哈工大软件构造Lab2
1 实验目标概述
本次实验训练抽象数据类型（ADT）的设计、规约、测试，并使用面向对象编程（OOP）技术实现ADT。具体来说：
l 针对给定的应用问题，从问题描述中识别所需的ADT；
l 设计ADT 规约（pre-condition、post-condition）并评估规约的质量；
l 根据ADT 的规约设计测试用例；
l ADT的泛型化；
l 根据规约设计ADT 的多种不同的实现；针对每种实现，设计其表示（representation）、表示不变性（rep invariant）、抽象过程（abstraction function）
l 使用OOP 实现ADT，并判定表示不变性是否违反、各实现是否存在表示泄露（rep exposure）；
l 测试ADT 的实现并评估测试的覆盖度；
l 使用ADT 及其实现，为应用问题开发程序；
l 在测试代码中，能够写出testing strategy 并据此设计测试用例。
2 实验环境配置
简要陈述你配置本次实验所需环境的过程，必要时可以给出屏幕截图。
特别是要记录配置过程中遇到的问题和困难，以及如何解决的。
Eclipse菜单 →“帮助” → 安装新软件；
“安装”对话框中，在“ 工作日期”中输入http://update.eclemma.org/
根据指示正常安装即可
在这里给出你的GitHub Lab2仓库的URL地址（Lab2-学号）。
https://github.com/ComputerScienceHIT/HIT-Lab2-1181910201
3 实验过程
请仔细对照实验手册，针对三个问题中的每一项任务，在下面各节中记录你的实验过程、阐述你的设计思路和问题求解思路，可辅之以示意图或关键源代码加以说明（但千万不要把你的源代码全部粘贴过来！）。
3.1 Poetic Walks
实现一个图graph的模块，基于此模块，根据语义库进行诗歌创作
1. 实现Graph的String类型接口类，之后将String拓展为泛型L类；
2. 创建Graph类的add、set、remove、vertices、sources、targets等方法；
3. 基于创建好的Graph类，实现GraphPoet类，将语义库存入graph图中，然后利用GraphPoet类，根据graph中语义库的信息，对输入文本进行处理，若输入文本的两个单词之间存在桥接词，则插入桥接词；若存在多个单一桥接词，则选取边权重较大者。最终得到由输入文本创作的诗歌，
3.1.1 Get the code and prepare Git repository
创建本地仓库
git init
下载实验代码
git clone
https://github.com/rainywang/Spring2020_HITCS_SC_Lab2/tree/master/P1
连接远程仓库
git remote
https://github.com/ComputerScienceHIT/HIT-Lab2-1181910201
添加到本地仓库
git add .
提交到本地仓库
git commit -m
初次上传到远程仓库
git push -u origin master
之后
git push origin master
3.1.2 Problem 1: Test Graph <String>
针对每个方法进行等价类划分的测试
覆盖率：
3.1.3 Problem 2: Implement Graph <String>
以下各部分，请按照MIT页面上相应部分的要求，逐项列出你的设计和实现思路/过程/结果。
3.1.3.1 Implement ConcreteEdgesGraph
1. 实现Edge类
数据段-边的权值weight，边的起点source，终点target
Edge中的方法
|
Edge |
构造方法，初始化边的权值weight，起点source，终点target |
|
checkRep |
检查不变性,边不为空且权值非负 |
|
getSource |
get方法返回起点source |
|
getTarget |
get方法返回终点targe |
|
getWeight |
get方法返回权值weight |
|
toString |
" Source:" + this.source + ",Target:" + this.target + ",Weight:" +this.weight |
2. 实现ConcreteEdgesGraph类
数据段：顶点集vertices和动态链表edges
ConcreteEdgesGraph中的方法：
|
ConcreteEdgesGraph |
构造方法 |
|
checkRep |
检查不变性，edges中边的source与target在vertices中，权值weight大于0 |
|
add |
参数为新顶点，点不在原图，添加成功-true 否则-false |
|
set |
参数为边的起点source边的终点target边的权重weight，列表edges中添加一条边，若起点终点相同或权值为负，添加失败返回；若是新边，权值为正，将两点添加至vertices，边添加到edges.若是已存在的边，权值为正，更新边的权值，返回上一条边的权值，权值为0，删除此边 |
|
remove |
参数为需移除的顶点，删除顶点，与此点相连的边也一并删除，原图有此顶点返回true，若无则返回false |
|
vertices |
返回得到图中所有顶点的HashSet集 |
|
sources |
参数为目标顶点，返回得到所有以该点为终点的边的起点及权值，储存到Map |
|
targets |
参数为目标顶点，返回得到所有以该点为起点的边的终点及权值，储存到Map |
|
toString |
返回字符串，包含顶点数，边数，各边及其权重 |
3.测试，增加testToString部分即可
覆盖率
3.1.3.2 Implement ConcreteVerticesGraph
1. 实现Vertex类：
数据段 -V表示顶点,Sources表示以该顶点为终点的边的起点表,Targets表示以该顶点为起点的边的终点表，Map中String为顶点的对点，Integer为边的权值
Vertex中的方法
|
Vertex |
初始化构造方法，参数为顶点 |
|
checkRep |
检查不变性，顶点不空，权值为正 |
|
getV |
返回顶点V |
|
sources |
返回所有以该点为终点的边，Map中为边的起点及权值 |
|
targets |
返回所有以该点为终点的边，Map中为边的起点及权值 |
|
setSource |
参数为待加入的起点与权值，该点为终点时，将边的起点和权值加入到 Map Sources中，若权值小于等于0，返回0，若权值为正，当起点已存在时，更新权值，返回原来的权值，起点不存在则添加新点 |
|
setTarget |
参数为待加入的终点与权值，该点为起点时，将边的终点和权值加入到 Map Target中，若权值小于等于0，返回0，若权值为正，当终点已存在时，更新权值，返回原来的权值，终点不存在则添加新点 |
|
removeEdge |
参数为对点，在Sources或Targets表中，删除与顶点相连某条边的对点，返回原来的边长 |
|
toString |
this.V.toString()+"-Sources:"+this.Sources.toString()+" Targets:"+this.Targets.toString()+"\n" |
2. 实现ConcreteVerticesGraph类
数据段-Vertex构成的列表vertices
ConcreteVerticesGraph中的方法：
|
ConcreteVerticesGraph |
构造方法 |
|
checkRep |
检查不变性，权值为正，顶点非空，起点终点数相同 |
|
add |
参数为顶点，在图中添加一个顶点，若图中存在该点,添加失败return false;若添加成功，return true |
|
set |
参数为边的起点，边的终点，边的权值，添加一条边(在起点终点各自的vertex类里添加各自的对点）若起点终点相同或权值为负，添加失败返回，若是新边，权值为正，将两点添加至vertices，各自类中添加边，权值为0，只将两点添加至vertices，若是已存在的边，权值为正，更新边的权值，返回上一条边的权值，权值为0，删除此边 |
|
remove |
参数为需移除的顶点，删除顶点，与此点相连的边也一并删除，原图有此顶点返回true，若无则返回false |
|
vertices |
返回得到图中所有顶点的点集 |
|
sources |
参数为目标顶点，返回得到所有以该点为终点的边的起点及权值，储存到Map |
|
targets |
参数为目标顶点，返回得到所有以该点为起点的边的终点及权值，储存到Map |
|
toString |
各顶点的边对点及其权重 |
3. 测试，增加testToString部分即可
覆盖率
3.1.4 Problem 3: Implement generic Graph<L>
3.1.4.1 Make the implementations generic
将类型更改为
publicclass ConcreteEdgesGraph<L> implements Graph<L>{ ... }class Edge<L>{ ... }
和：
publicclass ConcreteVerticesGraph<L> implements Graph<L>{ ... }class Vertex<L>{ ... }
已经声明了类型为Edge或 的变量List<Edge>，成为Edge<L>和List<Edge<L>>
只需按以上规则对Graph<String>进行重构即可，代码整体逻辑框架不变。
重构后测试结果
3.1.4.2 Implement Graph.empty()
public static Graph<String> empty() {
return new ConcreteEdgesGraph();
}
返回空的实例
3.1.5 Problem 4: Poetic walks
基于创建好的Graph类，实现GraphPoet类，将语义库存入graph图中，然后利用GraphPoet类，根据graph中语义库的信息，对输入文本进行处理，若输入文本的两个单词之间存在桥接词，则插入桥接词；若存在多个单一桥接词，则选取边权重较大者。最终得到由输入文本创作的诗歌
3.1.5.1 Test GraphPoet
添加一段测试，生成诗歌是否与预期相同即可
覆盖率
3.1.5.2 Implement GraphPoet
数据段-新的空表
GraphPoet，按行读入文本文件，String.split()分割为数组String.toLowerCase()小写。构建图，相邻的单词加边。首先要在加边前通过Graph.add()加点，加边时要判断是否存在：由于Graph.set()能返回之前加的边的值，以此来判断是否存在，存在则在之前的值加一（之前的边的值保存为temp_weight）。
poem当相邻两个单词任意一个不在之前创建的图里，则将后者单词加入,当存在时，Bridge长度只能为2，分别求两个单词的sources和targets，将该Map转换为Set求交集；若交集为空，则无桥，若交集不空，则在交集中找最短的桥（可以在Map的value中查询weight）。
3.1.5.3 Graph poetry slam
测试
3.1.6 使用Eclemma检查测试的代码覆盖度
3.1.7 Before you’re done
请按照http://web.mit.edu/6.031/www/sp17/psets/ps2/#before_youre_done的说明，检查你的程序。
如何通过Git提交当前版本到GitHub上你的Lab2仓库。
在这里给出你的项目的目录结构树状示意图。
3.2 Re-implement the Social Network in Lab1
同Lab1类似，用Person和FriendshipGraph两个类模拟社交网络图，Person模拟图的顶点，FriendshipGraph模拟关系，getDistance能够计算出每两个Person之间的最短路径，但要用3.1中的Graph ADT中的方法来实现
3.2.1 FriendshipGraph类
数据段：
一个由Person类组成的Graph类型图，初始为空
方法：
addVertex()：调用graph.add()添加点。
addEdge()：调用graph.set()两次，添加双向边，权值为1，返回旧边的权值。
int getDistance()：判断起止点是否相等。再新建Map<Person, Integer> disance存储从起始点开始到该Person的距离，Map<Person, Boolean> visited表示该Person是否访问过。将两个Map初始化后，把起点标记为已经访问。然后开始BFS搜索，找到终点为止，返回最短距离。
3.2.2 Person类
数据段name，构造方法Person赋值，get方法getName返回数据段name
3.2.3 客户端main()
Lab1中的main复制过来即可
3.2.4 测试用例
覆盖率
3.2.5 提交至Git仓库
在这里给出你的项目的目录结构树状示意图。
4 实验进度记录
请使用表格方式记录你的进度情况，以超过半小时的连续编程时间为一行。
每次结束编程时，请向该表格中增加一行。不要事后胡乱填写。
不要嫌烦，该表格可帮助你汇总你在每个任务上付出的时间和精力，发现自己不擅长的任务，后续有意识的弥补。
|
日期 |
时间段 |
计划任务 |
实际完成情况 |
|
2021.6.10 |
18.00-22.00 |
完成Graph<String>部分 |
对实验要求有了初步认识，细节未完成 |
|
2021.6.11 |
18.00-23.00 |
完成poet之前的部分 |
完成 |
|
2021.6.12 |
12.00-15.00 |
完成poet部分 |
完成 |
|
2021.6.13 |
12.00-15.00 |
完成Person部分 |
完成 |
5 实验过程中遇到的困难与解决途径
|
遇到的难点 |
解决途径 |
|
MIT的实验要求不明确，英文难懂
|
翻译软件初步翻译后，仍有许多细节模糊，每一句再具体翻译 |
|
对javadoc要求的完善方法具体实现需要的数据结构不清楚
|
上网，翻阅教材查阅相关数据结构 |
|
|
|
6 实验过程中收获的经验、教训、感想
6.1 实验过程中收获的经验和教训
1.java编程经验少，对相关数据结构不熟悉，javadoc格式的注释不规范
2.对ADT与OOP有了更深刻的理解
3.对相关数据结构，有了更深的理解。
6.2 针对以下方面的感受
(1) 面向ADT的编程和直接面向应用场景编程，你体会到二者有何差异？
面向对象以抽象，类，继承，对象等方法为基础，就像制造汽车时，先将汽车分成多个部分，然后具体生产每一部分的零件再组装，而面向过程像是从零件直接组装。
(2) 使用泛型和不使用泛型的编程，对你来说有何差异？
泛型能适应更多的情况，更加灵活多变。
(3) 在给出ADT的规约后就开始编写测试用例，优势是什么？你是否能够适应这种测试方式？
可以及时修改，保证代码正确性与规范性，能
(4) P1设计的ADT在多个应用场景下使用，这种复用带来什么好处？
增加代码利用率，避免重复造轮子
(5) P3要求你从0开始设计ADT并使用它们完成一个具体应用，你是否已适应从具体应用场景到ADT的“抽象映射”？相比起P1给出了ADT非常明确的rep和方法、ADT之间的逻辑关系，P3要求你自主设计这些内容，你的感受如何？
体会到了面向对象编程的优点，有轮子时很容易实现，造轮子很困难。
(6) 为ADT撰写specification, invariants, RI, AF，时刻注意ADT是否有rep exposure，这些工作的意义是什么？你是否愿意在以后编程中坚持这么做？
防止内部数据被外部修改，愿意
(7) 关于本实验的工作量、难度、deadline。
大，难，紧
(8) 《软件构造》课程进展到目前，你对该课程有何体会和建议？
上课内容太过宽泛，课后辅导较少，难度较大，实验和课堂结合不好。
2021年春季学期
计算学部《软件构造》课程
Lab
1实验报告
|
姓名 |
李金宣 |
|
学号 |
1181910201 |
|
班号 |
1903002 |
|
电子邮件 |
|
|
手机号码 |
|
1 实验目标概述
本次实验通过求解三个问题，训练基本Java编程技能，能够利用Java OO开发基本的功能模块，能够阅读理解已有代码框架并根据功能需求补全代码，能够为所开发的代码编写基本的测试程序并完成测试，初步保证所开发代码的正确性。另一方面，利用Git作为代码配置管理的工具，学会Git的基本使用方法。
l 基本的Java OO编程
l 基于Eclipse IDE进行Java编程
l 基于JUnit的测试
l 基于Git的代码配置管理
2 实验环境配置
JDK环境，大一学习Javaee课程时配置的jdk8环境，环境变量等配置时遇到一些问题，通过网络搜索自学解决。
配置Eclipse环境时，一开始按照指导手册的教程一步步安装，中间导入URL等环节出现许多问题，于是直接放弃指导手册，自己一路点击next与finish进行安装，所幸成功安装eclipse。由于对全英文开发环境不太熟悉，网上搜索了eclipse简体中文环境的配置方法，具体参考
https://blog.csdn.net/qq_43015730/article/details/89225747
下载的eclipse自带Junit环境，但需要在eclipse设置中自行调用，一开始并不太懂应该怎么调用Junit，在运行P2的turtle的test文件时，因未配置Junit环境导致出错，在报错的行ctrl+1进行修改，成功配置Junit4环境。
在使用git的过程中遇到了非常多的问题，前后花了很长时间才将git环境配置好，一开始按照实验指导手册的Git指导书学习，但指导书内容过于繁杂，重点不突出，很多细节问题都没有解答，于是直接放弃指导书，同学间交流和网络上自行搜索成功配置好Git环境。
参考过非常多网站，如
https://www.cnblogs.com/dfsxh/articles/10959383.html
在这里给出你的GitHub Lab1仓库的URL地址。
https://github.com/ComputerScienceHIT/HIT-Lab1-1181910201
3 实验过程
请仔细对照实验手册，针对四个问题中的每一项任务，在下面各节中记录你的实验过程、阐述你的设计思路和问题求解思路，可辅之以示意图或关键源代码加以说明（但无需把你的源代码全部粘贴过来！）。
为了条理清晰，可根据需要在各节增加三级标题。
3.1 Magic Squares
要求1：在 main()函数中调用五次 isLegalMagicSquare()函数，将 5 个文本文件名作为参数输入，读入文本数据，判断输入的数据能否构成一个MagicSquare，若是则返回true，若不是或格式错误，则返回false且说明原因。
要求2：对给出的generateMagicSquare函数扩展，根据参数n生成一个MagicSquare并写入文本6.txt中，然后判断其是否为MagicSquare。输入为奇数能生成MagicSquare返回true，输入偶数或者负数会返回false。
3.1.1 isLegalMagicSquare()
设计思路：首先读入txt文本文件，然后进行判断题目要求的三个条件：
1. 行列数不相等，并非矩阵：每读入一行row++，计算总行数，将每一行按照\t分隔存入数组，判断每一行的列数是否与行数相等，若存在不相等，返回false。
2. 矩阵中的某些数字并非正整数：每一行按照\t分隔存入数组后，判断数组元素有无”-”或”.”，有则说明有负数或小数，返回false
3. 数字之间并非使用\t分割：对Integer.valueOf使用try catch方法，若不是以 \t作为分隔符则抛出异常信息，返回false。
对错误类型进行判断输出错误类型并返回false，当判断完毕没 格式错误时，将读入的数据存入到矩阵中，判断每一行，每一列，对角线的和是否相等，满足MagicSquare 则返回true，若有不相等则返回false
测试结果：
3.1.2 generatelMagicSquare()
流程图
合法输入判断
测试样例
3.2 Turtle Graphics
要求：1.完善drawSquare函数，画出一个正方形
2.完善calculateRegularPolygonAngle函数计算正多边形内角
3.完善calculatePolygonSidesFromAngle函数，由正多边形内角 得到边数
4.完善drawRegularPolygon函数，画正多边形
5.完善calculateBearingToPoint计算从一个点到另一个点所转过的角度，
6.完善calculateBearings函数，给定一组点，计算每次转过的角度并返回集合，
7.完善convexHull函数计算一系列点中的凸包，使用junit进行单元测试。
8.调用函数绘制自己的图形
3.2.1 Problem 1: Clone and import
从实验手册的网站git clone下载P2的包，解压导入eclipse项目中。
1.获取秘钥：
2.找到秘钥并复制添加到github上；
本地Git提交，push到GitHub：
1. git add ;
2. git commit -m " " ;
3. git push
参考https://www.cnblogs.com/dfsxh/articles/10959383.html
3.2.2 Problem 3: Turtle graphics and drawSquare
行进四次，每次转90度
测试结果
3.2.3 Problem 5: Drawing polygons
正多边形内角=（边数-2）*180/边数
画多边形时每次前进偏转外角度数即可
3.2.4 Problem 6: Calculating Bearings
调用atan2函数得到两点间偏转弧度，toDegree转换成角度，减去当前偏角即为偏转角度，计算一组点，反复调用两点的函数即可
3.2.5 Problem 7: Convex Hulls
利用Gift wrapping算法计算凸包，先找到最左下角的点作为初始点加入集合，然后比较剩余点到此点的偏转角，找到偏转角最小的加入集合，当偏转角相同时，找到最长的一条边的点加入集合，直到返回初始点最后得到凸包的点集。
//这部分源代码过长贴不下，请看源文件
3.2.6 Problem 8: Personal art
3.2.7 Submitting
Junit测试
3.3Social Network
用Person和FriendshipGraph两个类模拟社交网络图，Person模拟图的顶点，FriendshipGraph模拟关系，getDistance能够计算出每两个Person之间的最短路径。
3.3.1设计/实现FriendshipGraph类
定义Person数组来储存所有的顶点，构造方法
addVertex添加对象，若新对象名字与已有名字重复，打印错误，退出
addEdge添加边（顶点间的关系），在Person a对象数组friend的里添加b，单向
因为边权重为1，可以使用广度优先搜索求两点间最短路径，调用类HashMap，用temp临时存储a1到各个点的最短距离，调用队列，将a1入队后按广度优先搜索的方法不断入队出队，更新temp中各顶点当前最短路径，直到有到a2的路径为止，返回最短距离
3.3.2设计/实现Person类
3.3.3设计/实现客户端代码main()
3.3.4设计/实现测试用例
给出你的设计和实现思路/过程/结果。
对于addVertex，设计用例，建立四个Person对象，执行addVertex，判断vertex里面这些对象。
对于addEdge，设计test用例，建立四个Person对象，执行addVertex后，执行addEdge然后判断每个对象的friend中是否包含即可。
对于getDistance，设计test用例t，建立四个Person对象，执行addVertex后，执行addEdge后，最短距离正确即可。
4 实验进度记录
请使用表格方式记录你的进度情况，以超过半小时的连续编程时间为一行。
每次结束编程时，请向该表格中增加一行。不要事后胡乱填写。
不要嫌烦，该表格可帮助你汇总你在每个任务上付出的时间和精力，发现自己不擅长的任务，后续有意识的弥补。
|
日期 |
时间段 |
任务 |
实际完成情况 |
|
2021-05-19 |
晚 |
配置环境 |
Git配置未完成 |
|
2021-05-20 |
18.：00- |
配置环境 |
完成 |
|
2021-05-21 |
10：00-13：00 |
编写P1的isLegalMagicSquare函数 |
完成 |
|
2021-05-21 |
15：00-16：00 |
编写P1的generateMagicSquare函数 |
完成 |
|
2021-05-22 |
10：00-14：00 |
完成P2 |
完成 |
|
2021-05-22 |
17：00-21：00 |
完成P3 |
完成 |
|
|
|
|
|
5 实验过程中遇到的困难与解决途径
|
遇到的困难 |
解决途径 |
|
Git配置出现问题
|
网上自己搜，与同学交流学习 |
|
P2测试类时出现问题
|
Eclipse的junit环境未设置，在报错的行ctrl+1进行修改，成功配置Junit4环境。 |
|
P2对礼物包装算法不熟悉
|
网络上搜索算法详细介绍，参考算法的相关代码编写 |
|
P3对Java的广度优先算法编写不太熟悉 |
查阅Java中队列，哈希表等相关类的介绍和用法，成功使用并优化了代码 |
6 实验过程中收获的经验、教训、感想
6.1 实验过程中收获的经验和教训
1.使用java次数少，对java语法不熟悉，许多地方代码优化不好
2.对Git配置不熟悉，出现许多问题
3.对java语言有了更深的理解。
6.2 针对以下方面的感受
(1) Java编程语言是否对你的口味？还好，有一定java基础但不熟练，Java可使用的类与库非常多，相比c语言可以使代码的编写更加容易，代码更加简洁。
(2) 关于Eclipse IDE；以前用过，用户界面也比较良好，上手也容易，暂时未遇到太多问题
(3) 关于Git和GitHub；环境配置非常麻烦，实验手册的指导完全没有重点，不知道从哪学起，全依靠自己上网搜索和同学交流，希望这门课以后能把Git环境的配置详细地指导给大家，而不是直接照搬MIT的指导手册。
(4) 关于CMU和MIT的作业；虽然有一定难度，但层层递进，锻炼编程能力，Java编程的收获很大。
(5) 关于本实验的工作量、难度、deadline；有一定难度，工作量大，虽然两周时间实验其实还算充裕，但课程时间与其他课程ddl冲突，开课第一周恰逢自动机期末考试和csapp实验ddl，导致实际上的实验时间被大大缩短，希望教务处能平衡好这几门课ddl的冲突.
(6) 关于初接触“软件构造”课程；
实验收获还是很大的，但个人觉得平时上课讲的东西太抽象宽泛，缺乏实际联系，很难理解什么意思，很多同学也听得不知所云，应对考试也就是背知识点做题，很难有实际收获，然而这些部分却占了成绩的大头，希望课程考核和教学方式能有所改革，能更多侧重于实验部分或者提升平日课程内容的质量。
浙公网安备 33010602011771号