Java程序设计实验5 | Java API应用

*本文是博主对Java各种实验的再整理与详解，除了代码部分和解析部分，一些题目还增加了拓展部分（⭐）。拓展部分不是实验报告中原有的内容，而是博主本人自己的补充，以方便大家额外学习、参考。

（解析部分还没加，过几天补）

目录

一、实验目的

二、实验内容

1、字符串加密

2、模拟用户登录

3、统计字符个数

4、字符串缓冲区练习

（1）使用StringBuffer类对键盘输入的字符串进行反转。

（2）使用String和StringBuffer类分别对数组进行字符串拼接，使其变成一个字符串。

5、生成验证码

6、春节倒计时

7、二月天

8、正则表达式。（选做）

三、实验总结

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一、实验 目的

1、掌握String、StringBuffer和StringBuilder类的使用；

2、掌握System和Runtime类的使用；

3、掌握Math和Random类的使用；

4、掌握日期时间类的使用；

5、掌握包装类的使用；

6、了解正则表达式的使用。

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二、实验内容

1、字符串加密

键盘输入一个原始字符串作为明文，然后使用加密方法加密，再对加密字符串进行解密。样例如下图，加密方法自定，完成其功能并测试。

源代码：

import java.util.Scanner;

public class S5_1 {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.print("明文:");
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        String x = in.nextLine();
        System.out.println("***************************");
        System.out.println("加密方法:每个字符的ASCII码加1");
        System.out.println("***************************");
        System.out.print("密文:");
        char[] a = x.toCharArray();

        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            a[i] += 1;
            System.out.print(a[i]);
        }

        System.out.println();
        System.out.println("***************************");
        System.out.print("解密:");
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            a[i] -= 1;
            System.out.print(a[i]);
        }
    }
}

列出测试数据和实验结果截图：

2、模拟用户登录

编写一个程序，模拟用户登录。程序要求如下：

（1）用户名和密码正确（不区分大小写），提示"登录成功"，并打开Windows的计算器程序；

（2）用户名或密码不正确，提示"用户名或密码错误"；

（3）总共有3次登录机会，超过3次，则提示"登录失败，无法再继续登录"。

源代码：

import java.util.Scanner;

public class S5_2 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        // 定义正确的用户名和密码（不区分大小写）
        String correctUsername = "admin";
        String correctPassword = "password";

        // 设置最大登录次数
        int maxLoginAttempts = 3;
        int remainingLoginAttempts = maxLoginAttempts;

        // 循环进行用户登录
        while (remainingLoginAttempts > 0) {
            // 用户输入用户名和密码
            System.out.print("请输入用户名：");
            String username = scanner.nextLine().toLowerCase(); // 将用户名转换为小写进行不区分大小写比较
            System.out.print("请输入密码：");
            String password = scanner.nextLine();

            // 验证用户名和密码
            if (username.equals(correctUsername) && password.equals(correctPassword)) {
                System.out.println("登录成功！正在打开Windows的计算器程序...");
                // 在这里可以添加打开计算器程序的代码
                break; // 登录成功，跳出循环
            } else {
                System.out.println("用户名或密码错误。剩余登录次数：" + (--remainingLoginAttempts));
                if (remainingLoginAttempts > 0) {
                    System.out.println("请重新输入。\n");
                } else {
                    System.out.println("登录失败，无法再继续登录。");
                }
            }
        }

        scanner.close();
    }
}

列出测试数据和实验结果截图：

输入错误的情况：

输入正确的情况：

3、统计字符个数

从键盘输入一个字符串，分别统计该字符串中所有大写字母、小写字母、数字、其它字符的个数，并分类输出这些字符和统计结果。（提示：不考虑字符内容，例如：Hello123World，大写2个，小写8个，数字3个。）

源代码：

import java.util.Scanner;

public class S5_3 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        // 从键盘输入字符串
        System.out.print("请输入一个字符串：");
        String inputString = scanner.nextLine();

        // 统计字符个数
        int uppercaseCount = 0;
        int lowercaseCount = 0;
        int digitCount = 0;
        int otherCount = 0;

        // 遍历字符串中的每个字符
        for (char ch : inputString.toCharArray()) {
            if (Character.isUpperCase(ch)) {
                uppercaseCount++;
            } else if (Character.isLowerCase(ch)) {
                lowercaseCount++;
            } else if (Character.isDigit(ch)) {
                digitCount++;
            } else {
                otherCount++;
            }
        }

        // 输出统计结果
        System.out.println("大写字母个数：" + uppercaseCount);
        System.out.println("小写字母个数：" + lowercaseCount);
        System.out.println("数字个数：" + digitCount);
        System.out.println("其他字符个数：" + otherCount);

        scanner.close();
    }
}

列出测试数据和实验结果截图：

4、字符串缓冲区练习

（1）使用StringBuffer类对键盘输入的字符串进行反转。

源代码：

import java.util.Scanner;

public class S5_4_1 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        // 从键盘输入字符串
        System.out.print("请输入一个字符串：");
        String inputString = scanner.nextLine();

        // 使用StringBuffer进行字符串反转
        StringBuffer reversedStringBuffer = new StringBuffer(inputString);
        reversedStringBuffer.reverse();

        // 输出反转后的字符串
        System.out.println("反转后的字符串：" + reversedStringBuffer.toString());

        scanner.close();
    }
}

列出测试数据和实验结果截图：

（2）使用String和StringBuffer类分别对数组进行字符串拼接，使其变成一个字符串。

源代码：

public class S5_4_2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用String类进行数组字符串拼接
        String[] stringArray = {"Hello", ", ", "world", "!"};
        String concatenatedString = concatenateWithString(stringArray);
        System.out.println("使用String类拼接的字符串：" + concatenatedString);

        // 使用StringBuffer类进行数组字符串拼接
        StringBuffer stringBuffer = concatenateWithStringBuffer(stringArray);
        System.out.println("使用StringBuffer类拼接的字符串：" + stringBuffer.toString());
    }

    // 使用String类进行数组字符串拼接
    public static String concatenateWithString(String[] array) {
        String result = "";
        for (String str : array) {
            result += str;
        }
        return result;
    }

    // 使用StringBuffer类进行数组字符串拼接
    public static StringBuffer concatenateWithStringBuffer(String[] array) {
        StringBuffer result = new StringBuffer();
        for (String str : array) {
            result.append(str);
        }
        return result;
    }
}

列出测试数据和实验结果截图：

5、生成验证码

使用Random类创建一个6位的验证码，其中包含数字、字母的组合，并通过键盘输入该验证码，验证通过（不区分大小写）时提示"恭喜验证成功！"，否则提示"验证失败！"。

源代码：

import java.util.Random;
import java.util.Scanner;

public class S5_5 {
    public static void main(String[] args) {
        // 生成验证码
        String verificationCode = generateVerificationCode();
        System.out.println(verificationCode);

        // 提示用户输入验证码
        System.out.print("请输入验证码（不区分大小写）: ");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String userInput = scanner.nextLine();

        // 验证输入的验证码
        if (verifyVerificationCode(userInput, verificationCode)) {
            System.out.println("恭喜验证成功！");
        } else {
            System.out.println("验证失败！");
        }

        scanner.close();
    }

    // 生成6位验证码
    private static String generateVerificationCode() {
        StringBuilder code = new StringBuilder();
        Random random = new Random();

        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            // 随机选择数字或字母
            int choice = random.nextInt(2);
            if (choice == 0) {
                // 生成数字
                code.append(random.nextInt(10));
            } else {
                // 生成字母
                char randomChar = (char) ('A' + random.nextInt(26));
                // 随机选择字母是大写还是小写
                if (random.nextBoolean()) {
                    randomChar = Character.toLowerCase(randomChar);
                }
                code.append(randomChar);
            }
        }

        return code.toString();
    }

    // 验证输入的验证码是否匹配
    private static boolean verifyVerificationCode(String userInput, String verificationCode) {
        return userInput.equalsIgnoreCase(verificationCode);
    }
}

列出测试数据和实验结果截图：

6、春节倒计时

根据所学知识，计算明年（兔年2023年）春节的倒计时天数并输出："距离兔年春节还有***天"。

源代码：

import java.time.LocalDateTime;

public class S5_6 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("春节倒计时");
        System.out.println("距离兔年春节还有");

        LocalDateTime newYear = LocalDateTime.of(2023, 1, 21, 0, 0, 0);
        LocalDateTime now = LocalDateTime.now();
        System.out.println(newYear.getDayOfYear() + (newYear.getYear() - now.getYear()) * 365 - now.getDayOfYear() - 1 + "天");
        System.out.print(newYear.getHour() - now.getHour() + 23 + ":");
        System.out.print(newYear.getMinute() - now.getMinute() + 59 + ":");
        System.out.print(newYear.getSecond() - now.getSecond() + 59);
        System.out.println();
    }
}

列出测试数据和实验结果截图：

7、二月天

二月是一个有趣的月份，平年的二月有28天，闰年的二月有29天。编写一个程序，从键盘输入年份，根据输入的年份计算这一年的二月有多少天。

源代码：

import java.util.Scanner;

public class S5_7 {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        // 提示用户输入年份
        System.out.print("请输入年份: ");
        int year = scanner.nextInt();

        // 判断是否为闰年，并计算二月的天数
        int daysInFebruary = isLeapYear(year) ? 29 : 28;

        // 输出结果
        System.out.println(year + "年的二月有 " + daysInFebruary + " 天。");

        scanner.close();
    }

    // 判断是否为闰年的方法
    private static boolean isLeapYear(int year) {
        // 闰年的条件：年份能被4整除但不能被100整除，或者能被400整除
        return (year % 4 == 0 && year % 100 != 0) || (year % 400 == 0);
    }
}

列出测试数据和实验结果截图：

8、正则表达式。（选做）

"中华人民共和国成立于1949年10月1日"，利用正则表达式提取出其中的数字。

源代码：

import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

public class S5_8 {
    public static void main(String[] args) {
        String inputString = "中华人民共和国成立于1949年10月1日";

        // 定义正则表达式匹配数字
        String regex = "\\d+";

        // 编译正则表达式
        Pattern pattern = Pattern.compile(regex);

        // 创建Matcher对象
        Matcher matcher = pattern.matcher(inputString);

        // 提取数字并输出
        while (matcher.find()) {
            String number = matcher.group();
            System.out.println("提取的数字：" + number);
        }
    }
}

列出测试数据和实验结果截图：

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三、实验总结

1、通过本实验，我理解了String、StringBuffer和StringBuilder类的使用以及String、StringBuffer和StringBuilder的异同：

• **相同点：**它们的底层都是通过char数组实现。
• 不同点：①String对象一旦创建其值就不能修改的，如果要修改，将重新开辟内存空间来存储修改之后的对象，而StringBuffer和StringBuilder对象的值可以被修改的；②如果需要对字符串进行频繁的修改，不要使用String，因为会造成内存空间的浪费。

2、掌握了System和Runtime类的使用，用System类中的方法打开系统中的某些程序。

3、掌握了Math和Random类的使用，掌握了如何通过Random类或Math类中的Random()方法生成随机数。

4、掌握了日期时间类的使用。学会了如何编程求出某一时间距离当前时间还差多少时间。

5、对正则表达式有了一个初步的了解。