java 策略模式实现计算器

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mob64ca12dedda8 2024-09-24 07:32:56 ©著作权

文章标签 java System 策略模式 文章分类 Java 后端开发

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使用 Java 策略模式实现计算器

在软件开发中，设计模式是一种为特定场景提供通用解决方案的方式。策略模式是一种行为型设计模式，它允许我们定义一系列算法，将每一个算法封装起来，并使它们可以互换。这样，用户就可以选择任何算法来实现特定的功能。

在本文中，我们将一步步实现一个简单的计算器，使用 Java 的策略模式来支持加法、减法、乘法和除法。让我们先了解一下整个实现的流程。

流程概述

以下是实现计算器的步骤：

步骤	说明
1. 定义策略接口	创建一个接口，定义所有计算策略的方法
2. 实现具体策略	实现加法、减法、乘法和除法策略
3. 创建上下文	创建一个上下文类，用于调用不同的策略
4. 客户端实现	创建一个客户端类，进行策略选择和运算
5. 测试代码	测试我们的计算器是否支持各种运算

接下来，我们将逐步实现这些步骤。

1. 定义策略接口

首先，我们需要定义一个策略接口，该接口将声明所有支持的运算方法。

// CalculatorStrategy.java
public interface CalculatorStrategy {
    double calculate(double num1, double num2);
}

这段代码定义了一个名为 CalculatorStrategy 的接口，其中包含一个名为 calculate() 的方法。该方法接受两个 double 类型的参数，并返回一个 double 类型的结果。

2. 实现具体策略

现在我们需要实现具体的策略类，分别为加法、减法、乘法和除法。

加法策略

// Addition.java
public class Addition implements CalculatorStrategy {
    @Override
    public double calculate(double num1, double num2) {
        return num1 + num2; // 返回两个数的和
    }
}

减法策略

// Subtraction.java
public class Subtraction implements CalculatorStrategy {
    @Override
    public double calculate(double num1, double num2) {
        return num1 - num2; // 返回两个数的差
    }
}

乘法策略

// Multiplication.java
public class Multiplication implements CalculatorStrategy {
    @Override
    public double calculate(double num1, double num2) {
        return num1 * num2; // 返回两个数的积
    }
}

除法策略

// Division.java
public class Division implements CalculatorStrategy {
    @Override
    public double calculate(double num1, double num2) {
        if (num2 == 0) {
            throw new ArithmeticException("除数不能为零"); // 检查除数是否为零
        }
        return num1 / num2; // 返回两个数的商
    }
}

3. 创建上下文

接下来，我们创建一个上下文类 CalculatorContext，用于选择和使用具体策略。

// CalculatorContext.java
public class CalculatorContext {
    private CalculatorStrategy strategy;

    public void setStrategy(CalculatorStrategy strategy) {
        this.strategy = strategy; // 设置计算策略
    }

    public double executeStrategy(double num1, double num2) {
        return strategy.calculate(num1, num2); // 执行策略中的计算方法
    }
}

4. 客户端实现

现在我们实现客户端代码，通过命令行来接收输入，选择不同的策略并进行计算。

// Main.java
import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        CalculatorContext context = new CalculatorContext();
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        System.out.println("请输入第一个数字：");
        double num1 = scanner.nextDouble();

        System.out.println("请输入第二个数字：");
        double num2 = scanner.nextDouble();

        System.out.println("请选择运算类型：1. 加法 2. 减法 3. 乘法 4. 除法");
        int choice = scanner.nextInt();

        switch (choice) {
            case 1:
                context.setStrategy(new Addition());
                break;
            case 2:
                context.setStrategy(new Subtraction());
                break;
            case 3:
                context.setStrategy(new Multiplication());
                break;
            case 4:
                context.setStrategy(new Division());
                break;
            default:
                System.out.println("无效的选择");
                return;
        }

        double result = context.executeStrategy(num1, num2); // 执行选择的运算
        System.out.println("结果是: " + result);
    }
}

5. 测试代码

至此，我们已经完成了一个简单的计算器的实现。接下来，我们可以运行 Main 类来进行测试。

关系图

通过以上步骤，我们的类之间存在一些关系。下面是它们之间的关系图。

erDiagram
    CalculatorStrategy ||--o{ Addition : implements
    CalculatorStrategy ||--o{ Subtraction : implements
    CalculatorStrategy ||--o{ Multiplication : implements
    CalculatorStrategy ||--o{ Division : implements
    CalculatorContext ||--|| CalculatorStrategy : uses