Java中二次方程求解的面向对象设计与实践

import java.util.Scanner;

/**
 * QuadraticEquation 类用于表示和求解一个二次方程。
 * 封装了方程的系数和计算其根的逻辑。
 */
class QuadraticEquation {
    private double a;
    private double b;
    private double c;

    /**
     * 构造器，用于初始化二次方程的系数。
     *
     * @param a 二次项系数
     * @param b 一次项系数
     * @param c 常数项系数
     */
    public QuadraticEquation(double a, double b, double c) {
        this.a = a;
        this.b = b;
        this.c = c;
    }

    /**
     * 计算并返回二次方程的实数根。
     *
     * @return 一个 double 数组，包含方程的所有实数根。
     *         如果 a=0，抛出 IllegalArgumentException。
     *         如果 d>0，返回两个根。
     *         如果 d=0，返回一个根。
     *         如果 d<0，返回空数组。
     * @throws IllegalArgumentException 如果 a 为 0，则不是二次方程。
     */
    public double[] solve() {
        if (a == 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Coefficient 'a' cannot be zero for a quadratic equation.");
        }

        double discriminant = b * b - 4 * a * c;

        if (discriminant > 0) {
            // 两个不同的实数根
            double root1 = (-b - Math.sqrt(discriminant)) / (2 * a);
            double root2 = (-b + Math.sqrt(discriminant)) / (2 * a);
            return new double[]{root1, root2};
        } else if (discriminant == 0) {
            // 一个重实数根
            double root = -b / (2 * a);
            return new double[]{root};
        } else {
            // 没有实数根
            return new double[]{};
        }
    }
}

/**
 * 主类，用于测试 QuadraticEquation 类的功能。
 */
public class QuadraticEquationSolver {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);

        System.out.print("请输入系数 a: ");
        double a = scanner.nextDouble();
        System.out.print("请输入系数 b: ");
        double b = scanner.nextDouble();
        System.out.print("请输入系数 c: ");
        double c = scanner.nextDouble();

        try {
            // 创建 QuadraticEquation 对象
            QuadraticEquation equation = new QuadraticEquation(a, b, c);

            // 调用 solve 方法获取根
            double[] roots = equation.solve();

            // 打印结果
            System.out.println("方程的实数根数量 = " + roots.length);
            if (roots.length > 0) {
                for (double root : roots) {
                    System.out.println("x = " + root);
                }
            } else {
                System.out.println("该方程没有实数根。");
            }
        } catch (IllegalArgumentException e) {
            System.err.println("错误: " + e.getMessage());
        } finally {
            scanner.close();
        }
    }
}