对课本知识有了更深的理解。
刚开始看到这个题目的时候，感觉不是很难，但仔细分析之后发现，要真正完整的实现凯撒密码，考虑到尽可能多的情况并不容易，我最初只是进行了一个大致的设计，然后就开始上手编代码，其中遇到很多没有想到的情况，就要打断原来的思路，甚至颠覆之前的想法，这使我编写代码的效率大大降低。因此，敲代码前先构思好整体的框架，尽可能多的想会出现的问题及解决方法，在再编写时用细节一点一点的填充。
之前看书时，我不太理解为什么要将不同的类分开，觉得这样查看起来很麻烦。但这次实验使我感觉到编写时将不同的类分开的好处。最初的代码，我将两个大类都放在一起，出现问题时，要一直上下翻看对比，在自定义异常类时，我将所有的类都分开了，一目了然，运行出现问题时，也比较好查看。
这个代码算是我真正自己编写的代码，编完之后，一股成就感油然而生。这次实验不仅使我更加深入的理解了教材上的知识点，而且锻炼了我的思考能力，让我意识到拥有正确的编程思想的重要性。
码云链接：
代码上传截图：
| 步骤 | 耗时 | 百分比 |
|---|---|---|
| 需求分析 | 4min | 4% |
| 设计 | 5min | 5% |
| 代码实现 | 60min | 64% |
| 测试 | 4min | 5% |
| 分析总结 | 20min | 22% |