homework 01

src/main/java/org/example/hw01/QuadraticEquationSolver.java

@@ -0,0 +1,37 @@
+package org.example.hw01;
+
+/**
+ * Необходимо реализовать операцию нахождения квадратного уравнения.
+ * Предположим, что эта операция описывается следующей функцией c поправкой на конкретный язык программирования.
+ * В ООП языках эта функция реализуется в виде метода класса.
+ * solve(double a, double b, double c): double[]
+ * здесь a, b, c - коэффициенты квадратного уравнения, функция возвращает список корней квадратного уравнения.
+ * ax^2 + bx + c = 0
+ */
+public class QuadraticEquationSolver {
+
+    public static final double EPSILON = 1e-6;
+
+    public double[] solve(double a, double b, double c) {
+        if (Double.isNaN(a) || Double.isNaN(b) || Double.isNaN(c) || Double.isInfinite(a) || Double.isInfinite(b) || Double.isInfinite(c)) {
+            throw new IllegalArgumentException("Coefficients must be finite numbers.");
+        }
+
+        if (Math.abs(a) < EPSILON) {
+            throw new IllegalArgumentException("Coefficient 'a' cannot be zero.");
+        }
+
+        double discriminant = b * b - 4 * a * c;
+        if (discriminant < -EPSILON) {//дискриминант меньше нуля с учетом погрешности
+            return new double[0];
+        } else if (Math.abs(discriminant) <= EPSILON) {//дискриминант равен нулю с учетом погрешности
+            double root = -b / (2 * a);
+            return new double[]{root};
+        } else {
+            double sqrtDiscriminant = Math.sqrt(discriminant);
+            double root1 = (-b + sqrtDiscriminant) / (2 * a);
+            double root2 = (-b - sqrtDiscriminant) / (2 * a);
+            return new double[]{root1, root2};
+        }
+    }
+}

src/test/java/org/example/hw01/QuadraticEquationSolverTest.java

@@ -0,0 +1,202 @@
+package org.example.hw01;
+
+import org.junit.jupiter.api.Test;
+
+import static org.example.hw01.QuadraticEquationSolver.EPSILON;
+import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;
+
+class QuadraticEquationSolverTest {
+
+    /**
+     * 3. Написать тест, который проверяет, что для уравнения x^2+1 = 0 корней нет (возвращается пустой массив)
+     */
+    @Test
+    void test_3_NoRealRoots() {
+        QuadraticEquationSolver solver = new QuadraticEquationSolver();
+        double[] roots = solver.solve(1, 0, 1);
+        assertEquals(0, roots.length);
+    }
+
+    /**
+     * 4. Написать минимальную реализацию функции solve, которая удовлетворяет данному тесту.
+     */
+    @Test
+    void test_4_NoRealRootsWithMinimumRealization() {
+        QuadraticEquationSolver solver = new QuadraticEquationSolver() {
+            @Override
+            public double[] solve(double a, double b, double c) {
+                double discriminant = b * b - 4 * a * c;
+                if (discriminant <= -EPSILON) {
+                    return new double[0];
+                }
+                return new double[0];
+            }
+        };
+        double[] roots = solver.solve(1, 0, 1);
+        assertEquals(0, roots.length);
+    }
+
+    /**
+     * 5. Написать тест, который проверяет, что для уравнения x^2-1 = 0 есть два корня кратности 1 (x1=1, x2=-1)
+     */
+    @Test
+    void test_5_TwoDistinctRoots() {
+        QuadraticEquationSolver solver = new QuadraticEquationSolver();
+        double[] roots = solver.solve(1, 0, -1);
+        assertEquals(2, roots.length);
+        assertTrue(roots[0] == 1 || roots[0] == -1);
+        assertTrue(roots[1] == 1 || roots[1] == -1);
+    }
+
+    /**
+     * 6. Написать минимальную реализацию функции solve, которая удовлетворяет тесту из п.5.
+     */
+    @Test
+    void test_6_TwoDistinctRootsWithMinimumRealization() {
+        QuadraticEquationSolver solver = new QuadraticEquationSolver() {
+            @Override
+            public double[] solve(double a, double b, double c) {
+                double discriminant = b * b - 4 * a * c;
+                if (discriminant > EPSILON) {
+                    double sqrtDiscriminant = Math.sqrt(discriminant);
+                    double root1 = (-b + sqrtDiscriminant) / (2 * a);
+                    double root2 = (-b - sqrtDiscriminant) / (2 * a);
+                    return new double[]{root1, root2};
+                }
+                return new double[0];
+            }
+        };
+        double[] roots = solver.solve(1, 0, -1);
+        assertEquals(2, roots.length);
+        assertTrue(roots[0] == 1 || roots[0] == -1);
+        assertTrue(roots[1] == 1 || roots[1] == -1);
+    }
+
+    /**
+     * 7. Написать тест, который проверяет, что для уравнения x^2+2x+1 = 0 есть один корень кратности 2 (x1= x2 = -1).
+     */
+    @Test
+    void test_7_OneRoot() {
+        QuadraticEquationSolver solver = new QuadraticEquationSolver();
+        double[] roots = solver.solve(1, 2, 1);
+        assertEquals(1, roots.length);
+        assertEquals(-1, roots[0], EPSILON);
+    }
+
+    /**
+     * 8. Написать минимальную реализацию функции solve, которая удовлетворяет тесту из п.7.
+     */
+    @Test
+    void test_8_OneRootWithMinimumRealization() {
+        QuadraticEquationSolver solver = new QuadraticEquationSolver() {
+            @Override
+            public double[] solve(double a, double b, double c) {
+                double discriminant = b * b - 4 * a * c;
+                if (Math.abs(discriminant) <= EPSILON) {
+                    double root = -b / (2 * a);
+                    return new double[]{root};
+                }
+                return new double[0];
+            }
+        };
+        double[] roots = solver.solve(1, 2, 1);
+        assertEquals(1, roots.length);
+        assertEquals(-1, roots[0], EPSILON);
+    }
+
+    /**
+     * 9. Написать тест, который проверяет, что коэффициент a не может быть равен 0. В этом случае solve выбрасывает исключение.
+     * Примечание. Учесть, что a имеет тип double и сравнивать с 0 через == нельзя.
+     */
+    @Test
+    void test_9_CoefficientACannotBeZero() {
+        QuadraticEquationSolver solver = new QuadraticEquationSolver();
+        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> solver.solve(0, 2, 1));
+    }
+
+    /**
+     * 10. Написать минимальную реализацию функции solve, которая удовлетворяет тесту из п.9.
+     */
+    @Test
+    void test_10_CoefficientACannotBeZeroMinimumRealization() {
+        QuadraticEquationSolver solver = new QuadraticEquationSolver() {
+            @Override
+            public double[] solve(double a, double b, double c) {
+                if (Math.abs(a) < EPSILON) {
+                    throw new IllegalArgumentException("Coefficient 'a' cannot be zero.");
+                }
+
+                return new double[0];
+            }
+        };
+        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> solver.solve(0, 2, 1));
+    }
+
+    /**
+     * 11. С учетом того, что дискриминант тоже нельзя сравнивать с 0 через знак равенства, подобрать такие коэффициенты
+     * квадратного уравнения для случая одного корня кратности два, чтобы дискриминант был отличный от нуля,
+     * но меньше заданного эпсилон. Эти коэффициенты должны заменить коэффициенты в тесте из п. 7.
+     */
+    @Test
+    void test_11_OneRoot() {
+        QuadraticEquationSolver solver = new QuadraticEquationSolver();
+        double epsilon = 1e-10;
+        double[] roots = solver.solve(1, 2, 1 - epsilon);
+        assertEquals(1, roots.length);
+        assertEquals(-1, roots[0], QuadraticEquationSolver.EPSILON);
+    }
+
+    /**
+     * 13. Посмотреть какие еще значения могут принимать числа типа double, кроме числовых и написать тест
+     * с их использованием на все коэффициенты. solve должен выбрасывать исключение.
+     */
+    @Test
+    void test_13_NaNValues() {
+        QuadraticEquationSolver solver = new QuadraticEquationSolver();
+        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> solver.solve(Double.NaN, 2, 1));
+        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> solver.solve(1, Double.NaN, 1));
+        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> solver.solve(1, 2, Double.NaN));
+    }
+
+    /**
+     * 13. Посмотреть какие еще значения могут принимать числа типа double, кроме числовых и написать тест
+     * с их использованием на все коэффициенты. solve должен выбрасывать исключение.
+     */
+    @Test
+    void test_13_InfinityValues() {
+        QuadraticEquationSolver solver = new QuadraticEquationSolver();
+        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> solver.solve(Double.POSITIVE_INFINITY, 2, 1));
+        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> solver.solve(1, Double.POSITIVE_INFINITY, 1));
+        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> solver.solve(1, 2, Double.POSITIVE_INFINITY));
+        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> solver.solve(Double.NEGATIVE_INFINITY, 2, 1));
+        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> solver.solve(1, Double.NEGATIVE_INFINITY, 1));
+        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> solver.solve(1, 2, Double.NEGATIVE_INFINITY));
+    }
+
+    /**
+     * 14. Написать минимальную реализацию функции solve, которая удовлетворяет тесту из п.13.
+     */
+    @Test
+    void test_14_NaNInfinityValuesMinimumRealization() {
+        QuadraticEquationSolver solver = new QuadraticEquationSolver() {
+            @Override
+            public double[] solve(double a, double b, double c) {
+                if (Double.isNaN(a) || Double.isNaN(b) || Double.isNaN(c) || Double.isInfinite(a) || Double.isInfinite(b) || Double.isInfinite(c)) {
+                    throw new IllegalArgumentException("Coefficients must be finite numbers.");
+                }
+
+                return new double[0];
+            }
+        };
+        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> solver.solve(Double.NaN, 2, 1));
+        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> solver.solve(1, Double.NaN, 1));
+        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> solver.solve(1, 2, Double.NaN));
+
+        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> solver.solve(Double.POSITIVE_INFINITY, 2, 1));
+        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> solver.solve(1, Double.POSITIVE_INFINITY, 1));
+        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> solver.solve(1, 2, Double.POSITIVE_INFINITY));
+        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> solver.solve(Double.NEGATIVE_INFINITY, 2, 1));
+        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> solver.solve(1, Double.NEGATIVE_INFINITY, 1));
+        assertThrows(IllegalArgumentException.class, () -> solver.solve(1, 2, Double.NEGATIVE_INFINITY));
+    }
+}