个人项目作业

项目	内容
这个作业属于那个课程	班级博客
这个作业的要求在哪里	作业要求
我在这个课程的目标是	学习软件工程相关知识，锻炼软件开发能力。
这个作业在哪个具体方面帮我实现目标	完成个人项目，体会单元测试和PSP流程
作业正文	作业正文

1.About（1'）

教学班级：005
项目地址：https://github.com/Pandapan-Buaa/IntersectProject

2.在开始实现程序之前，在下述 PSP 表格记录下你估计将在程序的各个模块的开发上耗费的时间。（0.5' + 0.5'）

PSP2.1	Personal Software Process Stages	预估耗时（分钟）	实际耗时（分钟）
Planning	计划
·Estimate	估计这个任务需要多少时间	60（7.2%）	40（阅读具体要求，完成了博客框架）
Development	开发
·Analysis	需求分析 (包括学习新技术)	120（14.5%）	90（c++复习，相关插件资料阅读）
·Design Spec	生成设计文档	60（7.2%）	30
·Design Review	设计复审 (和同事审核设计文档)	10（1.2%）	10
·Coding Standard	代码规范 (为目前的开发制定合适的规范)	10（1.2%）	10
·Design	具体设计	60（7.2%）	30
·Coding	具体编码	180（21.6%）	90
·Code Review	代码复审	60（7.2%）	60
·Test	测试（自我测试，修改代码，提交修改）	120（14.5%）	90
Reporting	报告
·Test Report	测试报告	60（7.2%）	30
·Size Measurement	计算工作量	30（3.6%）	20
·Postmortem & Process Improvement Plan	事后总结, 并提出过程改进计划	60（7.2%）	30
	合计	830	530

由于对C++的诸多特性没有很好的掌握，预估时对每个部分的时间估计都过于宽松。实际完成时间大致会比预估少1/3-1/2。

3.解题思路描述。即刚开始拿到题目后，如何思考，如何找资料的过程。（3'）

刚拿到题目时，考虑如何计算两条直线的交点。模拟解方程的过程过于复杂，且不够简便，于是考虑其他方法，搜索资料后发现可以采用计算几何的方法，利用向量求解交点。

参考1:直线交点

参考2：圆交点

4.设计实现过程。设计包括代码如何组织，比如会有几个类，几个函数，他们之间关系如何，关键函数是否需要画出流程图？单元测试是怎么设计的？（4'）

整体结构如上，开始设计时基本决定分两类，Point(点类，包含点的减法，叉乘与点乘方法)/Line（线类，包含求该对象与另一线对象交点的方法），并决定采取map/queue分别存放交点与已读入的直线。

完成第一版后，为了改进性能对原始设计进行了一些修改，最终的类结构如下所示

class Point
{
public:
	double x;
	double y;
	Point();
	Point(double _x, double _y);
	Point operator -(const Point& b)const;
	double operator *(const Point& b)const;
	double operator ^(const Point& b)const;
	bool operator <(const Point& b)const;
	bool operator ==(const Point& b)const;
};

#pragma once
#include "Point.h"
#include <vector>
#include <set>
#include<iostream>
using namespace std;

class Line
{
public:
	Point s;
	Point e;
	Line();
	Line(Point _s, Point _e);

	void intersect(set<Point>* pointset, const Line& b);
};

由于整体逻辑比较简单，并未对关键函数绘制流程图。

单元测试方面，则是对点类与线类的每个方法分别进行测试，确保在给定数据范围内的正确性。着重测试了求交点的intersect方法，利用随机数生成数据，并利用Geogebra画图求得交点的数值解，进而保证了intersect方法的正确性。

5.记录在改进程序性能上所花费的时间，描述你改进的思路，并展示一张性能分析图（由 VS 2019 的性能分析工具自动生成），并展示你程序中消耗最大的函数。（3'）

性能改进与单元测试编写共150分钟，

通过性能分析工具，对原始代码进行分析，发现原本使用的交点map插入前需要调用find方法判断是否已存在该交点。因此放弃map转而使用set+trycatch块，将消耗时间大量减少。

最终的性能分析图如图所示，其中Intersect方法占用时间最多（90.45%）

6.代码说明。展示出项目关键代码，并解释思路与注释说明。（3'）

void Line::intersect(set<Point>* pointset, const Line& b)
{
	Point res = s;
	if (sgn((s - e) ^ (b.s - b.e)) == 0)
	{
		return;
	}
    //判断平行(本应判断是否重合，由于本题不会出现重合情况，故舍去部分代码)
	double t = ((s - b.s) ^ (b.s - b.e)) / ((s - e) ^ (b.s - b.e));
	res.x += (e.x - s.x) * t;
	res.y += (e.y - s.y) * t;
    //计算几何求交点过程
	try {
		pointset->insert(res);
	}catch (exception e){}
    //利用set的不重复特性，添加交点结果至set中
}

关键代码为Line的intersect方法，说明在注释中。

for (int i = 0; i < n; i++) {
		if (cmdin) in >> sub >> x1 >> y1 >> x2 >> y2;
		else cin >> sub >> x1 >> y1 >> x2 >> y2;
		Line tempLine = Line(Point(x1, y1), Point(x2, y2));
		if (i != 0) {
			for (Line b : lineVector) {
				tempLine.intersect(&points,b);
			}
		}
		lineVector.push_back(tempLine);
	}
	if (cmdout)    out << points.size() << endl;
	else cout << points.size() << endl;

外部调用则集成在IntersectLine函数中，如上所示，其主要部分是一个二重循环，对每一个读入的Line,与之前读入并存在lineVector中的Line依次求交点。