201971010229-刘转弟 实验二 软件工程个人项目-《D{0-1} KP问题》
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 课程班级博客链接 | 2019级卓越工程师班 |
| 这个作业要求链接 | 作业要求 |
| 我的课程学习目标 | 1.掌握软件项目个人开发流程
2.掌握Github发布软件项目的操作方法 |
| 这个作业在哪些方面帮助我实现学习目标 | 1.熟悉并掌握GitHub与Eclipse的连接
2.熟悉java语言的开发步骤 3.进一步加深对折扣{0-1}问题的动态规划和回溯算法 4.熟悉使用java语言对文件的读取与导出 |
| 项目GitHub的仓库链接地址 | 仓库链接 |
1.实验目的与要求
（1）掌握软件项目个人开发流程。
（2）掌握Github发布软件项目的操作方法。
2.实验内容与步骤
任务1:点评班级博客中的作业
点评1
点评2
点评3
任务2:总结详细阅读《构建之法》第1章、第2章，掌握PSP流程
第一章
- 软件=程序+软件工程
- 程序=数据结构+算法
- 软件企业=软件+商业模式
如果把软件开发的不同阶段比作航天事业的发展，好比一个成熟的航空工业中，一个飞机发动机从构思到最后运行，不知道要经历过多少人、多少工序、多少流程、多少相关知识的验证，其中的过程对于常人来说是无法想象的。在软件开发的发展过程中，由最初的个体编程到小团体的编程，到现在一个成熟的团队的工程，原文中的图表给出了很清晰的对比过程。 - 软件工程定义
软件工程是把系统的、有序的、可量化的方法应用到软件的开发、运营和维护上的过程。软件工程包括下列领域：软件需求分析、软件设计、软件构建、软件测试和软件维护。软件工程和下列的学科相关：计算机科学、计算机工程、管理学、数学、项目管理学、质量管理、软件人体工学、系统工程、工业设计和用户界面设计。
软件开发过程的五大难题：复杂性、不可见性、易变性、服从性、非连续性。
第二章
2.1单元测试
1.软件的很多错误来源于程序员对模块功能的误解，疏忽或不了解模块的变化。单元的测试可以让自己负责的模块功能定义尽量明确，模块功能的改变不会影响其他模块，而且模块的质量能得到稳定的、量化的保证。
2.创建单元测试的主要步骤：
-
设置数据
-
使用被测试类型的功能
-
比较实际结果和预期的结果
3.一个好的单元测试应当准确快速的保证程序基本模块的正确性。一个好的单元测试应该满足以下标准： -
单元测试应该在最基本的功能/参数上验证程序的正确性
-
单元测试应该由最熟悉代码的人（程序的作者）来写
-
单元测试过后机器的状态应保持不变
-
单元测试要快
-
单元测试应该产生可重复、一致的结果
-
独立性-单元测试的运行/通过/失败不依赖别的测试，可以认为构造数据，以保持单元测试的独立性
-
单元测试应该覆盖所有代码路径(100%的代码覆盖率不等于100%的正确性)
-
单元测试应该集成到自动测试的框架中
-
单元测试必须和产品代码一起保存维护
4.回归测试：从正常工作的稳定状态退化到不正常工作的不稳定状态。 回归测试最好要自动化，这样可以对每一个构造快速运行所有的回归测试，以保证尽量早的发现问题。单元测试是回归测试的基础。
2.2效能分析工具
1.效能分析工具可以测试代码运行的效率，让程序员有针对性的对程序代码进行优化升级。
2.常用的方法有：
- 抽样：当程序运行时 效能分析工具时不时的看看程序运行在哪一个函数里，程序运行结束就会得出一个程序运行时间的大致印象。不需要改动程序，可以很快找到瓶颈，但是不能准确表示代码中的调用关系树
- 代码注入：将检验代码加入到每个函数中，这样程序得一举一动都会被记录下来。程序的各个效能数据都会被精准的测量，但是程序的运行时间会大大将长，还会产生很大的数据文件，增加了数据分析的时间，同时注入的程序代码也影响了程序真实得运行情况
3.先抽样找到效能的瓶颈，然后对特定的模块用代码注入的方式进行详细分析。
2.3个人开发流程
1.个人开发流程：软件工程师开发软件的工作流程
2.PSP特点：
- 不局限于某一种软件技术，而是着眼于软件的开发流程
- 不依赖考试，而是要靠工程师自己收集数据，然后分析提高
- 依赖于数据
- PSP的目的是记录工程师如何完成实现需求的效率，而不是记录顾客对产品的满意度。
任务3:项目开发背景
1.需求分析
背包问题（Knapsack Problem，KP）是NP Complete问题，也是一个经典的组合优化问题，有着广泛而重要的应用背景。{0-1}背包问题（{0-1 }Knapsack Problem，{0-1}KP）是最基本的KP问题形式，在此之前，学习过{0-1}背包问题的动态规划算法以及回溯法，本实验中任务3-1要求读取所给TXT文件的有效D{0-1}KP数据，任务3-1是将其读取的有效数据以重量为横轴、价值为纵轴的数据散点图，任务3-3要求对一组D{0-1}KP数据按项集第三项的价值:重量比进行非递增排序，即递减排序，任务3-4是选择动态规划算法、回溯算法求解指定D{0-1} KP数据的最优解和求解时间（以秒为单位），任务3-5是将任务3-4中计算所得最优解、求解时间和解向量可保存为txt文件或导出EXCEL文件。
2.功能设计 - 基本功能：
（1）可正确读入实验数据文件的有效D{0-1}KP数据；
（2）能够绘制任意一组D{0-1}KP数据以重量为横轴、价值为纵轴的数据散点图；
（3）能够对一组D{0-1}KP数据按项集第三项的价值:重量比进行非递增排序；
（4）用户能够自主选择动态规划算法、回溯算法求解指定D{0-1} KP数据的最优解和求解时间（以秒为单位）；
（5）任意一组D{0-1} KP数据的最优解、求解时间和解向量可保存为txt文件或导出EXCEL文件。
3.设计实现
（1）ReadTheFil类 ：通过文件路径来创建文件实例，把FileInputStream实例 传递到 BufferedInputStream，目的是能快速读取文件，最后，使用available检查是不是读到了文件末尾。
（2）ScatterDiagram类 ：创建二维数组data存储profit价值和height重量，以重量为横轴、价值为纵轴，建立直角坐标系画出散点图。
（3）WeightRatio类 ：分别定义int类型数组profit和weight数组将价值和重量存储，因为所给数据全部为int型，再定义比值ratio为double类型，再将其int类型数组强制转换为double进行比值运算，最后运用冒泡排序将比值进行降序排序。
（4）Time类 ：使用动态规划算法：在0/1背包问题中，物品i或者被装入背包，或者不被装入背包，设xi表示物品i装入背包的情况，则当xi=0时，表示物品i没有被装入背包，xi=1时，表示物品i被装入背包。
4.测试运行
（1）读入有效数据，如图1
图一
（2）绘制散点图，如图2：
图2
（3）重量比排序，如图3：
图3
（4）计算最优解及求解时间，如图4：
图4
5.代码片段
（1）读入实验数据文件的有效D{0-1}KP数据
//读取txt文件
File file = new File("E:\\测试数据\\beibao2.in");
BufferedInputStream bis = null;
FileInputStream fis= null;
try{
//第一步 通过文件路径来创建文件实例
fis = new FileInputStream(file);
/*把FileInputStream实例 传递到 BufferedInputStream
目的是能快速读取文件
*/
bis = new BufferedInputStream(fis);
/*available检查是不是读到了文件末尾 */
while( bis.available() > 0 ){
System.out.print((char)bis.read());
}
}catch(FileNotFoundException fnfe)
{
System.out.println("文件不存在" + fnfe);
}
catch(IOException ioe)
{
System.out.println("I/O 错误: " + ioe);
}
（2）绘制散点图
int h = getHeight();//重量
int w = getWidth(); //价值
// 横坐标
g2.draw(new Line2D.Double(PAD, w-PAD, h-PAD, w-PAD));
// 纵坐标
g2.draw(new Line2D.Double(PAD, PAD, PAD, w-PAD));
double xInc = (double)(w - 2*PAD)/(data.length-1);
double scale = (double)(h - 2*PAD)/getMax();
// 数据点（坐标）
g2.setPaint(Color.blue);//点的颜色
for(int i = 0; i < data.length; i++) {
double x = PAD + i*xInc;
double y = h - PAD - scale*data[i];
g2.fill(new Ellipse2D.Double(x-2, y-2, 4, 4));
（3）重量比排序：
//冒泡排序
double tmp;
for (int a= 1; a < ratio.length; a++) {
for (int j = 0; j < ratio.length-1; j++) {
if(ratio[j] < ratio[j+1]){
tmp = ratio[j];
ratio[j] = ratio[j+1];
ratio[j+1] = tmp;
}
}
（4）计算最优解及求解时间：
//1.创建二维数组
//v[i][j]表示在前i个物品中能够装入容量为j的背包中的最大价值
int[][] v=new int[n+1][m+1];
//存放记录数组
int[][] path=new int[n+1][m+1];
//2.初始化第一行第一列（已经处理了，因为默认是0）
//3.根据公式来动态规划处理
for (int i = 1; i < v.length; i++) {
for (int j = 1; j < v[0].length; j++) {
//公式
if(w[i-1]>j){//因为我们程序i是从1开始的，因此原来的公式中的w[i]修改成w[i-1]
v[i][j]=v[i-1][j];
}else{
//v[i][j]=Math.max(v[i-1][j],val[i-1]+v[i-1][j-w[i-1]]);
if(v[i-1][j]<val[i-1]+v[i-1][j-w[i-1]]){
v[i][j]=val[i-1]+v[i-1][j-w[i-1]];
path[i][j]=1;
}else{
v[i][j]=v[i-1][j];
}
}
}
}
6.总结：
刚拿到题目时，真的感觉这次实验非常难，而且还要使用GitHub创建仓库来与Eclipse相连接，又为这个作业增添了不少难度，因为我本身动手能力就较弱。在本次实验的具体实行过程中,我又熟悉重温了一遍Eclipse集成开发环境的项目搭建与运行，这次实验要求较多且很有难度，因为实验要求需要将Eclipse中的代码传到GitHub中，因此，必须要熟悉并掌握GitHub与Eclipse的连接，在连接的过程中遇到了很多困难，比如在最后一步时系统总是提示Eclipse无法连接github，尝试了很多方法，虽然我没有深刻理解这一步的作用，我添加好之后，系统还是提示不能连接，找了很多参考资料，在最后终于找到了一篇文章，解决了我很大一部分问题，这篇文章给了我很多的提示与帮助。
7.PSP展示
| PSP | 任务内容 | 计划共完成需要的时间(min) | 实际完成需要的时间(min) |
|---|---|---|---|
| Planning | 估计这个任务需要多少时间，并规划大致工作步骤 | 8 | 15 |
| Estimate | 估计这个任务需要多少时间，并规划大致工作步骤 | 8 | 15 |
| Development | 开发 | 168 | 291 |
| Analysis | 需求分析 (包括学习新技术) | 20 | 25 |
| Design Spec | 生成设计文档 | 15 | 25 |
| Design Review | 设计复审 (和同事审核设计文档) | 10 | 16 |
| Coding Standard | 代码规范 (为目前的开发制定合适的规范) | 3 | 5 |
| Design | 具体设计 | 35 | 40 |
| Coding | 具体编码 | 45 | 90 |
| Code Review | 代码复审 | 10 | 30 |
| Reporting | 报告 | 9 | 11 |
| Test Report | 测试报告 | 3 | 5 |
| Size Measuremen | 计算工作量 | 3 | 2 |
| Test | 测试（自我测试，修改代码，提交修改） | 30 | 60 |
| Postmortem & Process Improvement Plan | 事后总结 ,并提出过程改进计划 | 3 | 4 |
在本次实验中，我花费时间最长的就是具体编码部分，虽然之前也学习过JAVA语言，但是因为太久没有写过java程序，且很久没有复习具体的编程，导致我忘记了很多具体的细节，因此本次实验在这部分花费时间较长，而且在进行代码测试时，有时候会有很多bug，一时半会儿改不好，也花费了很多时间，但是好在java有写问题可以自动修改。而且我在制做PSP表格时，计划的时间过短，而实际使用时间过长，使两者之间的差距过大。在今后的实验过程中，我将会加强自己的编程能力，多写代码，强加练习，在平时的生活学习中勤加思考，在小组合作学习中也要多多思考，长善救失，取长补短。
任务4:将项目源码工程文件提交到Github账号的项目仓库
已完成项目托管，如图5
