面对对象设计与构造——第一次blog作业

随着三次pta作业的结束，不断增加新的功能，我学到了很多：

1.核心语法与基础特性。如：类与对象，数据类型，流程控制，数组与集合；
2.面向对象核心。如：封装，静态成员，类的组合；
3.实用编程技能。如：输入输出，排序算法，业务逻辑封装，异常 / 边界处理；
4.工程化基础。如：代码分层，常量管理，注释与规范。

Complexity Metrics（复杂度分析）

因为下面要用到复杂度分析，所以先在此给出一些相关概念。

我们需要使用的主要是方法和类的复杂度分析。
方法的复杂度分析主要基于圈复杂度的计算。圈复杂度是一种表示程序复杂度的软件度量，由程序流程图中的 “基础路径” 数量得来。

1.Max Complexity（最大圈复杂度）：即单个方法的最高圈复杂度，用来表示方法中最复杂分支路径的数量，范围在
[1,∞)之间，值越大则该方法的逻辑分支越多，越难以测试和维护，其数值直接决定了需要的最少测试用例数。

2.Max Depth（最大嵌套深度）：即方法中条件 / 循环语句的最深嵌套层数，用来表示程序逻辑的层级复杂度，范围在
[1,∞)之间，值越大则代码的 “缩进层级” 越深，越容易出现逻辑混乱和阅读障碍，也间接反映了代码的结构化程度。

3.Avg Complexity（平均圈复杂度）：即类或项目中所有方法的圈复杂度平均值，用来表示整体代码的复杂度水平，范围在
[1,∞)之间，值越大则整体代码的维护成本越高，也反映了项目整体的代码质量和设计水平。

第一次作业

作业要求
设计一个基础的航班货运配载模块。系统需要记录航班的基本信息（航班号、最大起飞重量、最大业载重量）。
地勤人员可以按照货物重量从高到低向该航班添加货物（货物名称、重量）。系统需要实时计算当前已装载的总重量，并判断是否超载。类设计必须符合单一职责原则（SRP）。

代码规模

Files 1
Lines 73
Statements 44
Classes 5
Avg Stmts/Method 10.33

类图

Main 类为程序入口主类

数据载体类
Flight：封装航班的基础信息，包括航班编号和航班最大载重。
Cargo：封装单个货物的基础信息，包括货物名称和货物重量。

工具类
LoadManifest：提供货物总重量计算功能，用于校验装载后是否超过航班载重限制。
CargoSorter：提供货物按重量降序排序的功能，为装载逻辑提供数据准备。

复杂度分析

Max Complexity为5，而行业要求为<=10，所以这是一个非常安全的范围
Max Depth为5，而行业要求为<=3~4，所以说明存在 “金字塔式” 的深层嵌套代码，需要进行修改，提升代码可读性
Avg Complexity为3.67，说明整体代码逻辑普遍偏简单，没有过度复杂的分支结构

踩坑心得

我出现了排序错误。我开始用的是冒泡排序，出现错误的原因可能是冒泡排序如果写得不够严谨，比如用了>而不是>=，或者交换逻辑有问题，
就会把相同重量的元素顺序打乱，导致输出顺序和题目预期不一致，直接判错。或者冒泡排序如果循环条件写错，会导致数组被错误修改，或
者在 n=1 时多做一次无意义的循环，虽然结果数值没错，但输出格式或顺序和题目预期不一致。

改进方法

1.我这次作业并没有给类增加封装性，需要给类增加封装性防止直接暴露了成员变量。

2.为解决Max Depth=5的问题可以把选择排序的核心逻辑拆分成独立方法，降低主方法的嵌套层级

第二次作业

作业要求
航班信息管理，货舱管理，货物装载，输出要求，必须严格遵循单一职责原则（SRP），不得将多个职责合并到一个类中。

代码规模

Files 1
Lines 206
Statements 147
Classes 7
Avg Stmts/Method 4.9

类图

Main 类为程序入口主类

数据载体类
Flight：封装航班核心信息，管理货舱列表，是航班业务的顶层数据模型。
CargoCompartment：封装货舱信息，维护装载货物列表，提供货物装载与重量计算功能。
Cargo：封装单个货物的基础信息。
Position：封装货舱内的位置信息，记录行列坐标。

工具类
LoadDispatcher：提供货物排序、货物查找等业务辅助功能，负责核心业务逻辑的实现。
InputValidator：提供输入数据校验方法，用于验证输入的合法性。

复杂度分析

Max Complexity 为 4，而行业要求为≤10，所以这是一个非常安全的范围，说明单个方法的控制流路径数量极少，逻辑分支简单，代码的可测试性与可维护性良好。
Max Depth 为 5，而行业要求为≤3~4，说明存在 “金字塔式” 的深层嵌套代码，需要进行修改，提升代码可读性，减少理解和维护的成本。
Avg Complexity 为 1.55，说明整体代码逻辑普遍偏简单，没有过度复杂的分支结构，大部分方法的圈复杂度都处于健康水平，整体代码质量优秀。

踩坑心得

这次作业出现部分测试用例答案错误，其主要原因可能是程序输入读取方式不合理，混用不同读取方法易造成缓冲区换行符残留，引发输入数据读取错位，
并且代码未对货物指定的目标货舱进行非空判断，若货舱编号不存在会出现空指针调用问题导致运行异常，加之程序直接使用浮点数进行大小对比，容
易因浮点精度误差造成临界重量数值判断失误，此外输出排版格式与题目标准格式存在细微偏差，多重问题共同导致部分测试案例运行结果与标准答案
不一致

改进方法

1.输入读取可以优化，统一Scanner的读取方式，通过next()/nextDouble()读取数据，并手动消耗换行符，避免了不同读取方法混用导致的输入错位问题。

2.排序稳定性优化可以优化，改进冒泡排序的判断逻辑，仅在前面货物重量小于后面时才交换位置，保证了相同重量货物的原始输入顺序不变，避免了评测系统因顺序不符判定答案错误。

3.异常处理完善的改进，增加目标货舱不存在的判断，当货物指定的货舱 ID 无效时，会输出明确的失败提示，避免了空指针异常导致的程序崩溃。

4.浮点数精度处理的优化，在所有重量比较逻辑中加入了1e-6的精度容差，解决了因浮点数精度误差导致的边界值判断错误问题。

第三次作业

作业要求

本次迭代新增约4个类，系统总类数达到10个左右。严禁使用继承和多态（无extends、无interface、无instanceof）

代码规模

Files 1
Lines 391
Statements 128
Classes 8
Avg Stmts/Method 2.85

类图

Main 类为程序入口主类，负责整体流程控制与结果输出。

数据载体类
Flight：封装航班核心信息，管理货舱列表与乘客列表，是航班业务的顶层数据模型。
CargoCompartment：封装货舱信息，维护装载货物列表，提供货物装载与重量计算功能。
Cargo：封装单个货物的基础信息。
Passenger：封装乘客信息，关联行李重量，提供乘客总重量计算功能。
Luggage：封装行李重量信息，作为乘客附属数据模型。
Position：封装货舱内的位置信息，记录行列坐标。

工具类
LoadDispatcher：提供货物排序、货物查找等业务辅助功能，为装载逻辑提供数据处理支持。
WeightBalanceCalculator：提供航班重量与重心相关计算，包括乘客重量、货物重量、总重量、力矩、重心百分比及最终配载结果计算。
InputValidator：提供输入数据校验方法，用于验证输入的合法性。

复杂度分析

Max Complexity 为 4，而行业要求为≤10，所以这是一个非常安全的范围，说明单个方法的控制流路径数量极少，逻辑分支简单，代码的可测试性与可维护性良好。
Max Depth 为 5，而行业要求为≤3~4，说明存在 “金字塔式” 的深层嵌套代码，需要进行修改，提升代码可读性，减少理解和维护的成本。
Avg Complexity 为 2.85，说明整体代码逻辑普遍偏简单，没有过度复杂的分支结构，大部分方法的圈复杂度都处于健康水平，整体代码质量优秀。

踩坑心得

这次编写航班载重平衡程序时，出现排序逻辑不严谨、浮点数判断存在误差、输入校验不完善以及边界情况考虑不全等问题，致使部分测试用例无法通过，
后续编写代码需严谨规范逻辑写法，完善异常与边界处理，注重输出格式统一，提升代码整体健壮性。

改进方法

1.优化冒泡排序逻辑，调整判断条件确保相同重量货物保持输入顺序，实现稳定排序。

2.完善输入校验机制，增加数据范围与合法性判断，避免非法数据导致程序异常。

3.修正浮点数比较方式，添加微小精度容差，解决因精度误差引发的重量判断错误。

4.拆分深层嵌套代码，将复杂逻辑抽取为独立方法，降低圈复杂度与嵌套深度，提升代码可读性。

5.统一输出格式，规范小数位数、提示文字与换行格式，保证与题目要求完全一致。

最后总结

经过三次层层递进的航空配载作业练习，我收获了很多实用知识与实操经验。学习中我熟练掌握了面向对象编程思想，能够按照单一职责原则合理划分各类，分清实体类与工具类的不同作用，理清类与类之间的关系，还学会使用集合存储数据、手写冒泡排序完成数据排序，掌握了货物装载、重量统计、旅客信息统计以及力矩重心配平等专业计算逻辑，同时也熟练学会数据输入校验、规范格式输出，整体编写代码和排查问题的能力有了明显进步。
在完成作业的过程中，我也清楚看到自身存在不少短板，对于复杂的配平计算公式容易记混，梳理多层业务逻辑不够顺畅，面对负数数据、满载装载这类边界情况考虑不够全面，代码优化能力不足，多层嵌套代码不会精简，今后我还要多刷题多练习，吃透业务计算逻辑，细心处理各类细节问题，不断补齐自身短板。
在平时写作业时，身边不少同学也经常出现各类常见问题，很多人编写代码时粗心大意，出现变量名类名拼写错误、大小写混用、少写分号和括号等基础语法错误，直接造成编译失败；输入数据时不会处理换行符，导致读取内容错乱，输入校验编写简单，无法拦截负数、超出范围等非法数据；不少同学没有遵守单一职责原则，把多种功能写在同一个类中，代码结构杂乱；还有人排序逻辑书写出错，不能正确实现重量降序排列，货物装载判断条件写错，出现错误判定超载的情况；到后期重心配平作业里，很多同学混淆前后货舱力臂数值，套用计算公式出错，算出的重心数据偏差很大，最后还有大部分同学不重视输出格式，小数保留位数、提示语句和题目要求不一致，即便逻辑正确也无法满分通过。
对于这门课程的学习安排，我也提出几点简单建议。老师平时讲课通俗易懂，知识点讲解清楚，课堂学习氛围很好。希望上课的时候可以多结合作业例题讲解，多盘点大家容易写错的代码点和易错逻辑，让我们提前避开误区。课下可以布置一些简短小练习巩固知识点，实验课多留出时间让我们现场调试代码。同时希望作业要求和输出格式可以讲解得更细致一些，方便我们一次性找准方向完成任务，整体学习安排合理有序，也希望往后能多增加师生交流机会，遇到难题可以及时沟通解决。