航空器配载系统三次作业总结

一、设计与分析
第一次作业：基础货运配载
第一次作业要求很简单：输入航班号、最大载重、货物件数，然后输入每件货物的名称和重量。系统需要按重量从高到低排序后输出货物信息，计算总重量，判断是否超载。

我的类设计分了三个：Cargo类存货物名称和重量，提供getter；Flight类存航班号、最大载重和当前总重量，提供添加货物和超载判断的方法；Main类负责读取输入、排序、调用Flight并输出。

类关系很简单，Main依赖Cargo和Flight，Flight聚合Cargo（实际上Flight没有存货物列表，只累加了总重量）。这个设计基本符合单一职责，Cargo只管货物数据，Flight只管航班信息，Main只管流程控制。

用SourceMonitor分析了一下，Main的圈复杂度大概3（主要来自排序的双层循环），Flight复杂度2，Cargo复杂度1。整体代码很干净。

不过有一个问题：排序逻辑直接写在了Main里，如果以后要改排序规则（比如按重量升序或者按名称排序），就得改Main，不太灵活。更好的做法是抽一个Sorter类，但第一次作业这样写也说得过去。

第二次作业：多货舱管理与重量排序装载
第二次作业加了一堆要求：货舱要有独立的最大载重和位置网格（行、列），货物要指定目标货舱，先按重量降序排序再依次装载，每个货舱单独判断超载，航班还要有最大起飞重量和最大业载重量两个指标。

题目明确要求必须遵循单一职责原则，还给出了参考类图。我按照要求实现了以下类：

Position：表示货舱中的一个位置，存行号和列号，提供位置名称。这次作业其实没怎么用到具体位置，只是创建了列表，可能是为以后扩展预留的。

Cargo：增加了目标货舱ID属性。

CargoCompartment：货舱类，包含ID、最大载重、位置列表（组合关系，构造时生成）、已装货物列表（聚合关系）。提供添加货物（检查容量）、获取当前重量、判断是否超载的方法。

Flight：包含航班号、最大起飞重量、最大业载重量、货舱列表。提供根据ID查找货舱、计算总货物重量的方法。

LoadDispatcher：调度类，负责货物按重量降序排序（用Collections.sort加匿名Comparator），以及查找货物。

InputValidator：输入校验类，提供整数和浮点数的范围校验方法。

类图关系：Flight聚合CargoCompartment，CargoCompartment聚合Cargo并组合Position。LoadDispatcher依赖Flight和货物列表。InputValidator是工具类。

复杂度方面，排序用了Collections.sort（TimSort，O(n log n)），比较器直接比较double值。题目要求“同等重量的货物按输入顺序”，Collections.sort是稳定排序，所以自然满足。getCurrentWeight方法遍历货物列表累加，O(n)。整体圈复杂度不高。

浮点数比较时我加了个小误差容忍，用“当前重量+货物重量 ≤ 最大载重+1e-9”来判断，避免因精度问题导致刚好等于时误判为超载。这算是一个小经验。

第三次作业：配平计算
第三次作业在第二次基础上增加了旅客（带行李）、重心计算、MAC百分比、输入合法性严格校验，还特别要求不能使用继承和多态，排序必须用冒泡排序且不能用Collections.sort和lambda。新增了Passenger、Luggage、WeightBalanceCalculator，优化了InputValidator。

我的实现：

Passenger：包含Luggage组合（构造器内new Luggage），计算总重量时用标准体重75kg加上行李重量。没有暴露修改行李的方法，符合要求。

Luggage：只记录行李重量。

WeightBalanceCalculator：纯静态工具类，提供generateLoadSheet方法。内部定义了常量：空机重量40000kg、空机力臂16.25m、旅客舱力臂18m、前货舱力臂12m、后货舱力臂22m、MAC长度5m、MAC前缘距基准15m、安全范围25%到38%。计算流程：遍历旅客累加重量和力矩，遍历货舱累加货物重量和力矩（根据货舱ID区分力臂），然后算全机总重和总力矩，得出实际重心，再换算成MAC百分比，最后输出舱单和评估结果。

LoadDispatcher：改为冒泡排序，同时排序货物列表和目标舱位ID列表，保证对应关系。冒泡排序是稳定的，重量相等时不交换，保持了输入顺序。

InputValidator：增加getNonNegativeInt和getNonNegativeDouble，遇到负数或非数字立即输出错误并退出程序。

Flight：增加旅客列表属性和添加旅客的方法。

Main：按题目要求的顺序读取输入（前舱行列号及最大载重、后舱行列号及最大载重、旅客人数及每人行李重量、货物总件数、前舱货物件数、然后分别读前舱和后舱货物）。用校验类读入，创建货舱，装载货物时如果超载立刻输出警告并退出。最后调用WeightBalanceCalculator生成舱单。

类图变化：Flight关联Passenger（1对多），Passenger组合Luggage。WeightBalanceCalculator依赖Flight和LoadDispatcher。

二、采坑心得
做这三次作业踩了不少坑，记录几个印象最深的：

坑1：Scanner的nextLine混用问题

第一次作业用nextLine读航班号，然后nextDouble读最大重量，再nextInt读货物件数。结果后面循环里用nextLine读货物名称时读到了空串。查了半天发现是nextInt后留下了换行符。我后来统一用了next()读字符串，因为货物名称没有空格，避开了这个问题。

坑2：浮点数比较超载边界

第一次判断超载直接用“总重量 > 最大载重”。但有个测试用例总重量刚好等于最大载重，按理说不超载，可浮点数运算后可能变成2000.0000001，导致误判。后来统一用了“总重量 > 最大载重 + 1e-9”，留个误差容忍。

坑3：Collections.sort的稳定性理解

第二次作业要求同等重量货物按输入顺序输出，我本来担心sort会打乱顺序，查了文档发现List.sort是稳定排序，只要compare返回0就不交换相对位置。测试通过了。

坑4：忘记同步交换两个列表

第三次作业写冒泡排序时，一开始只交换了货物列表，忘记同步交换目标舱位ID列表，导致排序后货物和目标舱位对不上。调试了很久才发现，后来在交换货物前后加上交换ID列表，问题解决。

坑5：力臂映射写错

第三次作业要求前货舱力臂12m、后货舱22m，我一开始把前后写反了，导致计算结果和样例对不上。检查后发现是判断货舱ID时写错了条件。

坑6：输入合法性校验的顺序

第三次作业要求读到非法数值立即停止。校验顺序很重要：先读前舱参数，如果前舱行数是负数，直接退出，不会继续读后面的输入。另外前舱货物件数必须在0到总件数之间，这个校验放在Main里处理，因为涉及两个输入值的关联。

坑7：空机力臂保留一位小数

输出样例中空机力臂是16.3m，常量定义是16.25，printf("%.1f")会自动四舍五入。这点一开始没注意，以为要手动处理，后来发现格式化就能搞定。

三、改进建议
虽然作业都完成了，但回头看有些地方可以做得更好：

1. 第一次作业增加输入校验

第一次没有强制输入校验，但如果用户输入负数重量，程序会崩溃。可以增加简单校验，比如重量大于0。

2. 第二次作业的Position类未实际使用

Position类创建了大量对象，但装载货物时完全没有用到，只是为了满足类图。改进的话可以在添加货物时分配具体位置，输出时显示货物放在哪一行哪一列。

3. 第三次作业的System.exit

遇到非法输入直接调用System.exit结束程序，实际系统中不可取，应该抛出异常或循环重新输入。但作业要求“立即停止”，所以勉强接受。

4. 排序算法的选择

第三次作业强制冒泡排序，货物件数≤100没问题。但实际开发中应该用更高效的排序。不过作为学习目的，手写冒泡有助于理解原理。

5. 硬编码常量

WeightBalanceCalculator中所有力臂、空机重量都是硬编码。如果机型变化，就要改源码。改进方式是将参数放在配置文件中或通过构造器传入。

6. 重复的输出格式代码

三次作业都有输出格式化代码，特别是第三次输出舱单用了很多printf。可以抽一个Formatter类专门负责输出。

7. 货物排序与装载分离

第二次作业的LoadDispatcher负责排序和装载，第三次装载放在了Main里。可以统一成一个CargoLoader类，接收货物列表和货舱映射，内部排序后尝试装载并返回结果。

四、总结
这三次作业让我体会到了迭代开发的感觉。第一次写简单类，第二次加功能时发现需要重新组织结构，第三次引入新概念但尽量不破坏原有代码。虽然被各种bug折磨，但最终跑通时很有成就感。

学到的东西：

单一职责原则：每个类只做一件事，改一个地方不影响其他。

集合框架的使用：ArrayList的遍历、排序、交换元素，冒泡排序加深了对稳定性的理解。

浮点数精度处理：商业计算中不用==直接比较，要留误差范围。

物理计算在软件中的落地：力矩、重心、百分比公式。

输入校验的重要性：用户可能输入任何垃圾数据，程序必须能处理。

需要进一步学习的地方：

异常处理：我用了很多System.exit，应该学习try-catch和自定义异常。

设计模式：比如策略模式用于不同排序算法，工厂模式用于创建货舱。

单元测试：每次改完手动输入测试数据效率低，学习JUnit自动化测试。

代码重构：第三次作业代码已经比较臃肿，可以抽取公共方法。

对课程的建议：

作业迭代设计得好，循序渐进。希望以后提供更多测试用例方便自测。

课上可以多讲实际工程中的代码组织方式。

实验课可以安排代码走查，互相看设计取长补短。

总之，这三次作业写得很累但收获满满。现在看到飞机的载重平衡报告都能看懂了，也算跨界知识。以后写代码会更注意类设计和边界条件处理。