Java虚数类

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mob64ca12eb3858 2024-11-19 06:38:31 ©著作权

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如何实现 Java 虚数类

编写一个Java虚数类是一个很好的练习，可以帮助你更好地理解面向对象编程（OOP）以及数学中的复数概念。本文将详细介绍实现过程，逐步引导你完成每一个步骤。

实现流程

以下是实现 Java 虚数类的基本流程：

步骤	描述
1	定义复数类的结构
2	实现构造函数
3	添加基本运算方法
4	实现字符串输出方法
5	测试虚数类功能

步骤详解

步骤 1: 定义复数类的结构

首先，你需要创建一个名为 Complex 的类，并定义其主要属性：实部和虚部。这可以通过两个字段来表示。

public class Complex {
    private double real; // 实部
    private double imaginary; // 虚部

    // 构造函数和其他方法将在后面实现
}

步骤 2: 实现构造函数

构造函数用于初始化Complex对象的实部和虚部。

public Complex(double real, double imaginary) {
    this.real = real; // 初始化实部
    this.imaginary = imaginary; // 初始化虚部
}

步骤 3: 添加基本运算方法

我们需要添加实用的运算，比如加法和乘法。现在我们来实现这两种运算的方法。

1. 加法运算

public Complex add(Complex other) {
    return new Complex(this.real + other.real, this.imaginary + other.imaginary);
}

// add方法将两个复数的实部和虚部分别相加，返回新的Complex对象。

2. 乘法运算

public Complex multiply(Complex other) {
    double realPart = (this.real * other.real) - (this.imaginary * other.imaginary);
    double imaginaryPart = (this.real * other.imaginary) + (this.imaginary * other.real);
    return new Complex(realPart, imaginaryPart);
}

// multiply方法按照复数的乘法公式返回新的Complex对象。

步骤 4: 实现字符串输出方法

为了方便打印复数，我们需要重写 toString 方法，使其返回易读的格式。

@Override
public String toString() {
    if (imaginary >= 0)
        return real + " + " + imaginary + "i"; // 格式如 "3 + 4i"
    else
        return real + " - " + (-imaginary) + "i"; // 格式如 "3 - 4i"
}

步骤 5: 测试虚数类功能

最后，我们需要创建一个测试类来验证我们的 Complex 类是否按预期工作。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Complex c1 = new Complex(3, 4);
        Complex c2 = new Complex(1, 2);

        Complex sum = c1.add(c2);
        Complex product = c1.multiply(c2);

        System.out.println("c1: " + c1); // 输出 3 + 4i
        System.out.println("c2: " + c2); // 输出 1 + 2i
        System.out.println("Sum: " + sum); // 输出 4 + 6i
        System.out.println("Product: " + product); // 输出 -5 + 10i
    }
}

关系图

为了更好地理解 Complex 类的结构，以下是相关的关系图：

erDiagram
    COMPLEX {
        double real
        double imaginary
    }

序列图

下面是一个简单的序列图，展示如何使用 Complex 类。

sequenceDiagram
    participant Main as Main Class
    participant C1 as c1
    participant C2 as c2
    participant Result as Sum/Product

    Main->>C1: new Complex(3, 4)
    Main->>C2: new Complex(1, 2)
    Main->>Result: c1.add(c2)
    Result-->>Main: new Complex(4, 6)
    Main->>Result: c1.multiply(c2)
    Result-->>Main: new Complex(-5, 10)