NCHU_航空货运系统阶段总结

`**前言**`

题目知识点总结

第一个题目集：
第一题：点线面类设计（继承与多态）
面向对象基础
类、对象、继承、多态的概念
抽象类与抽象方法的定义和使用
方法重写
在子类中重写父类的抽象方法
多态实现
通过父类引用指向子类对象实现多态调用
输入输出处理
从键盘读取输入数据
格式化输出（保留两位小数）
第二题：汽车雨刷系统重构
软件设计原则
开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）
继承与接口
使用继承实现不同雨刷系统的扩展
状态模式
雨刷档位和速度的状态管理
输入解析
处理多行多类型输入数据
条件判断与逻辑处理
根据不同操作类型执行相应逻辑
第三题：航空快递系统设计
复杂类设计
客户类、货物类、航班类、订单类的设计与关联
数据结构应用
使用集合存储多个货物信息
日期处理
日期格式的解析与验证
业务逻辑实现
重量计算、费用计算、载重检查等
格式化输出
复杂表格形式的输出（保留一位小数）
题目难度分析
第一题：中等偏低
主要考察继承和多态的基本概念
类结构清晰，逻辑简单
输入输出处理较为直接
第二题：中等
需要理解软件设计原则并应用到重构中
状态管理和操作逻辑有一定复杂度
输入处理需要处理多行多类型数据
第三题：中等偏高
类设计复杂度高，需要考虑多个实体之间的关系
业务逻辑复杂，涉及重量计算、费用计算等
格式化输出要求高，需要输出复杂表格
题目题量分析
代码量
第一题：约 100-150 行代码
第二题：约 150-250 行代码
第三题：约 300-500 行代码
时间估计
第一题：30-60 分钟
第二题：60-120 分钟
第三题：120-240 分钟
综合难度
中等偏上
涉及面向对象编程的多个核心概念
需要处理复杂的业务逻辑和输入输出

第二个题目集

题目分析与知识点总结
第一题：魔方类设计（继承与多态）
知识点：
抽象类与接口：定义RubikCube抽象类，声明getSurfaceArea()和getVolume()抽象方法。
继承与多态：SquareCube（正方体魔方）和RegularPyramidCube（正三棱锥魔方）继承自RubikCube，实现具体计算逻辑。
几何计算：
正方体表面积 = 6 * (layer * side)^2，体积 = (layer * side)^3。
正三棱锥表面积 = √3 * (layer * side)^2，体积 = (√3 / 12) * (layer * side)^3（假设单元正三棱锥为正四面体）。
格式化输出：使用String.format("%.2f", data)保留两位小数。
难度：中等。需理解几何公式并正确实现多态调用。
题量：代码量约 80-120 行，需处理输入解析和公式计算。
第二题：几何对象容器（继承与集合操作）
知识点：
容器类设计：GeometryObject类使用ArrayList存储对象，实现add()和remove(int index)方法。
多态遍历：通过遍历容器调用每个对象的display()方法，体现多态性。
输入处理：循环处理用户操作（增、删、遍历），涉及不同类型对象的输入解析（如点坐标、线端点、面颜色）。
异常处理：删除操作时判断索引合法性（索引范围：1 ≤ index ≤ 容器大小）。
难度：中等。需处理不同类型对象的输入逻辑和容器操作的边界条件。
题量：代码量约 150-200 行，需实现复杂的输入分支逻辑。
第三题：航空货运系统（继承与多态改进）
知识点：
类层次结构：
客户类Customer（抽象类），子类IndividualCustomer（个人）和CorporateCustomer（企业）。
货物类Cargo（抽象类），子类NormalCargo（普通）、ExpediteCargo（加急）、DangerousCargo（危险品），不同类型货物计费费率不同（如加急货费率更高）。
多态计费：根据货物类型动态计算运费（getRate()方法多态实现）。
业务逻辑：
订单总重量计算：累加所有货物重量。
航班载重检查：若订单重量 > 航班剩余载重，终止程序。
支付方式处理：根据输入类型（Wechat/ALiPay/Cash）输出对应中文。
数据关联：订单关联客户、货物、航班信息，需正确传递参数。
难度：高等。涉及复杂类设计、多态计费逻辑和多层数据校验。
题量：代码量约 300-500 行，需设计多个类并处理大量输入输出逻辑。
各题难点与实现建议
第一题：魔方计算
难点：正三棱锥表面积和体积公式的推导（假设单元为正四面体）。
建议：
定义Cube和RegularPyramid辅助类计算单元几何体属性。
在SquareCube和RegularPyramidCube中调用辅助类计算整体属性。
第二题：容器操作
难点：不同操作类型的输入解析（如线对象需输入 4 个坐标值和颜色）。
建议：
使用Scanner的next()和nextDouble()方法按顺序读取输入。
在add()方法中根据操作类型创建对应的子类对象（Point/Line/Plane）。
第三题：货运系统多态设计
难点：
客户类型和货物类型的多态区分（通过子类实现）。
不同货物类型的计费逻辑（如危险品有额外费率）。

`**设计与分析**`

航空货运管理系统（类设计）
提交结果：答案正确
源码类图：

代码分析如下（SourceMonitor）：
一、文件结构分析
文件名 类数 代码行数（LOC） 注释行数 空白行数
Main.java 6 385 28 45
二、类复杂度分析
（基于 Cyclomatic Complexity 圈复杂度，衡量逻辑复杂度）
类名 方法数 平均复杂度 最大复杂度 总复杂度
Customer 9 1.0 1.0 9
Cargo 9 1.5 2.0 13
Flight 9 1.0 1.0 9
Order 9 1.0 1.0 9
Agent 6 3.0 5.0 18
Main 1 5.0 5.0 5
说明：
Agent 类复杂度较高（getRate()、getFinalWeight() 等方法包含多层条件判断），建议拆分为独立工具类。
Main 方法复杂度为 5，输入解析逻辑可进一步模块化。
三、命名规范检查
问题类型 实例 建议改进
长变量名 cargoWidths、cargoLengths 缩写为 widths、lengths
匈牙利命名 customerNum（前缀冗余） 改为 phoneNumber
方法名歧义 getRate()（未体现货物类型） 改为 getCargoRate()
缺少前缀 flightCode（类属性未加 m_ 或 this.） 统一添加 this. 前缀
四、代码重复率分析
重复代码片段 出现次数 总行数 建议处理方式
Getter/Setter 方法模板 4 类 36 使用 Lombok 注解简化
输入解析逻辑（scanner.nextLine()） 多次 15 封装为 InputUtil 工具方法
五、总结
优点：类结构清晰，数据封装完整，业务逻辑覆盖全面。
改进优先级：
降低 Agent 类复杂度，拆分计算逻辑。
统一命名规范，减少代码重复。
增强输入校验和异常处理。
航空货运管理系统（继承与多态）
提交结果：答案正确

源码类图：

代码分析如下（SourceMonitor）：
一、文件与类结构
文件名 类数 代码行数（LOC） 注释占比 可维护性指数
Main.java 9 580 5.2% 68/100
说明：
代码行数适中，但注释占比偏低，关键逻辑需补充说明。
可维护性指数基于复杂度、重复率等计算，70 分以上为良好，当前接近临界值。
二、类复杂度分析
（基于 Cyclomatic Complexity 圈复杂度，行业阈值：单个方法 ≤ 15）
类名 方法数 平均复杂度 最大复杂度 总复杂度 复杂度热点方法
Agent 6 5.3 9 32 getRate()
Main 1 8.0 8 8 main()
Cargo 9 2.0 3 18 addCargo()
Customer 9 1.0 1 9 所有 Getter/Setter 方法
PayType 4 1.0 1 4 构造方法
风险点：
Agent.getRate() 方法复杂度达 9，包含多层嵌套条件判断，建议拆分为独立策略类。
Main.main() 方法复杂度 8，输入解析逻辑可模块化，避免 “上帝方法”。
三、命名规范与设计问题
问题类型 实例 影响等级 改进建议
长方法 Agent.getRate()（87 行） 高 拆分为 CargoRateCalculator 类
冗余前缀 cargoWidths、cargoLengths 中 改为 widths、lengths
魔术值 费率硬编码（如 35.0、80.0） 高 定义 CargoRateConstants 类
缺少泛型 List cargoCodes 未使用泛型 低 添加 泛型声明
构造方法参数冗余 IndividualCustomer 与 CorporateCustomer 构造参数与父类完全重复 中 使用工厂模式统一创建
四、代码重复率分析
重复模式 出现次数 重复行数 解决方案
Getter/Setter 模板 4 类 36 使用 Lombok @Data 注解
输入解析逻辑 多次 22 封装 InputParser 工具类
条件判断结构 getRate() 中重复的 cargo.getType() 判断 9 次 使用策略模式或枚举
五、总结
优势：类层次结构清晰，多态应用合理，覆盖核心业务逻辑。
改进优先级：
重构高复杂度方法 Agent.getRate()，引入策略模式。
统一命名规范，减少冗余代码。
增强输入验证和异常处理，提升鲁棒性。

`**采坑心得**`

第一个题目集第一题
由于我是直接在PTA平台上写的代码，这导致经常有小错误导致编译无发通过，所以我写下来就要慢慢修改：

直到编译通过后发现我的错误处理没有写好，经过相应添加后提交答案正确。至于踩坑倒是没有，就是没用养成错误分析的习惯。
第一个题目集第二题
这一题一直是操纵杆相关测试点出问题，经过不对读题才发现和之前写过的雨刷程序的操纵杆的档位不一样，一开始我只是以为刻度盘不一样。经过修改后答案正确。

第一个题目集第三题
这一题由于前面吃了PTA不能自动编译给你“挑错”的亏，并且经过分析意识到代码量很大，我选择了用IEDA去编写代码。由于不像前面两题给出了类图，我自己分析题目提取出五个类并且确定相应的依赖关系，并且学习之前的老师给出的代码中的中间类（agent类）来减少两个类之间的耦合。

接下来就是写代码的过程，经过不断修改编译问题，拓展业务方法最终提交答案正确。这一题有两个坑，其一是总总量也是要用两个重量中较大的一个累加出来的，其二是输出格式问题，不过知道/t是那个箭头就不是什么坑了。
第二个题目集第一题
这一题唯一值得提的就是数学计算问题，如正三棱锥的体积公式，面积公式。知道(Math.sqrt(2) / 12) * side * side * side以及4 * (Math.sqrt(3) / 4) * side * side也就没什么问题了。
第二个题目集第二题
这一题其实我第一次写就想用List容器，现在要求使用List容器反而迎合了我的想法，要注意的就是用了容器就得注意容器的容量，也就是在调用的时候别出现空指针问题，奇怪的是我写完代码后提交有一个测试点始终过不去，于是我打算先回去把冗余的代码删去，结果一提交答案正确。要说坑确实也没什么坑，自己有别越界的意识就行。
第二个题目集第三题
与上一个航空货运系统相比要求继承与多态，于是自己构建类图将Cargo类（货物）衍生出三个子类（NormalCargo， ExpediteCargo， DangerousCargo），客户衍生出两个子类（IndividualCustomer，CorporateCustomer）以及构建新的类支付方式类（PayType）和三个子类（WechatPay, ALiPay, CashPay）

完成好类图后进行代码实现，提交后答案正确。坑的话就是记得每一种货物的rate计算要一一对应，我写的过程就是将ExpediteCargo和 DangerousCargo的Rate写反了导致我多花了一些时间。

`**改进建议**`

航空货运管理系统（类设计）

1. 将货物计费逻辑（getRate()）封装为独立策略类，通过多态实现不同类型货物的费率计算。
2. 对 Scanner 输入对象进行单例管理，避免重复创建。
3. 将 Agent 类中的计算逻辑（如 getFinalWeight()）拆分为 CargoCalculator 工具类。
4. 将输入解析逻辑从 Main 方法中剥离，封装为 OrderParser 类。
5. 添加 IllegalInputException 自定义异常，处理非法输入（如负数重量、无效日期）。
6. 使用 try-with-resources 确保 Scanner 正确关闭。
7. 为复杂方法（如 getFinalWeight()）添加 Javadoc 注释，说明算法逻辑。
8. 为关键业务规则（如体积重量计算规则）添加注释。

航空货运管理系统（继承与多态）

1. 将 Agent.getRate() 中的费率逻辑重构为 CargoRateStrategy 接口及其实现类
2. 通过 CustomerFactory、CargoFactory 创建具体类型对象，避免主方法中的 if-else 膨胀。
3. 对 Scanner 实例进行单例管理，避免重复创建。
4. 为 CustomerType、CargoType、PayType 定义枚举类
5. 将输入解析逻辑封装为独立方法或类，如 FlightInputParser.parseFlight()，减少 main 方法复杂度。

`**总结**`

所学知识点总结

1. 面向对象编程核心（继承、多态、抽象类）
   继承与代码复用：
   通过父类（如Element、Customer）封装公共属性和方法，子类（Point/Line、IndividualCustomer）继承并扩展特有功能，减少代码冗余。
   案例：在 “点线面” 题目中，Element抽象类定义display()抽象方法，Point/Line/Plane子类重写实现差异化输出。
   多态的应用：
   父类引用指向子类对象，通过统一接口调用不同实现（如Element引用调用Point/Line的display()），体现 “接口统一，实现各异” 的设计思想。
   案例：航空货运系统中，Cargo基类与NormalCargo/ExpediteCargo子类通过多态实现不同货物的费率计算。
   抽象类与接口的区别：
   抽象类包含抽象方法和具体实现，接口仅定义规范。
2. 类设计与业务建模
   复杂类结构设计：
   从业务需求中抽象实体类（客户、货物、航班、订单），定义属性和行为，建立类间关联（如Agent类组合Customer/Cargo/Flight/Order对象）。
   挑战：航空货运系统需处理多层数据输入（客户→货物→航班→订单），确保数据一致性。
   容器类与集合操作：
   使用ArrayList存储对象（如GeometryObject容器存储Element子类对象），实现增、删、遍历操作，提升数据管理灵活性。
   案例：通过add()方法向容器添加Point/Line/Plane对象，通过遍历调用display()实现多态输出。
3. 输入输出处理与格式化
   输入解析技巧：
   处理多行输入、不同数据类型（如魔方题中color/layer/side的顺序输入），使用Scanner的next()/nextDouble()等方法按顺序读取，避免缓冲区残留问题。
   注意点：在 “雨刷系统” 题目中，需处理以0结束的多行操作指令，需循环读取直到遇到终止符。
   格式化输出：
   使用String.format("%.2f", data)保留指定小数位，通过制表符\t或空格对齐表格字段（如货物明细报表），提升输出可读性。
   案例：魔方表面积和体积、航空货运费用均需按格式保留小数。
4. 业务逻辑与算法实现
   几何计算：
   魔方表面积和体积的数学公式推导（如正三棱锥体积公式(√3 / 12) * (layer * side)^3），需结合几何知识正确实现。
   费率计算与条件判断：
   航空货运系统中，根据货物类型（普通 / 加急 / 危险品）和重量区间计算阶梯费率，需处理多层if-else逻辑，可通过策略模式优化。
   改进方向：将费率逻辑封装为独立策略类，避免Agent.getRate()方法的高复杂度。
5. 代码质量与可维护性
   设计模式的应用：
   通过工厂模式创建对象（如CustomerFactory生成IndividualCustomer/CorporateCustomer），减少主方法中的if-else分支；使用策略模式解耦费率计算逻辑。
   案例：支付方式类（PayType及其子类）可通过工厂模式简化对象创建。
   代码重构：
   拆分高复杂度方法（如Agent.getRate()），提取工具类（如CargoCalculator计算计费重量和费率），提升代码可维护性。
   原则：遵循 “单一职责原则”，每个类 / 方法只负责单一功能。
   二、能力提升与需进一步学习的方向
6. 已提升的能力
   面向对象设计思维：
   从需求中抽象类层次，合理运用继承、多态解决实际问题，避免面向过程的编码习惯。
   复杂业务建模能力：
   处理多层级数据关联（如航空货运中的客户→货物→航班→订单关系），学会分步设计类属性和方法。
   调试与异常处理：
   通过处理输入非法值（如负数重量、无效索引）和边界条件（如容器删除操作时的索引越界），提升代码鲁棒性。
7. 需进一步学习的内容
   设计模式深入应用：
   学习状态模式（如汽车雨刷系统的档位状态管理）、单例模式（如全局输入工具类）。
   理解观察者模式、装饰器模式在实际场景中的应用（如订单状态变更通知）。
   泛型与集合优化：
   掌握泛型类和泛型方法（如ArrayList），避免类型转换异常，提升代码类型安全性。
   学习HashMap/HashSet等集合类的特性，优化数据查询效率（如通过客户编号快速查询客户信息）。
   异常处理机制：
   自定义异常类（如InvalidInputException、OverloadException），规范异常抛出和捕获流程，增强程序容错性。
   使用try-with-resources自动关闭Scanner等资源，避免资源泄漏。
   三、总结与建议
8. 学习建议
   通过完整项目（如航空货运系统）综合运用面向对象知识，从需求分析→类设计→代码实现→测试优化全流程练习。
   通过他人视角发现代码问题（如复杂度高、命名不规范），学习优化方法。
9. 知识扩展方向
   应当多学习各种各样的设计模式以及异常处理机制，泛型等。