1. 引言：动态用户输入的需求
在开发交互式程序时，经常需要根据用户的选择执行不同的操作。例如，一个几何计算器可能需要用户选择计算矩形、圆形或正方形的面积，并输入相应的尺寸参数。初学者在尝试实现此类功能时，常遇到的问题是代码逻辑与特定形状的计算方法紧密耦合，导致难以动态响应用户的选择。本教程将展示如何利用java的scanner类结合面向对象编程思想和条件判断语句，优雅地解决这一问题。
2. 核心概念：面向对象设计与形状抽象
为了实现灵活的形状面积计算，我们首先采用面向对象的设计方法。为每种形状创建一个独立的类，将该形状的属性（如矩形的长和宽、圆形的半径）和行为（计算面积）封装起来。这种设计使得代码结构清晰，易于扩展和维护。
以下是Rectangle（矩形）和Circle（圆形）类的示例代码：
// Rectangle类
class Rectangle {
private double height;
private double width;
// 构造函数，用于初始化矩形的长和宽
public Rectangle(double height, double width) {
this.height = height;
this.width = width;
}
// 计算矩形面积的方法
public double calculateArea() {
return height * width;
}
}
// Circle类
class Circle {
private double radius;
// 构造函数，用于初始化圆形的半径
public Circle(double radius) {
this.radius = radius;
}
// 计算圆形面积的方法
public double calculateArea() {
// 使用Math.PI提供更精确的圆周率
return radius * radius * Math.PI;
}
}3. 实现用户输入与形状选择
在定义好形状类之后，下一步是使用Scanner获取用户的输入。这包括用户希望计算的形状类型以及该形状所需的具体参数。
首先，我们需要创建一个Scanner对象来读取标准输入流（键盘输入）：
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import java.util.InputMismatchException;
import java.util.Scanner;
public class ShapeAreaCalculator {
public static void main(String[] args) {
Scanner keyboard = new Scanner(System.in);
System.out.println("请输入您想计算面积的形状 (rectangle, circle): ");
String shapeChoice = keyboard.nextLine().toLowerCase(); // 读取形状名称并转换为小写，方便比较
double area = 0; // 初始化面积变量
// 根据用户输入的形状选择执行不同的逻辑
if ("rectangle".equals(shapeChoice)) {
// ... 处理矩形输入和计算
} else if ("circle".equals(shapeChoice)) {
// ... 处理圆形输入和计算
} else {
System.out.println("未知形状。目前支持 'rectangle' 和 'circle'。");
}
keyboard.close(); // 关闭Scanner，释放资源
}
}4. 动态获取参数并计算
在if-else if结构中，我们将根据用户选择的形状，提示用户输入相应的参数，然后实例化对应的形状对象并调用其calculateArea()方法。
将上述逻辑整合到main方法中：
import java.util.InputMismatchException;
import java.util.Scanner;
// Rectangle类 (同上)
class Rectangle {
private double height;
private double width;
public Rectangle(double height, double width) {
this.height = height;
this.width = width;
}
public double calculateArea() {
return height * width;
}
}
// Circle类 (同上)
class Circle {
private double radius;
public Circle(double radius) {
this.radius = radius;
}
public double calculateArea() {
return radius * radius * Math.PI;
}
}
public class ShapeAreaCalculator {
public static void main(String[] args) {
Scanner keyboard = new Scanner(System.in);
double area = 0; // 初始化面积变量
try {
System.out.println("请输入您想计算面积的形状 (rectangle, circle): ");
String shapeChoice = keyboard.nextLine().toLowerCase(); // 读取形状名称并转换为小写
if ("rectangle".equals(shapeChoice)) {
System.out.println("请输入矩形的长度: ");
double length = keyboard.nextDouble();
System.out.println("请输入矩形的宽度: ");
double width = keyboard.nextDouble();
if (length <= 0 || width <= 0) {
System.out.println("长度和宽度必须为正数。");
} else {
Rectangle rect = new Rectangle(length, width);
area = rect.calculateArea();
System.out.println("矩形的面积是: " + area);
}
} else if ("circle".equals(shapeChoice)) {
System.out.println("请输入圆形的半径: ");
double radius = keyboard.nextDouble();
if (radius <= 0) {
System.out.println("半径必须为正数。");
} else {
Circle circle = new Circle(radius);
area = circle.calculateArea();
System.out.println("圆形的面积是: " + area);
}
} else {
System.out.println("未知形状。目前支持 'rectangle' 和 'circle'。");
}
} catch (InputMismatchException e) {
System.out.println("输入无效。请确保输入的是数字。");
} finally {
keyboard.close(); // 确保Scanner在任何情况下都被关闭
}
}
}5. 注意事项与最佳实践
- 输入验证： 在上述代码中，我们添加了对输入参数（如长度、宽度、半径）是否为正数的验证。这可以防止创建无效的几何形状并避免潜在的运行时错误。对于非数字输入，使用try-catch块捕获InputMismatchException是处理此类错误的标准做法。
- 资源管理： Scanner是一个系统资源，在使用完毕后应调用keyboard.close()方法将其关闭，以防止资源泄露。将close()方法放在finally块中可以确保无论程序是否发生异常，Scanner都能被正确关闭。
- 大小写不敏感： 为了提高用户体验，将用户输入的形状名称转换为小写（toLowerCase()）再进行比较，可以避免因用户输入大小写不一致而导致匹配失败。
- 可扩展性： 这种面向对象的设计使得程序具有良好的可扩展性。如果需要添加新的形状（如正方形、三角形），只需创建新的形状类，并在if-else if结构中添加相应的分支即可，而无需修改现有形状的逻辑。
- 更精确的常量： 在计算圆形面积时，使用Math.PI比手动输入3.1415能提供更高的精度。
6. 总结
通过本教程，我们学习了如何利用Java的Scanner类实现用户交互，动态选择形状并计算其面积。关键在于采用面向对象的设计模式，为每种形状创建独立的类来封装其属性和行为，并通过if-else if条件判断结构根据用户的选择执行相应的逻辑。同时，我们也强调了输入验证、资源管理和代码可扩展性的重要性，这些都是编写健壮、用户友好程序的关键实践。掌握这些技能，将使您能够构建更具交互性和灵活性的Java应用程序。
