本教程详细介绍了如何在Java中实现罗马数字与整数之间的双向转换，特别关注了初学者常遇到的问题，如无限循环、对象状态不一致以及字符串比较的正确性。文章通过逐步分析和代码示例，指导读者使用基本的控制流结构构建一个健壮的转换器，无需依赖数组或映射等高级数据结构，帮助巩固Java编程基础。
1. RomanNumeral 类设计概览
在Java中实现罗马数字与整数的转换，通常会封装在一个类中，该类负责存储并管理这两种表示形式。我们定义一个 RomanNumeral 类，包含 romanNum (字符串类型) 和 decimalNum (整数类型) 两个私有成员变量，以及相应的构造函数、getter和setter方法。
package jfauvelle_G10_A04;
public class RomanNumeral {
private String romanNum = "";
private int decimalNum = 0;
// 无参构造函数
public RomanNumeral() {
romanNum = "";
decimalNum = 0;
}
// 接收罗马数字字符串的构造函数
public RomanNumeral(String r) {
// 在构造时进行转换，确保decimalNum也得到初始化
this.romanNum = r;
this.decimalNum = convertRomanToInteger(r);
}
// 接收整数的构造函数
public RomanNumeral(int i) {
// 在构造时进行转换，确保romanNum也得到初始化
this.decimalNum = i;
this.romanNum = convertIntegerToRoman(i);
}
// Getter和Setter方法
public void setRomanNumeral(String r) {
this.romanNum = r;
// 关键：当设置罗马数字时，同时更新其对应的十进制值，保持对象状态一致
this.decimalNum = convertRomanToInteger(r);
}
public String getRomanNumeral() {
return romanNum;
}
public void setDecimalNumeral(int i) {
this.decimalNum = i;
// 关键：当设置十进制值时，同时更新其对应的罗马数字，保持对象状态一致
this.romanNum = convertIntegerToRoman(i);
}
public int getDecimalNumeral() {
return decimalNum;
}
// ... 转换方法将在后续章节详细介绍
}注意事项：
- 构造函数和Setter方法中的状态同步：为了确保 RomanNumeral 对象的 romanNum 和 decimalNum 始终保持一致，当通过构造函数或 set 方法设置其中一个值时，必须同时调用相应的转换方法来更新另一个值。这是避免数据不一致的关键。
2. 整数到罗马数字的转换 (convertIntegerToRoman)
将整数转换为罗马数字通常采用“贪婪算法”。从最大的罗马数字值开始，只要当前整数大于或等于该值，就将对应的罗马字符添加到结果字符串中，并从整数中减去该值，重复此过程直到整数变为零。
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根据本教程的特定规则（例如，4 = IIII, 9 = VIIII，不考虑减法规则），转换逻辑相对直接。
public String convertIntegerToRoman(int r) {
int roman = r;
String finalRoman = "";
// 从大到小依次处理罗马数字值
while (roman >= 1000) {
finalRoman = finalRoman + "M";
roman -= 1000;
}
while (roman >= 500) {
finalRoman = finalRoman + "D";
roman -= 500;
}
while (roman >= 100) {
finalRoman = finalRoman + "C";
roman -= 100;
}
while (roman >= 50) {
finalRoman = finalRoman + "L";
roman -= 50;
}
while (roman >= 10) {
finalRoman = finalRoman + "X";
roman -= 10;
}
while (roman >= 5) {
finalRoman = finalRoman + "V";
roman -= 5;
}
while (roman >= 1) {
finalRoman = finalRoman + "I";
roman -= 1;
}
return finalRoman;
}这段代码逻辑清晰，通过一系列 while 循环确保了整数被正确地分解并转换为罗马数字。
3. 罗马数字到整数的转换 (convertRomanToInteger)
将罗马数字字符串转换为整数需要遍历字符串中的每个字符，并根据其代表的数值进行累加。这是初学者最容易出错的部分，特别是循环和条件判断的运用。
3.1 常见陷阱：无限循环与数组越界
在原始代码中，convertRomanToInteger 方法存在两个主要问题：
- 无限循环 (while 误用为 if)：在 for 循环内部，使用了多个 while (decimal.charAt(i) == 'M') 这样的结构。如果 decimal.charAt(i) 是 'M'，那么这个 while 循环将永远为真，导致程序陷入无限循环，因为 i 的值在 while 循环内部并未改变。
- 数组越界 (for 循环条件错误)：for (int i = 0; i
3.2 解决方案
为了解决上述问题，我们需要进行以下修正：
- 将 for 循环内部的 while 语句改为 if 语句。每个字符只需要判断一次其值，并累加到总数中。
- 将 for 循环的条件从 i
private int convertRomanToInteger(String n) {
String romanStr = n; // 使用更具描述性的变量名
int finalDecimal = 0;
// 修正：循环条件应为 i < romanStr.length()
for (int i = 0; i < romanStr.length(); i++) {
char currentChar = romanStr.charAt(i); // 获取当前字符
// 修正：将while循环改为if条件判断
if (currentChar == 'M') {
finalDecimal += 1000;
} else if (currentChar == 'D') { // 使用else if 提高效率，避免不必要的判断
finalDecimal += 500;
} else if (currentChar == 'C') {
finalDecimal += 100;
} else if (currentChar == 'L') {
finalDecimal += 50;
} else if (currentChar == 'X') {
finalDecimal += 10;
} else if (currentChar == 'V') {
finalDecimal += 5;
} else if (currentChar == 'I') {
finalDecimal += 1;
}
// 如果遇到不识别的字符，这里可以添加错误处理逻辑
}
return finalDecimal;
}4. 测试用例与字符串比较
编写测试用例是验证代码正确性的重要步骤。在Java中，比较字符串内容时，应始终使用 .equals() 方法，而不是 == 运算符。== 运算符比较的是两个字符串对象的引用地址，而 .equals() 比较的是它们的内容。
public class RomanNumeralCalculatorTestCase {
public static void main(String[] args) {
boolean working = true;
// 测试空构造函数和setter
RomanNumeral case1 = new RomanNumeral();
case1.setRomanNumeral("XVI"); // 设置罗马数字，内部会转换为十进制
// 修正：字符串比较使用 .equals()
if (!case1.getRomanNumeral().equals("XVI")) {
working = false;
System.err.println("ERROR: Roman numeral was not set properly. It is " + case1.getRomanNumeral()
+ ". It should be XVI");
}
// 验证十进制值是否同步更新
if (case1.getDecimalNumeral() != 16) { // XVI = 16
working = false;
System.err.println("ERROR: Decimal number was not updated properly after setting Roman. It is " + case1.getDecimalNumeral()
+ ". It should be 16");
}
case1.setDecimalNumeral(2004); // 设置十进制，内部会转换为罗马数字
if (case1.getDecimalNumeral() != 2004) {
working = false;
System.err.println("ERROR: Decimal number was not set properly. It is " + case1.getDecimalNumeral()
+ ". It should be 2004");
}
// 验证罗马数字是否同步更新 (2004 = MMIIII)
if (!case1.getRomanNumeral().equals("MMIIII")) { // 根据本教程规则 2004 = MMIIII
working = false;
System.err.println("ERROR: Roman numeral was not updated properly after setting Decimal. It is " + case1.getRomanNumeral()
+ ". It should be MMIIII");
}
// 测试整数构造函数
RomanNumeral case2 = new RomanNumeral(1000);
String s = "M";
if (!(case2.getRomanNumeral().equals(s))) { // 修正：字符串比较使用 .equals()
working = false;
System.err.println("ERROR: Roman numeral from int constructor is incorrect. It is " + case2.getRomanNumeral()
+ ", it should be M.");
}
if (case2.getDecimalNumeral() != 1000) {
working = false;
System.err.println("ERROR: Decimal number from int constructor is incorrect. It is " + case2.getDecimalNumeral()
+ ". It should be 1000");
}
// 测试字符串构造函数
RomanNumeral case3 = new RomanNumeral("M");
if (case3.getDecimalNumeral() != 1000) {
working = false;
System.err.println("ERROR: Decimal number from string constructor is incorrect. It is " + case3.getDecimalNumeral()
+ ". It should be 1000");
}
if (!case3.getRomanNumeral().equals("M")) { // 修正：字符串比较使用 .equals()
working = false;
System.err.println("ERROR: Roman numeral from string constructor is incorrect. It is " + case3.getRomanNumeral()
+ ". It should be M");
}
if (working)
System.out.print("Congratz ! The test case work !");
}
}总结
通过本教程，我们学习了如何在Java中实现一个基本的罗马数字与整数转换器，并解决了初学者常犯的几个错误：
- 罗马数字到整数转换中的无限循环：将 while 循环替换为 if 或 else if 语句，确保每个字符只被处理一次。
- 字符串遍历的数组越界：将 for 循环条件从 i
- 对象状态不一致：在 set 方法和构造函数中，确保当一个值被设置时，其对应的另一个值也通过转换方法同步更新，从而保持对象内部状态的完整性。
- Java字符串比较：始终使用 .equals() 方法比较字符串的内容，而不是 == 运算符。
掌握这些基础知识和常见的编程陷阱，对于编写健壮、可维护的Java代码至关重要。
