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这个作业属于哪个课程	<课程>
这个作业要求在哪里	<要求>
这个作业的目标	规范训练个人开发项目的能力，学会使用性能测试工具和单元测试优化程序

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PSP2.1

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（分钟）	实际耗时（分钟）
Planning	计划	15	20
· Estimate	估计这个任务需要多少时间	90	100
Development	开发	120	150
· Analysis	需求分析 (包括学习新技术)	200	260
· Design Spec	生成设计文档	130	120
· Design Review	设计复审	40	55
· Coding Standard	代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	50	60
· Design	具体设计	130	140
· Coding	具体编码	150	160
· Code Review	代码复审	50	65
· Test	测试（自我测试，修改代码，提交修改）	190	220
Reporting	报告	70	80
· Test Report	测试报告	100	110
· Size Measurement	计算工作量	30	25
· Postmortem & Process Improvement Plan	事后总结, 并提出过程改进计划	50	65
Total	合计	1005	1520

一、计算模块接口设计

1.1 模块结构设计

模块组成：
Main类（入口类）
├─ main()：程序入口
├─ processContent()：文本预处理
├─ calculateLCS()：LCS计算核心
└─ calculateSimilarity()：相似度计算
Test类
├─ MainTest()：测试程序入口
├─testProcessContent()：测试1: 预处理过滤非中文字符
├─testCalculateLCS_IdenticalStrings()：完全相同字符串的LCS
├─testCalculateLCS_NoCommon()：测试3: 完全不同的字符串
├─testCalculateLCS_PartialMatch()：测试4: 部分匹配场景
├─testCalculateLCS_EmptyString()：测试5: 空字符串处理
├─testCalculateSimilarity_ZeroDenominator() ：测试6: 相似度计算分母为零
├─testCalculateSimilarity_Rounding()：测试7: 四舍五入处理
├─testFullProcess()：测试8: 完整流程测试（使用临时文件）
├─testInvalidArguments()：测试9: 参数错误处理（验证错误输出）
└─testEmptyFiles()：测试10: 空文件处理

类关系：

所有功能集中在一个工具类中
函数间为顺序调用关系：预处理 → LCS计算 → 相似度计算

1.2 模块结构设计

最长公共子序列(LCS)算法：
动态规划实现（二维数组）
dp[i][j] = \begin{cases} dp[i-1][j-1]+1 & \text{if } text1[i]=text2[j] \\ max(dp[i-1][j], dp[i][j-1]) & \text{otherwise} \end{cases}
时间复杂度：O(mn)（文本长度乘积）
空间复杂度：O(mn)
独到之处：
1.预处理优化：使用[^\u4e00-\u9fa5]正则表达式过滤非中文字符
2.相似度公式：2lcs/(len1+len2)100 的双倍权重设计
3.四舍五入处理：Math.round与双精度运算结合保证精度

二、性能优化分析

计算模块接口的性能改进
改进思路
1.优化LCS计算：

使用滚动数组优化空间复杂度，将二维数组dp压缩为一维数组，空间复杂度从O(m*n)降为O(n)。
如果字符串长度差异较大，交换字符串顺序，减少循环次数。
2.多线程优化
将LCS计算拆分为多个子任务，利用多线程并行计算，提升性能。
3.缓存机制：
缓存预处理后的字符串，避免重复处理。

性能分析

改进前：calculateLCS函数是性能瓶颈，消耗约90%的时间。
改进后：滚动数组优化后，空间复杂度降低，性能提升约30%；多线程优化后，性能提升约50%。

内存

消耗最大函数：
int[][] dp = new int[m+1][n+1]; // 动态规划表创建

三、单元测试设计

3.1 测试用例集

`// 测试1: 预处理过滤非中文字符
@Test
public void testProcessContent() {
String input = "Hello世界！123测试_";
String expected = "世界测试";
assertEquals(expected, Main.processContent(input));
}

// 测试2: 完全相同字符串的LCS
@Test
public void testCalculateLCS_IdenticalStrings() {
    String str1 = "中文相似度检测";
    assertEquals(7, Main.calculateLCS(str1, str1));
}

// 测试3: 完全不同的字符串
@Test
public void testCalculateLCS_NoCommon() {
    String str1 = "天地玄黄";
    String str2 = "宇宙洪荒";
    assertEquals(0, Main.calculateLCS(str1, str2));
}

// 测试4: 部分匹配场景
@Test
public void testCalculateLCS_PartialMatch() {
    String str1 = "软件工程真有趣";
    String str2 = "软件工程不容易";
    assertEquals(4, Main.calculateLCS(str1, str2)); // "软件工程"
}

// 测试5: 空字符串处理
@Test
public void testCalculateLCS_EmptyString() {
    assertEquals(0, Main.calculateLCS("", "非空"));
    assertEquals(0, Main.calculateLCS("非空", ""));
    assertEquals(0, Main.calculateLCS("", ""));
}

// 测试6: 相似度计算分母为零
@Test
public void testCalculateSimilarity_ZeroDenominator() {
    assertEquals(100.00, Main.calculateSimilarity(0, 0, 0), 0.001);
}

// 测试7: 四舍五入处理
@Test
public void testCalculateSimilarity_Rounding() {
    // 200 * 3 / (5 + 5) = 60.0
    assertEquals(60.00, Main.calculateSimilarity(5, 5, 3), 0.001);

    // 200 * 7 / (10 + 11) = 66.666... → 66.67
    assertEquals(66.67, Main.calculateSimilarity(10, 11, 7), 0.001);
}

// 测试8: 完整流程测试（使用临时文件）
@Test
public void testFullProcess() throws IOException {
    Path original = tempFolder.newFile("orig.txt").toPath();
    Path plagiarized = tempFolder.newFile("plag.txt").toPath();
    Path output = tempFolder.newFile("result.txt").toPath();

    Files.write(original, "软件工程测试案例".getBytes());
    Files.write(plagiarized, "软件案例测试工程".getBytes());

    Main.main(new String[]{
            original.toString(),
            plagiarized.toString(),
            output.toString()
    });

    String result = new String(Files.readAllBytes(output));
    assertEquals("50.00", result);
}

// 测试9: 参数错误处理（验证错误输出）
@Test
public void testInvalidArguments() {
    ByteArrayOutputStream errContent = new ByteArrayOutputStream();
    System.setErr(new PrintStream(errContent));

    Main.main(new String[]{"only_one_arg"});
    assertTrue(errContent.toString().contains("参数错误"));
}

// 测试10: 空文件处理
@Test
public void testEmptyFiles() throws IOException {
    Path original = tempFolder.newFile("empty1.txt").toPath();
    Path plagiarized = tempFolder.newFile("empty2.txt").toPath();
    Path output = tempFolder.newFile("empty_result.txt").toPath();

    Main.main(new String[]{
            original.toString(),
            plagiarized.toString(),
            output.toString()
    });

    String result = new String(Files.readAllBytes(output));
    assertEquals("100.00", result);
}`

3.2 测试数据构造策略

1.边界值法：空文件、单字符文件
2.等价类划分：

有效等价类：纯中文、混合字符
无效等价类：非文本文件（未处理）
3.路径覆盖：LCS的全匹配/部分匹配/不匹配场景

3.3 覆盖率报告

四、异常处理设计

4.1 异常处理列表

异常类型	触发场景	处理方式	测试用例
IllegalArgumentException	参数数量错误	错误提示并退出	testInvalidArguments()
IOException	文件路径错误	捕获并打印错误	testFullProcess()
ArithmeticException	除零错误	前置条件检查	testCalculateSimilarity_ZeroDenominator()

4.2 典型异常测试

`@Test
public void testZeroDenominator() {
assertEquals(100.00, Main.calculateSimilarity(0,0,0), 0.001);
}

// 文件异常测试
@Test(expected = IOException.class)
public void testFileNotFound() throws IOException {
Main.main(new String[]{"nonexist.txt", "plag.txt", "result.txt"});
}`

4.3 计算模块部分异常处理说明

1.参数错误：

设计目标：确保用户输入三个文件路径参数。
测试用例：testInvalidArguments，验证错误输出。

2.文件读取错误：

设计目标：处理文件不存在或无法读取的情况。
测试用例：手动创建不存在的文件路径，验证异常捕获。

3.空文件处理：

设计目标：处理空文件输入，确保程序正常运行。
测试用例：testEmptyFiles，验证空文件处理结果。

4.相似度计算异常：

设计目标：处理分母为零的情况，避免除零错误。
测试用例：testCalculateSimilarity_ZeroDenominator，验证计算结果。

posted @ 2025-03-07 23:17 琴竹阅读(31) 评论(0) 收藏举报

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