Java数组与方法：实现月度降雨量统计与分析教程-java教程-PHP中文网

Java数组与方法：实现月度降雨量统计与分析教程

本教程详细阐述如何使用java数组和方法来处理月度降雨量数据。我们将学习如何设计独立的方法以实现数据的输入、显示、总和计算、平均值计算以及特定条件下的计数。通过结构化的代码示例，您将掌握方法参数传递、返回值处理、输入验证以及如何将这些功能集成到主程序中，从而构建一个健壮的降雨量统计应用。

1. 程序概述与方法设计原则

本教程的目标是构建一个Java程序，用于存储和分析一年中12个月的降雨量数据。程序将遵循模块化设计原则，将不同的功能封装在独立的方法中。这种设计不仅提高了代码的可读性和可维护性，也促进了代码复用。

我们将实现以下核心方法：

getRainfall(double[] rainfallArray): 负责从用户获取每个月的降雨量数据，并存储到数组中。该方法将包含输入验证逻辑，确保降雨量不能为负数。
displayRainfall(double[] rainfallArray): 接收降雨量数组作为参数，并显示每个月的降雨量。
getTotalRainfall(double[] rainfallArray): 计算并返回全年的总降雨量。
getAverageRainfall(double[] rainfallArray): 计算并返回每月的平均降雨量。
getRainfallAbove(double[] rainfallArray, double threshold): 统计并返回降雨量超过给定阈值的月份数量。

在方法设计中，我们应遵循单一职责原则：一个方法只做一件事。例如，计算方法（如getTotalRainfall）应只负责计算并返回结果，而不应在方法内部直接打印结果。打印操作应由调用方（通常是main方法）负责，以提高方法的灵活性和复用性。

2. 环境准备与常量定义

首先，我们需要定义一个常量来表示一年的月份数量，并引入Scanner类来处理用户输入。

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import java.util.Scanner; // 用于获取用户输入
import java.io.IOException; // 用于处理可能的输入/输出异常

public class RainfallAnalyzer {

    // 定义月份数量常量，方便管理和修改
    public static final int MONTHS = 12;

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 主方法将协调所有操作
        // 在此处声明并初始化降雨量数组
        double[] monthlyRainfall; // 声明数组，稍后由getRainfall方法初始化并返回

        // 其他方法的调用和结果输出将在此处进行
    }

    // 其他方法将在此处定义
}

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3. 实现数据输入方法：getRainfall

getRainfall方法负责提示用户输入每个月的降雨量，并将有效数据存储到一个double数组中。该方法必须包含输入验证，拒绝负数输入并要求用户重新输入。

    /**
     * 从用户获取每个月的降雨量数据，并存储到一个新数组中。
     * 包含输入验证，不允许负数。
     * @return 包含12个月降雨量的double数组。
     */
    public static double[] getRainfall() {
        String[] monthNames = { "一月", "二月", "三月", "四月", "五月", "六月",
                                "七月", "八月", "九月", "十月", "十一月", "十二月" };
        double[] rain = new double[MONTHS]; // 创建一个新数组来存储降雨量

        Scanner keyboard = new Scanner(System.in);

        for (int i = 0; i < MONTHS; i++) {
            System.out.print("请输入" + monthNames[i] + "的降雨量 (英寸): ");
            double inputRain = keyboard.nextDouble();

            // 输入验证：如果输入为负数，则提示错误并要求重新输入当前月份
            if (inputRain < 0) {
                System.out.println("降雨量不能为负数。请重新输入。");
                i--; // 抵消循环的增量，以便重新输入当前月份的数据
            } else {
                rain[i] = inputRain;
            }
        }
        // 注意：在实际应用中，通常会在程序结束时关闭Scanner，
        // 但如果Scanner在main方法中创建并传递，则在main中关闭更合适。
        // 这里为了简化，暂时不关闭，因为可能被其他方法复用。
        return rain;
    }

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注意事项:

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getRainfall方法不接收String[] args参数，因为用户输入与命令行参数无关。
为了避免Scanner资源泄露，通常建议在main方法中创建Scanner实例，并在程序结束时关闭它。如果Scanner在其他方法中创建，则应在方法结束时关闭，但这会阻止其在同一程序中被其他方法复用。一个常见的做法是将Scanner作为参数传递给需要它的方法，或者在main方法中处理所有输入。为了本教程的清晰性，我们暂时让getRainfall方法创建自己的Scanner。

4. 实现数据展示方法：displayRainfall

displayRainfall方法接收一个降雨量数组作为参数，并以友好的格式打印出每个月的降雨量。

    /**
     * 显示每个月的降雨量。
     * @param rainfallArray 包含月度降雨量的double数组。
     */
    public static void displayRainfall(double[] rainfallArray) {
        String[] monthNames = { "一月", "二月", "三月", "四月", "五月", "六月",
                                "七月", "八月", "九月", "十月", "十一月", "十二月" };

        System.out.println("\n--- 月度降雨量概览 ---");
        for (int i = 0; i < MONTHS; i++) {
            System.out.printf("%s: %.2f 英寸%n", monthNames[i], rainfallArray[i]);
        }
    }

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注意事项:

使用printf可以更好地控制输出格式，例如保留两位小数。

5. 实现总降雨量计算方法：getTotalRainfall

getTotalRainfall方法遍历降雨量数组，计算所有月份的总和，并返回该总和。

    /**
     * 计算并返回全年的总降雨量。
     * @param rainfallArray 包含月度降雨量的double数组。
     * @return 全年的总降雨量。
     */
    public static double getTotalRainfall(double[] rainfallArray) {
        double total = 0.0; // 累加器

        // 使用增强for循环遍历数组，计算总和
        for (double value : rainfallArray) {
            total += value;
        }
        return total;
    }

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注意事项:

此方法只负责计算并返回总和，不负责打印。打印操作应在main方法中进行。

6. 实现平均降雨量计算方法：getAverageRainfall

getAverageRainfall方法利用getTotalRainfall方法获取总降雨量，然后除以月份数来计算平均值，并返回结果。

    /**
     * 计算并返回每月的平均降雨量。
     * @param rainfallArray 包含月度降雨量的double数组。
     * @return 每月的平均降雨量。
     */
    public static double getAverageRainfall(double[] rainfallArray) {
        // 复用getTotalRainfall方法来获取总和
        double total = getTotalRainfall(rainfallArray);
        return total / MONTHS;
    }

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注意事项:

通过调用getTotalRainfall来获取总和，避免了重复的代码逻辑，提高了代码复用性。

7. 实现降雨量超阈值统计方法：getRainfallAbove

getRainfallAbove方法接收降雨量数组和一个阈值作为参数，统计有多少个月的降雨量超过了这个阈值，并返回计数。

    /**
     * 统计降雨量超过给定阈值的月份数量。
     * @param rainfallArray 包含月度降雨量的double数组。
     * @param threshold 降雨量阈值。
     * @return 降雨量超过阈值的月份数量。
     */
    public static int getRainfallAbove(double[] rainfallArray, double threshold) {
        int count = 0;
        for (double value : rainfallArray) {
            if (value > threshold) {
                count++;
            }
        }
        return count;
    }

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8. 整合所有功能到main方法

main方法是程序的入口点，它将协调所有方法的调用，并输出最终结果。

public class RainfallAnalyzer {

    public static final int MONTHS = 12;

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1. 获取用户输入的降雨量数据
        double[] monthlyRainfall = getRainfall();

        // 2. 显示每个月的降雨量
        displayRainfall(monthlyRainfall);

        // 3. 计算并显示全年的总降雨量
        double totalRainfall = getTotalRainfall(monthlyRainfall);
        System.out.printf("\n全年的总降雨量为: %.2f 英寸%n", totalRainfall);

        // 4. 计算并显示每月的平均降雨量
        double averageRainfall = getAverageRainfall(monthlyRainfall);
        System.out.printf("每月的平均降雨量为: %.2f 英寸%n", averageRainfall);

        // 5. 统计并显示降雨量超过特定阈值的月份数量
        double threshold = 5.0; // 示例阈值
        int monthsAboveThreshold = getRainfallAbove(monthlyRainfall, threshold);
        System.out.printf("有 %d 个月的降雨量超过了 %.2f 英寸%n", monthsAboveThreshold, threshold);
    }

    // ... (getRainfall, displayRainfall, getTotalRainfall, getAverageRainfall, getRainfallAbove 方法定义在此处)
    // 请将前面定义的各个方法代码块复制到这里，组成完整的类。
}

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9. 完整示例代码

import java.util.Scanner;
import java.io.IOException;

public class RainfallAnalyzer {

    public static final int MONTHS = 12;

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1. 获取用户输入的降雨量数据
        double[] monthlyRainfall = getRainfall();

        // 2. 显示每个月的降雨量
        displayRainfall(monthlyRainfall);

        // 3. 计算并显示全年的总降雨量
        double totalRainfall = getTotalRainfall(monthlyRainfall);
        System.out.printf("\n全年的总降雨量为: %.2f 英寸%n", totalRainfall);

        // 4. 计算并显示每月的平均降雨量
        double averageRainfall = getAverageRainfall(monthlyRainfall);
        System.out.printf("每月的平均降雨量为: %.2f 英寸%n", averageRainfall);

        // 5. 统计并显示降雨量超过特定阈值的月份数量
        double threshold = 5.0; // 示例阈值
        int monthsAboveThreshold = getRainfallAbove(monthlyRainfall, threshold);
        System.out.printf("有 %d 个月的降雨量超过了 %.2f 英寸%n", monthsAboveThreshold, threshold);
    }

    /**
     * 从用户获取每个月的降雨量数据，并存储到一个新数组中。
     * 包含输入验证，不允许负数。
     * @return 包含12个月降雨量的double数组。
     */
    public static double[] getRainfall() {
        String[] monthNames = { "一月", "二月", "三月", "四月", "五月", "六月",
                                "七月", "八月", "九月", "十月", "十一月", "十二月" };
        double[] rain = new double[MONTHS]; // 创建一个新数组来存储降雨量

        // 通常建议在main方法中创建并关闭Scanner，或者作为参数传递
        // 此处为简化，在方法内创建，但实际生产代码中需考虑资源管理
        Scanner keyboard = new Scanner(System.in); 

        for (int i = 0; i < MONTHS; i++) {
            System.out.print("请输入" + monthNames[i] + "的降雨量 (英寸): ");
            double inputRain = keyboard.nextDouble();

            // 输入验证：如果输入为负数，则提示错误并要求重新输入当前月份
            if (inputRain < 0) {
                System.out.println("降雨量不能为负数。请重新输入。");
                i--; // 抵消循环的增量，以便重新输入当前月份的数据
            } else {
                rain[i] = inputRain;
            }
        }
        // 在此示例中，Scanner可能在main方法结束后才关闭，
        // 或者如果getRainfall是唯一使用它的方法，可以在此处关闭。
        // keyboard.close(); // 如果仅此方法使用Scanner，可以在此处关闭
        return rain;
    }

    /**
     * 显示每个月的降雨量。
     * @param rainfallArray 包含月度降雨量的double数组。
     */
    public static void displayRainfall(double[] rainfallArray) {
        String[] monthNames = { "一月", "二月", "三月", "四月", "五月", "六月",
                                "七月", "八月", "九月", "十月", "十一月", "十二月" };

        System.out.println("\n--- 月度降雨量概览 ---");
        for (int i = 0; i < MONTHS; i++) {
            System.out.printf("%s: %.2f 英寸%n", monthNames[i], rainfallArray[i]);
        }
    }

    /**
     * 计算并返回全年的总降雨量。
     * @param rainfallArray 包含月度降雨量的double数组。
     * @return 全年的总降雨量。
     */
    public static double getTotalRainfall(double[] rainfallArray) {
        double total = 0.0; // 累加器

        // 使用增强for循环遍历数组，计算总和
        for (double value : rainfallArray) {
            total += value;
        }
        return total;
    }

    /**
     * 计算并返回每月的平均降雨量。
     * @param rainfallArray 包含月度降雨量的double数组。
     * @return 每月的平均降雨量。
     */
    public static double getAverageRainfall(double[] rainfallArray) {
        // 复用getTotalRainfall方法来获取总和
        double total = getTotalRainfall(rainfallArray);
        return total / MONTHS;
    }

    /**
     * 统计降雨量超过给定阈值的月份数量。
     * @param rainfallArray 包含月度降雨量的double数组。
     * @param threshold 降雨量阈值。
     * @return 降雨量超过阈值的月份数量。
     */
    public static int getRainfallAbove(double[] rainfallArray, double threshold) {
        int count = 0;
        for (double value : rainfallArray) {
            if (value > threshold) {
                count++;
            }
        }
        return count;
    }
}

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