OO-第三单元总结

 

JML语言的理论基础与应用工具链

• JML(Java Modeling Language)是用于对Java程序进行规格化设计的一种表示语言，是一种行为接口规格语言。用法主要有开展规格化设计，或针对已有的代码书写规格以提高代码的可维护性。在本单元的作业中，主要用到的有

  • /public normal_behavior 用来表达方法在正常情况下应该做出的操作
  • /public exceptional_behavior 用来表达方法在异常情况下的操作
  • /signals 用来表达抛出的异常
  • /requires 用来表达本方法满足的前置条件
  • /ensures 用来表达本方法的后置条件
  • /old 用来表示本方法未经改变时的值
  • /result 用来表示本方法返回的正确结果
  • /invariant 用来表达在所有可见状态下都必须满足的特性
  • /assignable 用来表示方法会改变哪些变量 应用工具链

• 应用工具链

　　　使用过OpenJml，但是由于其本身的问题，只有自己写的简单程序及其JML能够正确运行。

 

部署SMT Slover验证及其结果

　　略。安装出现问题

部署JMLUnitNG

　　在本步骤中由于直接使用课程的代码会出现JML判定错误的情况，所以自己写了简单的代码用于验证正确性。使用的代码如下：

　　

public class Demo1{
    /*@
      @ public normal_behavior
      @ requires a>0 && b>0;
      @ ensures \result  ==  a+b;
     */
    public static int add (int a,int b){
        return a+b;
    }
}

　　

　　其中没有处理溢出问题。

　　然后按照讨论区的步骤（感谢讨论区各位大佬），运行如下指令

　　

　　这里需要注意将需要进行测试的代码及openjml，jmlunitng的jar包放在同一个文件夹下，否则会出现无法找到方法的错误。可以看到有两个是失败的，原因是没有处理加法的溢出问题。

　　总的来说我认为这个方法验证起来没有JUnit方便。因为是自动生成的测试样例，可能有许多复杂代码的边界条件没有被考虑到，而且使用JUnit也能够使我们在编写代码时思考各种边界情况，通过构造断言来判断自己代码的正确性，这种方法的局限性是显然的。并且在Idea中并没有支持jmlunitng，使用起来较为复杂。

 

本单元代码架构分析

　　1. 第九次作业

　　　类图如下

　　　

　　　复杂度分析如下

　　　

 

　　　　本次作业就是按照JML进行书写，申请了三个HashMap，plist，pidlist，和dot。plist中使用路径的Id作为key，用来存储路径；pidlist使用的是path转为字符串作为Key，用来存储路径对应的Id；dot用结点Id作为key，用来存储点的个数。其中为了减少查找不同点的复杂度，每次addPath的时候都会进行点集合(dot)的增加，每次remove时也会对dot进行修改，使查找不同点方法的复杂度降为O(1)。

　　2. 第十次作业

　　类图如下

　　

　　复杂度分析如下

　　

　　　　本次作业本来是应该使用继承的，但是我当时将想要继承的上一次的PathContainer中的属性修改为public或protected时checkstyle会报错，于是就选择了将上次的代码复制粘贴到本次的graph中。当然这种方法是错误的，我在后面一周由于代码量变多了再复制粘贴会超过500行...还好寻找到了正确的继承方法。本次的graph类中，由于点的个数是固定的，所以使用了一个120*120的静态数组。但是想要这样使用就需要实现一个点与数组下标的对应关系。所以本次作业中比上次多了两个hashmap：relation和freer，relation中使用结点Id作为key，用来存储对应的数组下标；freer中使用数组下表作为key，用来存储对应的结点Id。还新增了reachmap和map两个120*120的静态数组，分别用来存储可达矩阵和最短路径。同样，本次通过改写addPath和pathRemove，在每次增减路径时都会将两个静态数组重新进行计算，这样能够将复杂度分在出现次数较少的路径增减指令中（总共为20），使得整体能够快一些。在计算最短路时我使用的是DFS，在针对没有权重的图复杂度还是可以接受的。

　　3. 第十一次作业

　　类图如下

　　

　　复杂度分析如下

　　

　　本次作业终于找到了继承的正确方法。父类的所有属性设置为private，子类中也同样设置这些属性，但是在构造时将这个属性赋值为super.*，这样能够使得子类同父类用的是同一个对象，这个对象如果在子类中发生变化，父类中的这个变量同样会发生变化，在父类中发生变化也是如此。由于使用了继承，本次的代码写起来较上次舒适了不少，本次作业总体上使用了不拆点的做法，因为我认为使用不拆点能够继续使用原来的架构，即将所有点映射到大小为120*120的二维数组中，能够较为便捷的计算。在上次的基础上新增了用来存储最低票价，最少换乘，最低不满意度的二维数组。每次add时重新计算这三个矩阵。但是由于算法的问题，每次remove时需要将所有路径重新添加，并计算每一条，这样能够直接将换乘的代价加入，较为简便。但是这样写也就牺牲了增加和删除路径时的不满意度。

 

分析代码的bug及修复情况

　　本单元第九次作业在强测及互测中均没有出现问题。第十次作业在remove时实际上是有问题的，由于删除时使用的是删除相邻路径，但是删除第二个点时由于没有判断第一次是否将这个点删除了，导致在数据构造较为巧妙时会出现抛异常，但是这个问题在第十次作业的强测及互测中均没有被测出。第十一次作业实际上没有本次作业引入的bug。仅在互测时被测出了上次作业的问题。

对规格撰写的理解与心得体会

　　在本单元中，第一次接触到了规格。规格实际上就是表达了本方法的代码应该能够完成的功能，使用的是逻辑表达，只表达了结果而没有限制得出结果的途径。这样的描述我认为在复杂的工程中是能够清晰的表达出代码的意图，便于维护。同时，在编写代码前也可以通过规格构造测试用例，使用JUnit能够方便的进行测试，这样也使得我们在编写代码前进行充分的考虑，在编写代码时能够较为清晰的认识到各种边界条件。同时我也在本单元中第一次使用了JUnit，我认为这个工具十分便捷，可以通过设置before完成赋值，然后将测试用例写为断言，即可进行自动化测试。而由于这种测试是单元化的，所以就能够防止在编写代码时修改了某处导致前面的结果错误，可以在修改了代码后使用JUnit进行测试，就可以很方便的获知原来正确的代码是否被更改。总之这些都能够很好的辅助我们进行代码的编写，需要熟练掌握。