本文旨在解决一个Java程序在计算特定级数和时出现无限循环的问题。通过分析问题代码，找出导致循环的原因并进行修正。同时，改进程序的输入方式，使其更加健壮，能够处理不合法的输入，并提供多次计算的功能，方便用户使用。
问题分析与修复
原始代码在计算级数和 (x ^ 2)/(1!) + (x ^ 4)/(3!) + (x ^ 6)/(5!) + ... + (x ^ n)/((n - 1)!) 时，由于内层循环的错误导致了无限循环，程序无法正常结束。
问题出在以下代码段：
for (k = 1; k <= j; j++) {
s = s * k;
}这里，循环条件是 k
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正确的代码应该是：
for (k = 1; k <= j; k++) {
s = s * k;
}将 j++ 改为 k++，才能确保循环在 k 达到 j 时正常结束。
优化输入处理
原始代码使用 Scanner 类分别读取 x 和 n 的值，但没有对输入进行有效性验证。为了提高程序的健壮性，可以采用以下改进措施：
- 一次性读取输入： 将 x 和 n 的输入合并为一行，用逗号分隔，例如 "2, 5"。
- 输入验证： 使用 try-catch 块捕获 NumberFormatException 异常，当用户输入非数字时，给出友好的提示信息，避免程序崩溃。
- 多次计算： 将计算过程放入一个循环中，允许用户多次输入并计算，直到用户手动停止程序。
以下是优化后的输入处理代码：
Scanner sc = new Scanner(System.in);
System.out.print("Enter the value of x and n, separated by a comma: ");
try {
String[] split = sc.nextLine().split(",");
int x = Integer.valueOf(split[0].trim());
int n = Integer.valueOf(split[1].trim());
compute(x, n);
} catch (NumberFormatException e) {
System.out.println("Bad input. Quitting.");
ok = false;
}这段代码首先读取一行输入，然后使用 split(",") 将其分割成两个字符串。接着，使用 Integer.valueOf() 将字符串转换为整数。如果转换过程中出现异常，说明用户输入了非数字，程序会输出错误信息并退出。
完整代码示例
以下是修复了无限循环并优化了输入处理的完整代码：
import java.util.*;
public class SeriesSum {
private Scanner sc;
private boolean ok = true;
void accept() {
sc = new Scanner(System.in);
System.out.print("Enter the value of x and n, separated by a comma: ");
try {
String[] split = sc.nextLine().split(",");
int x = Integer.valueOf(split[0].trim());
int n = Integer.valueOf(split[1].trim());
compute(x, n);
} catch (NumberFormatException e) {
System.out.println("Bad input. Quitting.");
ok = false;
}
}
void compute(int x, int n) {
int i, j, k;
double f = 0.0;
for (i = 2; i <= n; i = i + 2) {
long s = 1; // 注意：阶乘可能很大，需要使用long类型
for (j = 1; j < i; j++) { // 修正：内层循环的上限应该是i-1
s *= (j+1); //计算(j+1)!
}
f = f + ((Math.pow(x, i)) / s);
}
System.out.println("Sum of series: " + f);
}
void close() {
if (sc != null) {
sc.close();
}
}
public static void main(String[] args) {
SeriesSum input = new SeriesSum();
System.out.println("Hit Ctrl-break to quit.");
do {
input.accept();
} while (input.ok);
input.close();
}
}代码解释：
- accept() 方法负责接收用户输入，并调用 compute() 方法进行计算。
- compute(int x, int n) 方法计算级数和，并输出结果。
- main() 方法创建一个 SeriesSum 对象，并进入一个循环，不断接收用户输入并计算，直到用户手动停止程序。
- 注意：循环中的阶乘计算，需要使用 long 类型，防止溢出。同时，内层循环的上限应该是i-1，外层循环的i从2开始，所以计算的是(i-1)!
- 注意：s要放在外层循环，每次进入外层循环都需要初始化为1。
运行结果
运行程序后，用户可以输入 x 和 n 的值，程序会计算级数和并输出结果。如果用户输入非数字，程序会给出错误提示。用户可以通过 Ctrl-break 停止程序。
总结
本文通过分析和修复一个Java程序中的无限循环问题，并优化了输入处理，使其更加健壮和易用。在编写程序时，需要仔细检查循环条件和更新语句，避免出现无限循环。同时，要考虑用户输入的各种可能性，进行有效的验证，提高程序的健壮性。
