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Java教程：使用ArrayList管理圆形对象，生成随机半径并格式化输出

霞舞

发布： 2025-11-22 17:39:20

原创

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Java教程：使用ArrayList管理圆形对象，生成随机半径并格式化输出

本教程详细介绍了如何在java中使用`arraylist`来存储和管理一系列`circle`对象。我们将学习如何设计一个`circle`类，包含id、半径及其派生属性（如直径、周长、面积）。接着，通过`random`类生成指定范围（2-5）内的随机半径，并利用`for`循环将10个`circle`实例添加到`arraylist`中。最后，教程将演示如何遍历列表，并使用`string.format`方法以三位小数的精度打印每个圆形的所有详细信息。

在Java编程中，我们经常需要处理对象的集合。ArrayList是Java集合框架中一个非常实用的动态数组，它允许我们存储和管理任意数量的对象。本教程将以圆形（Circle）对象为例，详细讲解如何结合面向对象设计、随机数生成和格式化输出，构建一个管理圆形对象的程序。

1. Circle 类的设计与实现

首先，我们需要定义一个Circle类来表示圆形。一个圆形至少需要有唯一的标识符（ID）和半径（radius）这两个基本属性。此外，为了方便计算，我们还可以添加获取直径、周长和面积的方法。

1.1 Circle 类的属性

id (String): 圆形的唯一标识符，例如 "C1", "C2" 等。
radius (double): 圆形的半径。

1.2 Circle 类的构造函数

构造函数用于创建Circle对象时初始化其属性。

public Circle(String id, double radius) {
    this.id = id;
    this.radius = radius;
}

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1.3 Circle 类的方法

除了获取ID和半径的方法外，我们还需要计算圆形的直径、周长和面积。

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getId(): 返回圆形的ID。
getRadius(): 返回圆形的半径。
getDiameter(): 计算并返回直径 (radius * 2)。
getCircumference(): 计算并返回周长 (2 * Math.PI * radius)。
getArea(): 计算并返回面积 (Math.PI * radius * radius)。

注意： 在计算周长和面积时，建议使用Java内置的Math.PI常量，以获得更高的精度，而不是手动输入近似值如3.14。

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1.4 完整的 Circle 类代码

class Circle {
    private String id;
    private double radius;

    public Circle(String id, double radius) {
        this.id = id;
        this.radius = radius;
    }

    public String getId() {
        return id;
    }

    public double getRadius() {
        return radius;
    }

    public double getDiameter() {
        return radius * 2;
    }

    public double getCircumference() {
        return 2 * Math.PI * radius;
    }

    public double getArea() {
        return Math.PI * radius * radius;
    }
}

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2. CirclesDriver 主程序：构建与展示圆形对象列表

CirclesDriver 类（通常包含 main 方法）将负责创建 ArrayList，生成 Circle 对象，将其添加到列表中，并最终打印所有圆形的信息。

2.1 初始化工具类与 ArrayList

我们需要 Random 类来生成随机数，以及 ArrayList 来存储 Circle 对象。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;

public class CirclesDriver {
    public static void main(String[] args) {
        Random rand = new Random(); // 用于生成随机数
        ArrayList<Circle> circles = new ArrayList<>(); // 存储Circle对象的列表
        // ...
    }
}

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2.2 循环生成并添加圆形对象

根据需求，我们将使用 for 循环生成10个 Circle 对象，每个对象具有一个2到5之间的随机半径，并赋予一个唯一的ID（例如 "C1", "C2", ... "C10"）。

生成指定范围随机数的方法：rand.nextDouble() 会生成一个介于0.0（包含）和1.0（不包含）之间的双精度浮点数。要生成一个在 [min, max) 范围内的随机数，可以使用公式：min + (rand.nextDouble() * (max - min))。在本例中，范围是 [2, 5)，所以公式为 2 + (rand.nextDouble() * (5 - 2))。

        // 循环生成并添加10个圆形对象
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            // 生成范围在 [2, 5) 之间的随机半径
            double radius = 2 + (rand.nextDouble() * (5 - 2));
            Circle circle = new Circle("C" + i, radius); // 创建Circle对象
            circles.add(circle); // 将Circle对象添加到ArrayList
        }

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2.3 遍历并打印圆形信息

填充 ArrayList 后，我们需要遍历它，并打印每个 Circle 对象的详细信息。为了使输出整洁且易读，我们将使用 String.format("%.3f", value) 来将浮点数格式化为三位小数。

        System.out.println("--------------------------------\n");
        System.out.println("圆形对象列表：\n");

        // 遍历ArrayList并打印每个圆形的信息
        for (int i = 0; i < circles.size(); i++) {
            Circle circle = circles.get(i); // 获取列表中的Circle对象
            System.out.println("ID: " + circle.getId());
            System.out.println("半径: " + String.format("%.3f", circle.getRadius()));
            System.out.println("直径: " + String.format("%.3f", circle.getDiameter()));
            System.out.println("周长: " + String.format("%.3f", circle.getCircumference()));
            System.out.println("面积: " + String.format("%.3f", circle.getArea()));
            System.out.println("--------------------------------"); // 分隔每个圆形的信息
        }
        System.out.println("\n程序结束。");

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3. 完整示例代码

将 CirclesDriver 和 Circle 类放在同一个Java文件中（例如 CirclesDriver.java），即可运行。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;

public class CirclesDriver {
    public static void main(String[] args) {
        Random rand = new Random();
        ArrayList<Circle> circles = new ArrayList<>();

        // 循环生成并添加10个圆形对象
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            // 生成范围在 [2, 5) 之间的随机半径
            double radius = 2 + (rand.nextDouble() * (5 - 2));
            Circle circle = new Circle("C" + i, radius);
            circles.add(circle);
        }

        System.out.println("--------------------------------\n");
        System.out.println("圆形对象列表：\n");

        // 遍历ArrayList并打印每个圆形的信息
        for (int i = 0; i < circles.size(); i++) {
            Circle circle = circles.get(i);
            System.out.println("ID: " + circle.getId());
            System.out.println("半径: " + String.format("%.3f", circle.getRadius()));
            System.out.println("直径: " + String.format("%.3f", circle.getDiameter()));
            System.out.println("周长: " + String.format("%.3f", circle.getCircumference()));
            System.out.println("面积: " + String.format("%.3f", circle.getArea()));
            System.out.println("--------------------------------");
        }
        System.out.println("\n程序结束。");
    }
}

// Circle类定义
class Circle {
    private String id;
    private double radius;

    public Circle(String id, double radius) {
        this.id = id;
        this.radius = radius;
    }

    public String getId() {
        return id;
    }

    public double getRadius() {
        return radius;
    }

    public double getDiameter() {
        return radius * 2;
    }

    public double getCircumference() {
        return 2 * Math.PI * radius;
    }

    public double getArea() {
        return Math.PI * radius * radius;
    }
}

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