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Java中ArrayList与自定义对象：构建随机半径Circle列表的教程

霞舞

发布： 2025-11-22 18:59:17

原创

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Java中ArrayList与自定义对象：构建随机半径Circle列表的教程

本教程详细讲解如何在java中使用`arraylist`动态创建和管理自定义的`circle`对象列表。内容涵盖`circle`类的设计与实现，包括属性和计算方法；利用`random`类生成指定范围内的随机半径来实例化`circle`对象，并通过`for`循环将其添加到`arraylist`；最后，演示如何遍历列表并使用`string.format()`方法精确控制输出的浮点数格式。

在Java编程中，经常需要处理一组具有相同特性但不同属性的对象。ArrayList作为Java集合框架的一部分，提供了一种灵活的方式来存储和管理这些对象的动态列表。本教程将以“圆形（Circle）”对象为例，演示如何结合ArrayList和随机数生成来构建一个包含多个随机半径圆形的列表，并对其属性进行格式化输出。

核心组件：Circle类的设计与实现

要创建Circle对象的列表，首先需要定义Circle类。这个类将封装一个圆形的属性（如ID和半径）以及与其相关的行为（如计算直径、面积和周长）。

1. 类属性

一个Circle对象至少应包含以下属性：

id (String): 用于唯一标识每个圆形，例如"C1", "C2"等。
radius (double): 圆形的半径。

2. 构造函数

为了方便地创建Circle对象并初始化其属性，我们需要一个构造函数。

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

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3. Getter 方法

为了能够访问Circle对象的私有属性，需要提供相应的getter方法。

public String getId() {
    return id;
}

public double getRadius() {
    return radius;
}

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4. 计算方法

Circle类还应包含计算其几何属性的方法，例如直径、面积和周长。这里我们使用近似值 3.14 作为圆周率。

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

public double getArea() {
    return 2 * 3.14 * radius * radius; // 注意：此处面积计算公式为 2 * PI * r^2，标准面积公式为 PI * r^2
}

public double getCircumference() {
    return 2 * 3.14 * radius;
}

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完整的Circle类代码如下：

class Circle {
    private String id;
    private double radius = 0; // 默认值

    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 getArea() {
        return 2 * 3.14 * radius * radius; // 依照原始示例，标准面积公式为 Math.PI * radius * radius;
    }

    public double getCircumference() {
        return 2 * 3.14 * radius;
    }
}

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注意事项：在实际开发中，计算圆的面积通常使用 Math.PI * radius * radius，而不是 2 * 3.14 * radius * radius。本教程为了与提供的示例代码保持一致，沿用了 2 * 3.14 的写法。

动态列表构建：使用ArrayList管理Circle对象

有了Circle类，我们就可以在主程序中创建并管理这些对象了。ArrayList是实现这一目标的理想选择。

1. 初始化ArrayList

在main方法中，首先需要导入必要的类（ArrayList和Random），然后创建一个ArrayList实例，指定它将存储Circle类型的对象。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Random;
import java.util.Scanner; // 尽管Scanner在此示例中未直接使用，但通常用于用户输入

public class CirclesDriver {
    public static void main(String[] args) {
        Random rand = new Random();
        ArrayList<Circle> circles = new ArrayList<>();
        // ... 其他代码
    }
}

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2. 随机数生成与列表填充

教程要求创建10个圆形，每个圆形具有2到5之间的随机半径。这需要使用Random类和for循环。

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生成指定范围内的随机数：Random类的nextDouble()方法返回一个介于0.0（包含）和1.0（不包含）之间的double值。要生成一个在特定范围[min, max)内的随机数，可以使用公式：min + (rand.nextDouble() * (max - min))。在本例中，min为2，max为5。
循环创建并添加对象：使用for循环迭代10次，每次循环：
1. 生成一个唯一的ID（例如"C1", "C2"）。
2. 计算一个随机半径。
3. 使用ID和半径创建一个新的Circle对象。
4. 将新创建的Circle对象添加到ArrayList中。

// ** load the array list with circles **
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
    String id = "C" + i;
    double randomValue = rand.nextDouble(); // 生成 [0.0, 1.0) 之间的随机数
    double radius = 2 + (randomValue * (5 - 2)); // 将随机数映射到 [2.0, 5.0) 范围
    Circle circle = new Circle(id, radius);
    circles.add(circle);
}

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数据展示：遍历与格式化输出

填充完ArrayList后，下一步是遍历列表并打印每个Circle对象的详细信息。为了使输出更具可读性，特别是对于浮点数，我们需要进行格式化。

1. 遍历ArrayList

可以使用增强型for循环或传统的索引for循环来遍历ArrayList。这里我们使用传统的索引for循环，因为它在某些场景下提供了更大的灵活性（例如，需要知道当前元素的索引）。

for (int i = 0; i < circles.size(); i++) {
    Circle circle = circles.get(i);
    // ... 打印信息
}

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2. 浮点数格式化输出

问题要求将圆的尺寸打印到小数点后三位。String.format()方法可以实现这一功能。"%.3f"是一个格式说明符，表示一个浮点数，保留三位小数。

System.out.println("Circle ID: " + circle.getId());
System.out.println("Radius: " + String.format("%.3f", circle.getRadius()));
System.out.println("Diameter: " + String.format("%.3f", circle.getDiameter()));
System.out.println("Circumference: " + String.format("%.3f", circle.getCircumference()));
System.out.println("Area: " + String.format("%.3f", circle.getArea()));

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完整的打印列表代码如下：

System.out.println("--------------------------------\n");

// 遍历并打印所有Circle的详细信息
for(int i=0; i<circles.size(); i++) {
    Circle circle = circles.get(i);
    System.out.println();
    System.out.println("Circle ID: " + circle.getId()); // 修改为更通用的标签
    System.out.println("Radius: " + String.format("%.3f", circle.getRadius()));
    System.out.println("Diameter: " + String.format("%.3f", circle.getDiameter()));
    System.out.println("Circumference: " + String.format("%.3f", circle.getCircumference()));
    System.out.println("Area: " + String.format("%.3f", circle.getArea()));
    System.out.println();
}

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完整示例代码

将CirclesDriver类和Circle类整合在一起，形成一个完整的可运行程序。

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

public class CirclesDriver {
    public static void main(String[] args) {
        Random rand = new Random();
        // ** Variables constants and objects **
        // Scanner scanner = new Scanner(System.in); // 在此示例中未使用，可根据需要保留或删除
        ArrayList<Circle> circles = new ArrayList<>();

        // ** load the array list with circles **
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            String id = "C" + i;
            double randomValue = rand.nextDouble(); // 生成 [0.0, 1.0) 之间的随机数
            double radius = 2 + (randomValue * (5 - 2)); // 将随机数映射到 [2.0, 5.0) 范围
            Circle circle = new Circle(id, radius);
            circles.add(circle);
        }

        // print the whole list
        System.out.println("--------------------------------\n");

        // ** Make sure your Circle class and ArrayList work with the following driver code **
        for(int i=0; i<circles.size(); i++) {
            Circle circle = circles.get(i);
            System.out.println();
            System.out.println("Circle ID: " + circle.getId());
            System.out.println("Radius: " + String.format("%.3f", circle.getRadius()));
            System.out.println("Diameter: " + String.format("%.3f", circle.getDiameter()));
            System.out.println("Circumference: " + String.format("%.3f", circle.getCircumference()));
            System.out.println("Area: " + String.format("%.3f", circle.getArea()));
            System.out.println();
        }
    }
}

class Circle {
    private String id;
    private double radius = 0;

    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 getArea() {
        return 2 * 3.14 * radius * radius; // 依照原始示例，标准面积公式为 Math.PI * radius * radius;
    }

    public double getCircumference() {
        return 2 * 3.14 * radius;
    }
}

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