Java程序无限输入问题排查与优化：计算特定级数之和-java教程-PHP中文网

Java程序无限输入问题排查与优化：计算特定级数之和

心靈之曲

发布： 2025-10-18 12:07:01

原创

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java程序无限输入问题排查与优化：计算特定级数之和

本文旨在解决Java程序在计算特定级数之和时出现无限输入的问题。通过分析问题代码，定位到导致无限循环的错误，并提供修正后的代码示例。同时，本文还改进了输入方式，增加了异常处理，并提供了一个完整的、可重复运行的示例程序，帮助读者理解和掌握相关知识。

问题分析

原始代码旨在计算以下级数之和：

(x ^ 2)/(1!) + (x ^ 4)/(3!) + (x ^ 6)/(5!) + ... + (x ^ n)/((n - 1)!)

然而，代码在运行时出现了无限循环，导致程序无法正常结束。经过分析，问题出在以下循环语句中：

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for (k = 1; k <= j; j++) {
    s = s * k;
}

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在这个循环中，循环变量 k 从 1 开始，每次循环增加 1，直到 k 大于 j 为止。但是，循环内部的 j++ 导致 j 的值不断增加，使得 k <= j 永远成立，从而形成无限循环。

代码修正

将 for (k = 1; k <= j; j++) 修改为 for (k = 1; k <= j; k++)，即把 j++ 改为 k++，可以解决无限循环的问题。

代码优化与增强

除了修复无限循环的错误，还可以对代码进行优化和增强，使其更加健壮和易于使用。

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改进输入方式： 原始代码使用 Scanner 类分别读取 x 和 n 的值。可以修改为一次性读取一行输入，并使用逗号分隔 x 和 n 的值，然后使用 String.split() 方法将输入字符串分割成两个部分，再将它们转换为整数。
增加异常处理： 当用户输入的不是有效的整数时，Integer.valueOf() 方法会抛出 NumberFormatException 异常。可以使用 try-catch 语句捕获这个异常，并给出相应的提示信息。
资源管理： 确保 Scanner 对象在使用完毕后被关闭，以释放资源。
无限输入控制： 为了方便用户多次输入，可以使用 do-while 循环来实现无限输入。同时，为了能够退出循环，可以在每次循环开始时检查一个标志变量，如果该变量为 false，则退出循环。

优化后的代码示例

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; // Factorial can grow very quickly
            for (j = 1; j < i; j++) {
                s = s * j;
            }
            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();
    }
}

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代码解释：

accept() 方法： 负责接收用户输入，并进行初步的格式验证。如果输入格式不正确，则设置 ok 标志为 false，并提示用户。
compute(int x, int n) 方法： 负责计算级数之和。注意，s 变量类型修改为long，因为阶乘增长非常快，int 类型可能溢出。同时，内层循环的范围也做了修改，确保计算的是(i-1)!。
close() 方法： 负责关闭 Scanner 对象，释放资源。
main() 方法： 使用 do-while 循环实现无限输入，直到用户输入错误格式的数据为止。

运行结果示例：

Hit Ctrl-break to quit.
Enter the value of x and n, separated by a comma: 2,6
Sum of series: 2.7333333333333334
Enter the value of x and n, separated by a comma: 3,8
Sum of series: 12.76904761904762
Enter the value of x and n, separated by a comma: a,b
Bad input. Quitting.

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