本文旨在解决Java程序在计算特定级数之和时出现无限输入的问题。通过分析问题代码，定位到导致无限循环的错误，并提供修正后的代码示例。同时，本文还改进了输入方式，增加了异常处理，并提供了一个完整的、可重复运行的示例程序，帮助读者理解和掌握相关知识。
问题分析
原始代码旨在计算以下级数之和：
(x ^ 2)/(1!) + (x ^ 4)/(3!) + (x ^ 6)/(5!) + ... + (x ^ n)/((n - 1)!)
然而，代码在运行时出现了无限循环，导致程序无法正常结束。经过分析，问题出在以下循环语句中：
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for (k = 1; k <= j; j++) {
s = s * k;
}在这个循环中，循环变量 k 从 1 开始，每次循环增加 1，直到 k 大于 j 为止。但是，循环内部的 j++ 导致 j 的值不断增加，使得 k
代码修正
将 for (k = 1; k
代码优化与增强
除了修复无限循环的错误，还可以对代码进行优化和增强，使其更加健壮和易于使用。
改进输入方式： 原始代码使用 Scanner 类分别读取 x 和 n 的值。可以修改为一次性读取一行输入，并使用逗号分隔 x 和 n 的值，然后使用 String.split() 方法将输入字符串分割成两个部分，再将它们转换为整数。
增加异常处理： 当用户输入的不是有效的整数时，Integer.valueOf() 方法会抛出 NumberFormatException 异常。可以使用 try-catch 语句捕获这个异常，并给出相应的提示信息。
资源管理： 确保 Scanner 对象在使用完毕后被关闭，以释放资源。
无限输入控制： 为了方便用户多次输入，可以使用 do-while 循环来实现无限输入。同时，为了能够退出循环，可以在每次循环开始时检查一个标志变量，如果该变量为 false，则退出循环。
优化后的代码示例
import java.util.*;
public class SeriesSum {
private Scanner sc;
private boolean ok = true;
void accept() {
sc = new Scanner(System.in);
System.out.print("Enter the value of x and n, separated by a comma: ");
try {
String[] split = sc.nextLine().split(",");
int x = Integer.valueOf(split[0].trim());
int n = Integer.valueOf(split[1].trim());
compute(x, n);
} catch (NumberFormatException e) {
System.out.println("Bad input. Quitting.");
ok = false;
}
}
void compute(int x, int n) {
int i, j, k;
double f = 0.0;
for (i = 2; i <= n; i = i + 2) {
long s = 1; // Factorial can grow very quickly
for (j = 1; j < i; j++) {
s = s * j;
}
f = f + ((Math.pow(x, i)) / s);
}
System.out.println("Sum of series: " + f);
}
void close() {
if (sc != null) {
sc.close();
}
}
public static void main(String[] args) {
SeriesSum input = new SeriesSum();
System.out.println("Hit Ctrl-break to quit.");
do {
input.accept();
} while (input.ok);
input.close();
}
}代码解释：
- accept() 方法： 负责接收用户输入，并进行初步的格式验证。如果输入格式不正确，则设置 ok 标志为 false，并提示用户。
- compute(int x, int n) 方法： 负责计算级数之和。注意，s 变量类型修改为long，因为阶乘增长非常快，int 类型可能溢出。同时，内层循环的范围也做了修改，确保计算的是(i-1)!。
- close() 方法： 负责关闭 Scanner 对象，释放资源。
- main() 方法： 使用 do-while 循环实现无限输入，直到用户输入错误格式的数据为止。
运行结果示例：
Hit Ctrl-break to quit. Enter the value of x and n, separated by a comma: 2,6 Sum of series: 2.7333333333333334 Enter the value of x and n, separated by a comma: 3,8 Sum of series: 12.76904761904762 Enter the value of x and n, separated by a comma: a,b Bad input. Quitting.
注意事项
- 计算阶乘时，需要注意数据溢出的问题。如果 n 的值较大，阶乘的结果可能会超出 int 类型的表示范围，导致计算结果不正确。可以使用 long 类型来存储阶乘的结果，或者使用其他方法来避免数据溢出。
- 输入验证是保证程序健壮性的重要手段。在接收用户输入时，应该对输入数据进行验证，确保其符合程序的要求。
总结
本文通过分析原始代码，定位到导致无限循环的错误，并提供了修正后的代码示例。同时，本文还改进了输入方式，增加了异常处理，并提供了一个完整的、可重复运行的示例程序。希望本文能够帮助读者理解和掌握Java程序调试和优化的相关知识。
