📚[Java] 계산기 과제

자바 첫 과제가 주어졌다.
단순히 사칙연산이 되는 계산기 코드를 작성할 줄 알았는데 생각보다 요구사항이 많아 작성에 조금 어려움을 겪었다.

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1단계는 클래스를 나누지 않고 구현하고 2단계에서는 클래스를 나누어 구현하는 식으로 과제가 나뉘어 있었다.
개인적으로 단계별로 나누어져 있는 이유는 리팩토링 과정을 익히게 하려는 의도라고 생각했고 따라서 2단계 과제는 1단계의 흐름을 크게 바꾸지 않는 선에서 구조를 정리하고 깔끔하게 나누는 것에 중점을 두고 작성을 시작했다.

과제는 두 정수(x ≥ 0)와 '+', '-', '*', '/' 연산기호를 입력 받아 사칙연산을 수행하는 '계산기'를 만드는 것이었다.
따라서 연산마다 각각 다른 메서드를 구현하고 입력된 기호에 따라 해당 연산 메서드를 호출하는 방식으로 구조를 짰다.

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1단계 과제 코드

계산기 클래스인 Calculator 클래스에서 모든 작업을 처리했다.

import java.util.InputMismatchException;
import java.util.Scanner;

public class Calculator {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        int a = 0;
        int b = 0;
        double sum = 0;
        String c = "";

        while (true) {
            //예외처리
            try {
                System.out.println("---------------------");
                System.out.println("계산할 두 정수를 입력하세요 (입력값>=0)");

                System.out.print("첫 번째 정수: ");
                a = sc.nextInt();
                System.out.print("두 번째 정수: ");
                b = sc.nextInt();

                //음수 체크 로직
                if(a < 0 || b < 0){
                    System.out.println("0보다 작은 값을 입력했습니다. 다시 시도해주세요!");
                    continue;
                }

                System.out.println("계산을 진행할 연산 기호를 입력하세요.(+, -, *, /)");
                c = sc.next();

                if(c.equals("+")){
                    sum = plusInt(a, b);
                } else if(c.equals("-")){
                    sum = minusInt(a, b);
                } else if(c.equals("*")){
                    sum = timesInt(a, b);
                } else if(c.equals("/")){
                    try {
                        sum = dividedInt(a, b);
                    } catch (IllegalArgumentException e){
                        System.out.println(e.getMessage());
                        continue;
                    }
                } else {
                    System.out.println("지원하지 않는 형식입니다. 다시 시도해주세요.");
                    continue;
                }

                System.out.println("계산 결과값은: " + sum + " 입니다.");
                sc.nextLine(); //남은 개행문자(\n) 지우기
                System.out.println("엔터를 누르면 다음 계산을 진행합니다. ('exit'를 입력시 종료됩니다.)");
                c = sc.nextLine();

                if(c.equals("exit")) {
                    System.out.println("프로그램을 종료합니다.");
                    break;
                }

            } catch (InputMismatchException e){
                //InputMismatchException 발생 시 처음부터 계산을 다시 실행
                System.out.println("잘못된 입력입니다. 조건에 맞게 입력해주세요.");
                sc.nextLine(); //버퍼 비우기
                continue; //흐름 명시해주기 없어도 무방
            }

        }

    }

    //사칙연산 메서드
    public static int plusInt(int a, int b){
        return a + b;
    }

    public static int minusInt(int a, int b){
        return a - b;
    }

    public static int timesInt(int a, int b){
        return a * b;
    }

    public static double dividedInt(int a, int b) throws IllegalArgumentException{
        if(b == 0){
            throw new IllegalArgumentException("나누기 진행 시 두 번째 값이 0이 될수 없습니다. 다시 시도해주세요.");
        }
        return (double)a / b;
    }
}

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2단계 과제 코드

1단계 과제를 사칙연산을 수행하는 Calculator 클래스와 메인실행을 담당하는 App 클래스로 나누어 리팩토링하였다.

1차 수정 : 컬렉션에 결과 값을 저장하고 게터, 세터 활용 누락으로 인한 수정
2차 수정 : 컬렉션 저장값 제거 기능 구현 누락으로 인한 수정

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Calculator {
    //연산결과 저장 필드
    private final List<Double> operationResults = new ArrayList<>();

    public double getOperationResults(){
        return operationResults.get(0);
    }

    public void clearSumList(){
        operationResults.clear();
    }

    public void setOperationResults(double sum){
        operationResults.add(sum);
    }

    //사칙연산 메서드
    public double plusInt(int a, int b){
        return a + b;
    }

    public double minusInt(int a, int b){
        return a - b;
    }

    public double timesInt(int a, int b){
        return a * b;
    }

    public double dividedInt(int a, int b) throws IllegalArgumentException{
        if(b == 0){
            throw new IllegalArgumentException("나누기 진행 시 두 번째 값이 0이 될수 없습니다. 다시 시도해주세요.");
        }
        return (double)a / b;
    }

    public void checkNegative(int a, int b) throws IllegalArgumentException{
        if(a < 0 || b < 0){
            throw new IllegalArgumentException("입력값은 음수가 될 수 없습니다. (입력값>=0)");
        }
    }
}

import java.util.InputMismatchException;
import java.util.Scanner;

public class App {
    public static void main(String[] args) {
        Calculator cal = new Calculator();
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        int a = 0;
        int b = 0;
        String c = "";

        while (true) {
            //예외처리
            try {
                System.out.println("---------------------");
                System.out.println("계산할 두 정수를 입력하세요 (입력값>=0)");

                System.out.print("첫 번째 정수: ");
                a = sc.nextInt();
                System.out.print("두 번째 정수: ");
                b = sc.nextInt();

                //음수 체크 메서드
                cal.checkNegative(a, b);

                System.out.println("계산을 진행할 연산 기호를 입력하세요.(+, -, *, /)");
                c = sc.next();

                if(c.equals("+")){
                    cal.setOperationResults(cal.plusInt(a, b));
                } else if(c.equals("-")){
                    cal.setOperationResults(cal.minusInt(a, b));
                } else if(c.equals("*")){
                    cal.setOperationResults(cal.timesInt(a, b));
                } else if(c.equals("/")){
                    try {
                        cal.setOperationResults(cal.dividedInt(a, b));
                    } catch (IllegalArgumentException e){
                        System.out.println(e.getMessage());
                        continue;
                    }
                } else {
                    System.out.println("지원하지 않는 형식입니다. 다시 시도해주세요.");
                    continue;
                }

                System.out.println("계산 결과값은: " + cal.getOperationResults() + " 입니다.");
                sc.nextLine(); //남은 개행문자(\n) 지우기

                //계산기 저장값 비우기
                cal.clearSumList();

                System.out.println("엔터를 누르면 다음 계산을 진행합니다. ('exit'를 입력시 종료됩니다.)");
                c = sc.nextLine();

                if(c.equals("exit")) {
                    System.out.println("프로그램을 종료합니다.");
                    break;
                }

            } catch (InputMismatchException e){
                //InputMismatchException 발생 시 처음부터 계산을 다시 실행
                System.out.println("잘못된 입력입니다. 조건에 맞게 입력해주세요.");
                sc.nextLine(); //버퍼 비우기
                continue; //흐름 명시해주기 없어도 무방
            } catch (IllegalArgumentException e){
                System.out.println(e.getMessage());
                continue; //흐름 명시해주기 없어도 무방
            }

        }
    }
}

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처음에는 입력값 a, b 가 정수이기 때문에 결과값을 저장하는 sum 변수도 int로 선언했는데 나눗셈을 구현하면서 int / int 연산은 소수점 이하를 버려 정확한 결과를 얻기 어렵다는 걸 깨달았다.

그래서 sum 변수를 double 형으로 바꾸게 되었고 해당 과정에서 double 은 int 보다 큰 자료형으로 자동 형변환이 되어 메서드들을 수정하지 않았지만 나눗셈에서는 실수 결과를 얻기 위해 (double)a / b 로 형변환을 해줬다.

초기에는 입력된 타입이 맞지 않으면 발생하는 InputMismatchException 을 처리하기 위해 반복문 전체를 감싸고 있는 형태로 try-catch 문을 작성했다.
하지만 int 형으로 구현한 나누기 메서드에선 변수 b 의 값이 0일 경우 ArithmeticException 예외가 발생했고 해당 예외에 대해서도 처리해야 했다.

전체 try-catch 문에 해당 예외에 대한 catch 문을 추가하는게 깔끔하다는 생각이 들었지만 나누기 메서드에서만 해당 예외가 발생하기에 이를 명시하기 위해 해당 구문에만 따로 try-catch 문을 추가하였다.

그런데 실수형 나눗셈으로 바꾸고 나니 변수 b 의 값에 0을 넣어도 예외가 발생하지 않았고
오히려 Infinity 라는 값이 출력됐다. 이건 실수형 자료를 0으로 나눌때 발생하는 값으로 자바에서 오류로 인식하지 않기 때문에 이전처럼 예외 처리로 걸러낼 수 없었다.

그래서 처음엔 Exception 클래스를 이용해 강제로 예외를 발생시키도록 했는데 Exception 은 너무 포괄적인 예외라 상황에 어울리는 예외 타입이 아니라고 느꼈다.
해당 상황은 '잘못된 값’을 넘긴 경우니까 IllegalArgumentException 이 더 적절하다고 판단했고 수정을 진행했다.

최종적으로 변수 b 의 값이 0일 때 "나누기 진행 시 두 번째 값이 0이 될수 없습니다. 다시 시도해주세요." 라는 메세지가 담긴 IllegalArgumentException 을 명시적으로 발생시켰고 catch 문에 e.getMessage() 메서드를 통해 예외 메시지를 출력하게 만들었다. 이렇게 구조를 바꾸면서 0으로 나누는 상황을 좀 더 명확하게 처리할 수 있었고 프로그램 흐름도 자연스럽게 이어갈 수 있었다.

1차 수정

2단계 과제의 요구사항인 컬렉션 활용을 누락해서 추가 작업을 진행했다.
리스트에 간접적으로 접근해 결과값을 가져오고 수정할 수 있도록 게터, 세터 메서드도 추가로 구현하였다.
내가 구현한 세터는 기능적인 의미에선 비슷한데 일반적인 세터와는 구조적으로 차이가 있어 이 부분에 대해서 튜터님께 질문을 드렸다.
튜터님도 "값을 설정하는 세터보단 저장에 가까운 느낌이지만 현 상황에선 요구사항에 부합하는 구현이라고 생각한다." 라고 답변해 주셨기에 다른 수정 사항은 거치지 않고 마무리하였다.
추가적으로 리팩토링이란 기존의 코드를 그대로 가져가는 것이 아니라고 알려주셨지만 최대한 구조를 변경하지 않고 작성하길 원했던 초기의 작성 의도를 들으시고는 이해해주셨다.

2차 수정

요구사항 중 컬렉션 저장값 제거 기능이 있었는데 누락해서 수정하였다.
한 번의 반복이 종료되기 전에 저장값을 비우는 메서드가 실행되는 구조로 변경됨에 따라 Getter() 는 operationResults.(operationResults.size()-1) : 마지막 저장값 출력이 아닌 operationResults.get(0) : 0번째 인덱스의 저장값으로 변경하였다.

3단계 도전과제는 enum, 제네릭, 람다, 스트림을 모두 사용해야 하는 과제이다.
스스로 느끼기에 학습이 부족하다는 판단이 들어 조금 더 학습을 진행한 후에 시작할 예정이다.

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