Java中自定义8位二进制数类Octet的加法实现教程

public class Octet {

    int[] x = new int[8]; // 存储8位二进制数

    // 构造函数，接受一个8位的二进制字符串
    Octet(String s){
        if (s.length() != 8) {
            System.out.println("Too few or too many characters");
            return;
        }
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            // 将字符串从左到右的位存储到数组的右侧（低位）
            // 例如，"10000000" -> x[7]=1, x[6]=0, ..., x[0]=0
            if (s.charAt(i) == '1') {
                x[7 - i] = 1;
            }
            else {
                x[7 - i] = 0;
            }
        }
    }

    // 将Octet对象转换为8位二进制字符串
    String octetToString() {
        StringBuilder result = new StringBuilder();
        for (int i = 7; i >= 0; i--) { // 从高位到低位构建字符串
            result.append(x[i]);
        }
        return result.toString();
    }

    // sum 方法的占位符，待实现
    // Octet sum(Octet y){
    //     // 如何将两个Octet相加并返回一个Octet？
    // }
}

// 获取当前Octet的二进制字符串表示
String thisOctetStr = this.octetToString();
// 获取参数Octet的二进制字符串表示
String otherOctetStr = y.octetToString();

// 将二进制字符串转换为十进制整数
int o1 = Integer.parseInt(otherOctetStr, 2); // 参数y的十进制值
int o2 = Integer.parseInt(thisOctetStr, 2);  // 当前Octet的十进制值

int sum = o1 + o2; // 执行十进制加法

String binarySum = Integer.toBinaryString(sum); // 将和转换为二进制字符串

if (binarySum.length() > 8) {
    // 两个Octet的和超出了8位表示范围，无法用一个Octet表示
    throw new RuntimeException("Error: Sum of octets exceeds 8-bit capacity.");
}

// 如果结果长度不足8位，则在前面填充零
StringBuilder resultBuilder = new StringBuilder(binarySum);
while (resultBuilder.length() < 8) {
    resultBuilder.insert(0, "0"); // 在字符串开头插入'0'
}

return new Octet(resultBuilder.toString());

public class Octet {

    int[] x = new int[8];

    Octet(String s){
        if (s.length() != 8) {
            // 可以考虑抛出IllegalArgumentException而不是打印
            throw new IllegalArgumentException("Octet string must be exactly 8 characters long.");
        }
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            char bitChar = s.charAt(i);
            if (bitChar == '1') {
                x[7 - i] = 1;
            } else if (bitChar == '0') {
                x[7 - i] = 0;
            } else {
                throw new IllegalArgumentException("Octet string must contain only '0' or '1'.");
            }
        }
    }

    String octetToString() {
        StringBuilder result = new StringBuilder();
        for (int i = 7; i >= 0; i--) {
            result.append(x[i]);
        }
        return result.toString();
    }

    // 实现两个Octet对象的加法
    Octet sum(Octet y){
        // 1. 将当前Octet和参数Octet转换为十进制整数
        int o1 = Integer.parseInt(this.octetToString(), 2); // 当前Octet的十进制值
        int o2 = Integer.parseInt(y.octetToString(), 2);    // 参数y的十进制值

        // 2. 执行十进制加法
        int sumValue = o1 + o2;

        // 3. 将和转换回二进制字符串
        String binarySum = Integer.toBinaryString(sumValue);

        // 4. 结果格式化与溢出处理
        if(binarySum.length() > 8){
            // 如果和的二进制表示超过8位，则抛出运行时异常
            throw new RuntimeException("Error: Sum of octets (" + o1 + " + " + o2 + ") exceeds 8-bit capacity. Result: " + binarySum);
        }

        // 如果结果长度不足8位，则在前面填充零
        StringBuilder resultBuilder = new StringBuilder(binarySum);
        while(resultBuilder.length() < 8) {
            resultBuilder.insert(0, "0");
        }

        // 5. 创建并返回新的Octet对象
        return new Octet(resultBuilder.toString());
    }

    // 示例：添加一个main方法进行测试
    public static void main(String[] args) {
        Octet octet1 = new Octet("00000001"); // 十进制1
        Octet octet2 = new Octet("00000010"); // 十进制2
        Octet octet3 = new Octet("11111111"); // 十进制255
        Octet octet4 = new Octet("00000001"); // 十进制1

        try {
            Octet sum1 = octet1.sum(octet2);
            System.out.println("00000001 + 00000010 = " + sum1.octetToString() + " (Decimal: " + Integer.parseInt(sum1.octetToString(), 2) + ")"); // 00000011 (3)

            Octet sum2 = octet3.sum(octet4);
            System.out.println("11111111 + 00000001 = " + sum2.octetToString() + " (Decimal: " + Integer.parseInt(sum2.octetToString(), 2) + ")"); // 溢出

        } catch (RuntimeException e) {
            System.err.println(e.getMessage());
        }
    }
}