第三单元总结

第三单元总结

分析在本单元自测过程中如何利用JML规格来准备测试数据

本单元自测进行得较少，自测的主要形式是和小伙伴进行对拍。由数据生成器生成若干组测试数据，再将自己和小伙伴的输出进行比对。在对拍的过程中，能够对正确性进行查验，但对复杂性的查验效果不是很好。

梳理本单元的架构设计，分析自己的图模型构建和维护策略

MyNetwork

该类实现了NetWork接口，是整个项目的主干类。对其采取的优化策略如下。

存储Peple、Group、Message的容器选用了HashMap代替ArrayList,利用id查找相应的对象,提高了查找的效率。``

在计算blockSum时选用动态更新的方式，每次增添人员、增添关系时，对其进行更新，代替了每次调用queryBlockSum()函数便重新计算的方式，提高了计算效率。

为实现对isCircle的判断，采用了并查集算法，并对其进行了秩优化，在每次查找上级时，都对并查集进行更新。

为实现queryLeastConnection()函数，选用了Prim算法，并利用并查集对该算法进行了优化，提高了性能。

为实现sendIndirectMessage()函数，选用了迪杰斯特拉算法，并对其进行了堆优化。

NetWork接口中的其他函数，均按照规格书写，未做相应优化。

MyGroup

该类实现了Group接口。

采用HashMap容器存储People，建立了PersonId到Person的映射。

在计算valueSum和ageSum时，采用动态更新，每次增添人员和删减人员时对其进行更新，调用相关get函数时，只是返回当前值，并不重新计算。

MyPerson类

该类实现了Person接口。

在该类中，利用HashMap容器存储acquaintance，建立了PersonId到Person的映射，在调用isLink()函数时，不用循环查找，提高了性能。同时利用HashMap容器存储value，建立了PersonId到value的映射，在调用queryValue()函数时，同样提高了效率。

异常类

作业中对于异常类的要求是记录该类异常发生的总次数，及记录每个id触发异常的次数。由于各类异常记录次数的行为高度相似，因此我在每个异常类中都添加了一个相同的static的Counter属性，用以实现上述的计数功能，这样实现了代码的抽象和集中，便于修改和维护。以EqualPersonIdException异常为例：

按照作业分析代码实现出现的性能问题和修复情况

第一次作业

第一次作业的性能问题出现在queryBlockSum()函数。该函数的功能是返回network的BlockSum值，修复前queryBlockSum()函数的实现策略是：每次调用该函数，便进行一次二重循环来计算network的BlockSum值。修复后，在MyNetwork类中新增了BlockSum属性，每次调用addPerson()函数和addRelation()函数时，对BlockSum属性进行更新。具体的更新方法是，调用addPerson()函数时，BlockSum++；调用addRelation()函数时，首先判断两个被添加关系的人的根节点是否相同，如果相同，则不做操作，如果不相同，则证明这两个人在添加关系之前原本不想连，添加关系后变成了相连的，BlockSum需要减1.

在修复时，原本以为导致CTLE的原因是并查集没有实现好，对并查集进行了秩优化后，并没有得到改观，经过朋友的提醒后，才发现是queryBlockSum()函数的问题。写完成作业的时候，注意力全部都放在了并查集的实现上，认为会从并查集这里卡CPU的运行时间，实现并查集后就没有对其他函数进行优化，导致出现了性能问题。

第二次作业

第二次作业的性能问题出现在queryGroupValueSum()函数。修复前，每次调用此函数，都会进行一次双重循环计算Group的ValueSum。第二次作业的修复策略同第一作业类似，在MyGroup类中新增了ValueSum属性。在调用addPerson(),delPerson()和addRelation()函数时，对该属性进行动态更新。

第三次作业

第三次作业的性能问题出在了sendIndirectMessage()函数。该函数的核心部分为最短路径的计算，初始时采用的是迪杰斯特拉算法进行最短路径的计算，并没有进行优化。修复时，采用堆优化的方式对最短路径的计算算法进行了优化。

拓展的JML规格

为了简化设计，假设每个Advertiser只对接唯一一个Producer，且每个Producer可生产所有类型的商品。

生产商品

    /*
	@ public normal_behaviour
	@ requires containsProducer(producerId);
	@ assignable getProducer(producerId).goods;
	@ ensures getProducer(producerId).goods.length =
	@         \old(getProducer(producerId).goods.length) + 1;
	@ ensures (\forall int i;0 <= i && i <\old(getProducer(producerId).goods.length);
	@         getProducer(producerId).goods[i] == \old(getProducer(producerId).goods[i]));
	@ ensures getProducer(producerId).goods[getProducer(producerId).goods.length - 1].type == type;
	@ also
	@ public exceptional_behavior
	@ signals (ProducerNotFound e) !containsProducer(producerId);
*/
    public void produceGoods(int type,int producerId);

该函数的功能是让id为producerId的producer，生产一个类型为type的商品，当不存在该producer时，抛出异常。

销售商品

    /*@ public normal_behavior
      @ requires getAdvertiser(advertiserId).getProducer.containsGoods(type);
      @ ensures getAdvertiser(advertiserId).getProducer.goods.length = \old(getAdvertiser(advertiserId).getProducer.goods.length) - 1;
      @ ensures (\min int a;0 <= a && a < \old(getAdvertiser(advertiserId).getProducer.goods.length);
      @          \old(getAdvertiser(advertiserId).getProducer.goods[a].type) == type);
      @ ensures (\forall int i;0 <= i && i < a;\old(getAdvertiser(advertiserId).getProducer.goods[i]) == getAdvertiser(advertiserId).getProducer.goods[i]);
      @ ensures (\forall int i;a < i && i < \old(getAdvertiser(advertiserId).getProducer.goods.length);\old(getAdvertiser(advertiserId).getProducer.goods[i]) == getAdvertiser(advertiserId).getProducer.goods[i - 1]);
      @ ensures getAdvertiser(advertiserId).goods.length = \old(getAdvertiser(advertiserId).goods.length) + 1;
      @ ensures (\forall int i;0 <= i && i <\old(getAdvertiser(advertiserId).goods.length);
	  @         getAdvertiser(advertiserId).goods[i] == \old(getAdvertiser(advertiserId).goods[i]));
	  @ ensures getAdvertiser(advertiserId).goods[getAdvertiser(advertiserId).goods.length - 1].type == type;
      @ also
      @ public exceptional_behavior
      @ signals (GoodsNotFoundException e) !getAdvertiser(advertiserId).getProducer.containsGoods(type);
     */
    public void sellGoods(int type, int advertiserId);

该函数的功能是让id为advertiserId的Advertiser从他的专属生产商那里购进一个类型为type的商品，当生产商没有该类商品的库存时，抛出异常。

购买商品

    /*@ public normal_behavior
      @ requires getAdvertiser(advertiserId).containsGoods(type);
      @ ensures getAdvertiser(advertiserId).goods.length == \old(getAdvertiser(advertiserId).goods.length) - 1;
      @ ensures (\min int a;0 <= a && a < \old(getAdvertiser(advertiserId).goods.length);
      @          \old(getAdvertiser(advertiserId).goods[a].type) == type);
      @ ensures (\forall int i;0 <= i && i < a;\old(getAdvertiser(advertiserId).goods[i]) == getAdvertiser(advertiserId).goods[i]);
      @ ensures (\forall int i;a < i && i < \old(getAdvertiser(advertiserId).goods.length);\old(getAdvertiser(advertiserId).goods[i]) == getAdvertiser(advertiserId).goods[i - 1]);
      @ ensures getCustomer(customerId).goods.length == \old(getCustomer(customerId).goods.length) + 1;
      @ ensures (\forall int i;0 <= i && i <\old(getCustomer(customerId).goods.length);
	  @         getCustomer(customerId).goods[i] == \old(getCustomer(customerId).goods[i]));
	  @ ensures getCustomer(customerId).goods[getCustomer(customerId).goods.length - 1].type == type;
      @ also
      @ public exceptional_behavior
      @ signals (GoodsNotFoundException e) !getAdvertiser(advertiserId).containsGoods(type);
     */
    public void buyGoods(int type, int customerId, int advertiserId);

该函数的功能是让id为customerId的Customer从id为advertiserId的Advertiser那里购进一个类型为type的商品，当中间商没有该类商品的库存时，抛出异常。

本单元学习体会

• 本单元的主要学习内容是JML规格，经过本单元的学习，我掌握了JML的基本知识，能够通过阅读规格，实现相应的功能，当然在具体实现过程中，还要关注效率和性能。

• 我也学到了有关JUit的基础知识。

• 经过本单元的学习，我认为JML规格十分重要。在软件开发和团队合作中发挥着重要的作用，因为目前代码开发量较小，且均为独立完成，规格的作用可能不是很明显。

• 在完成作业的过程中，我发现有些JML非常繁琐，很多层括号相嵌套，想要完全读懂需要一些时间，如何在保证其正确性的前提下，使规格变得更加简便易懂，是个值得思考的问题。