Java 正方形：一个简单的面向对象编程例子

在这篇文章中，我们将探讨如何使用 Java 编程语言来表示一个正方形。我们将涵盖正方形的基本属性、方法定义，以及如何通过一个简单的示例代码深入理解面向对象编程（OOP）的概念。

1. 正方形的基本概念

正方形是一个特殊的多边形，其所有四条边都相等，且四个内角均为直角。在数学上，正方形的边长（side length）通常用 s 表示。正方形的面积（area）和周长（perimeter）可以通过以下公式计算：

  • 面积 = (s^2)
  • 周长 = (4 \times s)

2. Java 中的正方形类

在 Java 中，我们可以使用类来定义一个正方形。首先，我们可以创建一个 Square 类，该类将包含正方形的边长属性和计算面积与周长的方法。

示例代码

public class Square {
    private double sideLength;

    // 构造方法
    public Square(double sideLength) {
        this.sideLength = sideLength;
    }

    // 计算面积
    public double calculateArea() {
        return sideLength * sideLength;
    }

    // 计算周长
    public double calculatePerimeter() {
        return 4 * sideLength;
    }

    // 获取边长
    public double getSideLength() {
        return sideLength;
    }

    // 设置边长
    public void setSideLength(double sideLength) {
        this.sideLength = sideLength;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Square with side length: " + sideLength;
    }
}

代码解析

  1. 类定义： 我们定义了一个名为 Square 的类，包含了一个 sideLength 属性。
  2. 构造方法： 构造方法用于初始化 sideLength 属性。
  3. 方法：
    • calculateArea() 方法计算正方形的面积。
    • calculatePerimeter() 方法计算正方形的周长。
    • getSideLength() 和 setSideLength() 方法用于获取和设置边长。
  4. toString() 方法： 此方法重写了默认的对象字符串表示形式，方便输出。

3. 使用正方形类

接下来，我们将使用 Square 类来创建一个正方形对象，并输出它的属性和计算结果。

示例代码

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个边长为5的正方形
        Square square = new Square(5);

        // 输出正方形的信息
        System.out.println(square);

        // 计算并输出面积
        System.out.println("Area: " + square.calculateArea());

        // 计算并输出周长
        System.out.println("Perimeter: " + square.calculatePerimeter());
    }
}

执行结果

当运行上述代码时，输出将如下所示：

Square with side length: 5.0
Area: 25.0
Perimeter: 20.0

4. UML 类图和序列图

为了更好地表示代码结构和程序运行流程，我们可以分别画出 UML 类图和序列图。

UML 类图

以下是 Square 类的 UML 类图：

 -------------------------
|         Square         |
 -------------------------
| - sideLength: double   |
 -------------------------
| + Square(sideLength)   |
| + calculateArea(): double        |
| + calculatePerimeter(): double        |
| + getSideLength(): double |
| + setSideLength(double)  |
| + toString(): String     |
 -------------------------

序列图

下面是一个示例序列图，展示了 Main 类如何使用 Square 类：

sequenceDiagram
    participant M as Main
    participant S as Square
    M->>S: new Square(5)
    M->>S: calculateArea()
    S-->>M: 25.0
    M->>S: calculatePerimeter()
    S-->>M: 20.0

5. 总结

在这篇文章中，我们介绍了如何使用 Java 编程语言实现一个简单的正方形类。通过构造方法、属性和方法的设计，我们能够实现对正方形的功能性建模。在实际应用中，面向对象编程（OOP）的原则能够帮助我们更好地组织和管理代码，提高代码的复用性和可维护性。

通过这个简单的例子，我们不仅学习了如何创建和使用类，还对一些基本的编程概念有了更深入的理解。在未来的编程实践中，我们可以进一步扩展此类，加入更多的功能，比如计算对角线长度、验证正方形特性等。希望这篇文章能为你的编程学习之旅提供助力！